Πώς να υπολογίσετε τη μοριακή θερμότητα εξουδετέρωσης

Οι αντιδράσεις εξουδετέρωσης συμβαίνουν όταν συνδυάζετε δύο εξαιρετικά δραστικές ουσίες μαζί με σκοπό να τις καταστήσετε ανενεργές ή ουδέτερες. Για παράδειγμα, ο συνδυασμός ενός οξέος και μιας βάσης μαζί παράγει νερό. Οι αντιδράσεις εξουδετέρωσης εκπέμπουν ενέργεια, η οποία είναι γνωστή ως θερμότητα εξουδετέρωσης. Η μοριακή θερμότητα εξουδετέρωσης είναι η ποσότητα θερμότητας που κάθε γραμμομόριο βάσης που προστίθεται στο οξύ (ή αντίστροφα) προκαλεί την έκλυση της αντίδρασης. (Ένα mole είναι μια μονάδα που χρησιμοποιούν οι χημικοί για να αναπαραστήσουν μεγάλους αριθμούς μορίων.) Μόλις προσδιορίσετε την αλλαγή στη θερμοκρασία που συμβαίνει, τα υπόλοιπα είναι απλά.

Ζυγίστε το οξύ σας σε μια ηλεκτρονική ζυγαριά. Τοποθετήστε ένα άδειο ποτήρι στη ζυγαριά και πατήστε το κουμπί Tare για να ακυρώσετε το βάρος του ποτηριού και, στη συνέχεια, ρίξτε το οξύ σας στο ποτήρι και τοποθετήστε το στη ζυγαριά. Καταγράψτε τη μάζα του οξέος σας.

Υπολογίστε τη μεταβολή της θερμοκρασίας που συμβαίνει κατά τη διάρκεια της αντίδρασης χρησιμοποιώντας ένα θερμιδόμετρο, έναν εξοπλισμό που μετρά τη θερμοκρασία και συγκρατεί το αντιδρών. Προσθέστε τη βάση σας στο θερμιδόμετρο και τοποθετήστε το οξύ σας (στο ποτήρι του) κάτω από το στόμιο του θερμιδόμετρου. Εισαγάγετε το θερμόμετρο του θερμιδόμετρου στο οξύ και διαβάστε την αρχική θερμοκρασία. Προσθέστε την ποσότητα βάσης που καθορίζει η αντίδρασή σας στο οξύ σας και, στη συνέχεια, διαβάστε το θερμιδόμετρο σας για να προσδιορίσετε την αλλαγή στη θερμοκρασία.

Υπολογίστε τη θερμότητα εξουδετέρωσης χρησιμοποιώντας τον τύπο Q =mcΔT, όπου "Q" είναι η θερμότητα εξουδετέρωσης, "m" είναι η μάζα του οξέος σας, "c" είναι η ειδική θερμοχωρητικότητα για υδατικά διαλύματα, 4,1814 Joules (γραμμάρια x ° C) και το "ΔT" είναι η αλλαγή στη θερμοκρασία που μετρήσατε χρησιμοποιώντας το θερμιδόμετρο σας. Για παράδειγμα, εάν ξεκινήσετε με 34,5 γραμμάρια υδροχλωρικού οξέος στους 26°C και η θερμοκρασία του αυξηθεί στους 29,1°C όταν προσθέσετε υδροξείδιο του νατρίου σε αυτό, υπολογίστε τη θερμότητα εξουδετέρωσης ως εξής:Q =mcΔT =(34,5 g x 4,1814 J) ÷ ((g x °C) x 3,1°C) =447,48 Joules.

Υπολογίστε τον αριθμό των γραμμομορίων βάσης που προσθέτετε για να προσδιορίσετε τη γραμμομοριακή θερμότητα εξουδετέρωσης, που εκφράζεται χρησιμοποιώντας την εξίσωση ΔH =Q ÷ n, όπου "n" είναι ο αριθμός των γραμμομορίων. Για παράδειγμα, ας υποθέσουμε ότι προσθέτετε 25 mL NaOH 1,0 M στο HCl σας για να παράγετε θερμότητα εξουδετέρωσης 447,78 Joules. (Λάβετε υπόψη ότι 1,0 M σημαίνει ένα mole ανά λίτρο.) Εφόσον προσθέσατε 25 mL (25/1000, ή 0,025 L) NaOH, προσδιορίστε τα moles ως εξής:1,0 mol/L x 0,025 L =0,025 mol. Σε αυτό το παράδειγμα, η γραμμομοριακή σας θερμότητα εξουδετέρωσης, ΔΗ, είναι 447,48 Joules ανά 0,025 moles NaOH που προστίθενται — 447,48/,025 ή 17.900 Joules ανά mole.

Πράγματα που θα χρειαστείτε

• Ηλεκτρονικό υπόλοιπο
• Οξύ
• Θερμιδόμετρο
• Βάση
• Αριθμομηχανή

Συμβουλές

• Εάν οι οδηγίες σας καθορίζονται ως τέτοιες, προσθέστε ένα οξύ σε μια βάση αντί μια βάση σε ένα οξύ. Ζυγίστε τη βάση και υπολογίστε τον αριθμό γραμμομορίων οξέος που προσθέτετε σε αυτήν.

  Μετατρέψτε τη μοριακή θερμότητα εξουδετέρωσης σε kilojoules για πιο διαχειρίσιμη τιμή διαιρώντας την με 1.000. Λάβετε υπόψη ότι 1 kJ=1.000 J. Για το παραπάνω παράδειγμα, το ΔH που εκφράζεται χρησιμοποιώντας kJ είναι 17,9 kJ/mol.