Πώς μπορείτε να μετρήσετε τη μοριακή θερμότητα των στερεών διαλύματος;

Ακολουθεί μια κατανομή του τρόπου μέτρησης της μοριακής θερμότητας του διαλύματος για τα στερεά, μαζί με τις σημαντικές εκτιμήσεις:

Κατανόηση των εννοιών

* Μοριακή θερμότητα διαλύματος: Αυτή είναι η αλλαγή ενθαλπίας (ΔH) που συμβαίνει όταν ένα μοσχάρι διαλυμένης ουσίας διαλύεται εντελώς σε έναν διαλύτη. Είναι ένα μέτρο της ενέργειας που απελευθερώνεται ή απορροφάται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας διάλυσης.

* Exothermic vs. Endothermic:

* Exothermic: Η διαδικασία διαλύματος απελευθερώνει θερμότητα (ΔH είναι αρνητική). Η λύση ζεσταίνεται.

* endothermic: Η διαδικασία διαλύματος απορροφά τη θερμότητα (ΔH είναι θετική). Η λύση γίνεται πιο δροσερή.

Πειραματική διαδικασία

1. Υλικά:

* Διαλυμένη ουσία: Το στερεό που θέλετε να μετρήσετε τη μοριακή θερμότητα του διαλύματος για (π.χ. NaCl, NaOH, κλπ.)

* διαλύτης: Συνήθως νερό, αλλά μπορούν να χρησιμοποιηθούν άλλοι διαλύτες.

* θερμίδες: Μια συσκευή για τη μέτρηση των αλλαγών θερμότητας, όπως ένα θερμιδόμετρο φλιτζάνι καφέ ή ένα θερμιδόμετρο βόμβας.

* Θερμόμετρο: Για τη μέτρηση των αλλαγών θερμοκρασίας.

* κλίμακα: Για να ζυγίζει με ακρίβεια τη διαλυτή ουσία.

* ποτήρι: Για να κρατήσει τη λύση.

* Rodring Rod: Για να εξασφαλιστεί η σωστή ανάμιξη.

2. Ρύθμιση θερμίδων:

* Coffee Cup Calorimeter: Πρόκειται για ένα απλό θερμιδόμετρο που κατασκευάζεται από δύο φλιτζάνια Styrofoam, ένα καπάκι και ένα θερμόμετρο. Λειτουργεί με την αρχή της θερμομόνωσης.

* Θερμομέτρια βόμβας: Πρόκειται για μια πιο ακριβή και ισχυρή συσκευή που μπορεί να χειριστεί υψηλότερες θερμοκρασίες και πιέσεις. Χρησιμοποιείται για αντιδράσεις που περιλαμβάνουν καύση.

3. Διαδικασία:

* Ζυγίστε τη διαλυτή ουσία: Ζυγίστε προσεκτικά μια γνωστή μάζα της διαλυμένης ουσίας χρησιμοποιώντας μια κλίμακα.

* Μετρήστε την αρχική θερμοκρασία: Προσθέστε έναν γνωστό όγκο διαλύτη (συνήθως νερό) στο θερμιδόμετρο και μετρήστε την αρχική του θερμοκρασία.

* Διαλύστε τη διαλυμένη ουσία: Προσθέστε τη ζυγισμένη διαλυμένη ουσία στον διαλύτη στο θερμιδόμετρο. Ανακατέψτε απαλά για να εξασφαλίσετε πλήρη διάλυση.

* Παρακολουθήστε τη θερμοκρασία: Καταγράψτε τη θερμοκρασία του διαλύματος καθώς αλλάζει με την πάροδο του χρόνου. Η θερμοκρασία είτε θα αυξηθεί είτε θα μειωθεί ανάλογα με το αν η διάλυση είναι εξωθερμική ή ενδοθερμική.

* Καταγράψτε την τελική θερμοκρασία: Σημειώστε την τελική θερμοκρασία μετά την επίτευξη της σταθερής κατάστασης.

4. Ανάλυση δεδομένων:

* Υπολογίστε την αλλαγή θερμοκρασίας (Δt): Αφαιρέστε την αρχική θερμοκρασία από την τελική θερμοκρασία.

* Υπολογίστε την αλλαγή θερμότητας (q):

* Coffee Cup Calorimeter: Χρησιμοποιήστε τον τύπο Q =M * C * Δt, πού:

* m =μάζα του διαλύματος (σε γραμμάρια)

* C =Ειδική θερμική ικανότητα του διαλύματος (συνήθως κοντά στη συγκεκριμένη θερμότητα του νερού, 4.184 J/G · ° C)

* Δt =αλλαγή θερμοκρασίας

* Θερμομέτρια βόμβας: Η θερμική χωρητικότητα του θερμιδομετρητή χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του q.

* Υπολογίστε τη μοριακή θερμότητα του διαλύματος (ΔH): Διαχωρίστε την αλλαγή θερμότητας (Q) με τον αριθμό των διαλυμένων διαλυμένων διαλυμένων διαλυμένων.

Σημαντικές εκτιμήσεις:

* Ακρίβεια: Η ακρίβεια της μοριακής θερμότητας της μέτρησης του διαλύματος εξαρτάται από την ακρίβεια του θερμιδομέτρου και την ακρίβεια των μετρήσεων θερμοκρασίας.

* Απώλεια θερμότητας: Σε ένα θερμιδόμετρο φλιτζάνι καφέ, μπορεί να χαθεί κάποια θερμότητα στο περιβάλλον. Ελαχιστοποιήστε την απώλεια θερμότητας χρησιμοποιώντας ένα καλά μονωμένο θερμιδόμετρο και εξασφαλίζοντας ότι το καπάκι είναι σφιχτά σφραγισμένο.

* Συγκέντρωση διαλύματος: Η μοριακή θερμότητα του διαλύματος μπορεί να ποικίλει ελαφρώς με τη συγκέντρωση του διαλύματος. Χρησιμοποιήστε μια λογικά αραιά λύση για να ελαχιστοποιήσετε αυτό το αποτέλεσμα.

* Ασφάλεια: Πάντα φορούν κατάλληλα εργαλεία ασφαλείας, όπως γάντια και γυαλιά, όταν χειρίζεστε χημικά.

Παράδειγμα υπολογισμού:

Ας πούμε ότι διαλύετε 5,85 g NaCl (μοριακή μάζα =58,44 g/mol) σε 100 g νερού. Η αρχική θερμοκρασία του νερού ήταν 25 ° C και η τελική θερμοκρασία μετά τη διάλυση ήταν 22 ° C.

* moles του NaCl: 5.85 G NaCl / 58.44 g / mol =0.1 mol NaCl

* Αλλαγή θερμοκρασίας: 22 ° C - 25 ° C =-3 ° C

* Αλλαγή θερμότητας (q): 105 G * 4.184 J/G · ° C * -3 ° C =-1318 J

* Μοριακή θερμότητα διαλύματος (ΔH): -1318 J/0.1 mol =-13180 J/mol =-13.18 kJ/mol

Αυτό σημαίνει ότι η διάλυση του NaCl στο νερό είναι εξωθερμική (απελευθερώνει θερμότητα) και έχει μοριακή θερμότητα διαλύματος -13.18 kJ/mol

Επιτρέψτε μου να ξέρω αν θέλετε να εξερευνήσετε συγκεκριμένα παραδείγματα ή να έχετε περισσότερες ερωτήσεις!