Thermodynamique : volumes molaires partiels - analyse densitométrique

Résumé du document

L'étude permet de constater que le volume molaire d'un mélange de deux composés n'est pas la somme des volumes molaires partiels de chacun des composés. Les courbes tracées nous permettront d'estimer l'écart entre la solution idéale et la solution réelle.

On veut étudier le comportement de différentes solutions d'éthanol dans l'eau. Pour cela, on dispose d'une solution d'éthanol à 96% en volume et d'une solution d'eau pure. On prépare ensuite 9 mélanges dont la teneur en éthanol varie de O à 100% (ou presque car on n'a pas de l'éthanol pur).
On effectue donc les calculs nous permettant de connaître exactement les volumes d'éthanol et d'eau à mélanger pour préparer chacune des 9 solutions :

On a fixé le volume de mélange (solution d'éthanol à 96%) à introduire égal à 20 mL.

Extraits

[...] TP de Thermodynamique : Volumes molaires partiels - Analyse densitométrique But du TP : L'étude permet de constater que le volume molaire d'un mélange de deux composés n'est pas la somme des volumes molaires partiels de chacun des composés. Les courbes tracées nous permettront d'estimer l'écart entre la solution idéale et la solution réelle. I. Manipulation a. Préparation des mélanges On veut étudier le comportement de différentes solutions d'éthanol dans l'eau. Pour cela, on dispose d'une solution d'éthanol à 96% en volume et d'une solution d'eau pure. [...]

[...] Cet appareil mesure la fréquence propre de vibration d'un tube en U (de volume connu) contenant l'échantillon à analyser. Or, cette fréquence est directement reliée à la masse de l'échantillon et le volume d'échantillon introduit est connu, on obtient alors la masse volumique directement sur l'appareil. Pour plus de précisions, nous avons effectué plusieurs mesures de masse volumique pour chaque mélange en fonction de la température. Le tableau suivant réunit les résultats : Le volume molaire total pour notre expérience a été calculé par : Le volume molaire total pour le cas idéal est pris dans les tables de Perry. [...]

[...] Les interactions attractives provoquent une contraction du mélange et donc à une diminution du volume molaire total. c. Évolution du volume d'excès en fonction de xéthanol L'écart entre les deux courbes précédemment tracées, correspond au volume molaire d'excès à partir de laquelle on pourra trouver les volumes molaires partiels de chacun des composés pour n'importe quelle composition du mélange. On a donc : =ν νidéal Or, le volume molaire idéal est donné par : Le tableau suivant réunit nos résultats : On constate que le volume d'excès est négatif, ceci n'est pas surprenant car, du fait de la contraction du mélange (interactions attractives), le volume observé est plus faible que la somme des volumes partiels. [...]