Aufgabe 3
Es wurde folgender Versuch durchgeführt: In einen Messzylinder (100 ml) wurden 40 ml Wasser und 40 ml Pentansäure gegeben. Der Zylinder wurde dann mit einem Stopfen gut verschlossen und dann kräftig geschüttelt, so dass sich die beiden Flüssigkeiten gut vermischen konnten. Dann wurde der Messzylinder mit dem Stoffgemisch für eine längere Zeit stehen gelassen. Man konnte danach zwei Phasen erkennen, eine organische, bestehend aus der Pentansäure, und eine anorganische, bestehend aus dem Wasser mit einer geringen Menge gelöster Pentansäure.
Recherchieren Sie die Dichte und die Wasserlöslichkeit von Pentansäure und
a) begründen Sie dann, ob sich die organische Phase oben oder unten im Messzylinder befindet,
b) berechnen Sie, welches Volumen in Millilitern die organische Phase nach der vollständigen Entmischung der beiden Phasen hatte.
Pentansäure hat eine Dichte von 0,934 g/cm3 und sollte daher die obere Phase des Gemischs bilden. Allerdings ist die Dichte der Pentansäure nur geringfügig kleiner als die von Wasser, so dass der Entmischungsvorgang recht lange dauern sollte.
Die Löslichkeit von Pentansäure in Wasser beträgt bei 20 ºC 25 g/l. Da wir nur 0,04 l Wasser verwendet haben, muss man diesen Wert mit 0,04 multiplizieren und erhält 1 g.
In den 40 ml Wasser lösen sich also 1 g Pentansäure. Bei einer Dichte von 0,934 g/cm3 wären das 1,07 ml. Die organische Phase hätte dann ein Volumen von 40 - 1,07 = 38,93 ml.