4.Opis wykonywania ćwiczenia:

Do metalowego zbiorniczka naczynka kalorymetrycznego za pomocą pipety odmierzone zostało 15cm³ NaOH o stężeniu c=1 [mol/dm³]. Następnie w zlewce na 25cm³ umieszczony zastał r-r kwasuoctowego, a następnie pobrane zostało z niego strzykawką 4cm³ danego r-ru. Strzykawka została następnie osuszona bibułą, zważona najpierw na wadze technicznej a następnie na wadze analitycznej. Następnie zostało zmontowane naczynko kalorymetryczne zgodnie z instrukcją dołączoną do ćwiczenia. Zmontowane naczynko (w pozycji pionowej) umieszczone zostało w cieplarce na około 15 minut (w temp. 37ºC). Po wyjęciu z cieplarki naczynko zostało umieszczone w kalorymetrze (w otworze zestawu pomiarowego). Pomiary zostały rozpoczęte w chwili, gdy woltomierz wskazywał V₀=0,97 [mV]. W tym samym momencie został włączony stoper, oraz zainicjowana została r-cja zobojętniania przez wkręcenie trzpienia do wyczuwalnego oporu (zawartość strzykawki została umieszczona w naczynku z zasadą), mieszając przy tym roztwór poruszając mieszadełkiem w kierunku pionowym. Następnie co 30s notowano wskazania woltomierza do czasu aż wskazywał wartość równą wskazaniu początkowemu i zanotowany został czas końcowy. Następnie naczynko pomiarowe zostało wyjęte z kalorymetru, rozmontowane i umyte a strzykawka z resztkami kwasu została zwarzona.

5.Cel wykonywania ćwiczenia:

Ćwiczenie to miało na celu wyznaczenie efektu cieplnego r-cji zobojętniania słabego kwasu octowego mocną zasadą sodową za pomocą mikrokalorymetru różnicowego.

6.Zestawienie wyników pomiarów:

tn	Napięcie [mV]
1	10,23	23	6,5	45	3,75	67	2,25	89	1,4
2	11,73	24	6,34	46	3,66	68	2,2	90	1,38
3	11,81	25	6,18	47	3,57	69	2,15	91	1,35
4	11,23	26	6,02	48	3,49	70	2,11	92	1,32
5	10,82	27	5,87	49	3,41	71	2,06	93	1,29
6	10,46	28	5,72	50	3,35	72	2,01	94	1,27
7	10,15	29	5,58	51	3,25	73	1,97	95	1,24
8	9,85	30	5,43	52	3,17	74	1,93	96	1,22
9	9,57	31	5,31	53	3,1	75	1,88	97	1,2
10	9,31	32	5,17	54	3,03	76	1,84	98	1,17
11	9,04	33	5,04	55	2,96	77	1,8	99	1,15
12	8,78	34	4,91	56	2,89	78	1,76	100	1,13
13	8,54	35	4,79	57	2,82	79	1,73	101	1,1
14	8,3	36	4,67	58	2,76	80	1,69	102	1,08
15	8,08	37	4,56	59	2,7	81	1,66	103	1,06
16	7,86	38	4,45	60	2,64	82	1,62	104	1,04
17	7,65	39	4,34	61	2,58	83	1,59	105	1,02
18	7,44	40	4,23	62	2,52	84	1,56	106	1
19	7,24	41	4,13	63	2,46	85	1,53	107	0,98
20	7,05	42	4,03	64	2,4	86	1,49
21	6,86	43	3,93	65	2,35	87	1,46
22	6,68	44	3,84	66	2,3	88	1,43

	pusta	pełna	r-r kw.[g]	kwas [g]	n kwasu
strzykawka	4,833	8,93322	4,10022	0,697037	0,011609

Stężenie NaOH c=1 [mol/dm³], napięcie początkowe V₀=0,97 [mV], stężenie kwasu c_k=17%(wag).

6.Obliczenia:

Obliczyć należy ilość wydzielonego ciepła Q w przedziale czasu [t₀,t_k] według wzoru:

,

Gdzie: G- współczynnik strat cieplnych kalorymetru 2,8 [J/min·mV],

t_k -czas końcowy 53,73 [min],

t₀ -czas początkowy 0 [min],

V-siła termoelektryczna [J/min·mV].

Całkę z równania pierwszego możemy aproksymować w następujący sposób:

Gdzie: Δt- odstępy czasu pomiędzy poszczególnymi pomiarami Δt=0,5 [min],

V_nΔt- pomiar po czasie n·Δt,

N- ostatni pomiar po czasie N·Δt N=107.

Następnie należy obliczyć molowe ciepło Q_mol przeprowadzonej r-cji:

'

Gdzie x to ilość moli kwasu użytego w przeprowadzonym procesie [mol].

Ostatnim etapem obliczeń jest obliczanie molowej entalpii zobojętniania ΔH_z badanego kwasu ze wzoru:

Gdzie: ΔH_sum - sumaryczna zmiana entalpii w procesie mieszania kwasu z zasadą (-Q_mol) ,

ΔH_rk - Entalpia rozpuszczania kwasu ΔH_rk= -700 [J/mol];

ΔH_rz - Entalpia rozpuszczania zasady ΔH_rz= 0 [J/mol].

Ciepło reakcji w podanym przedziale Q=613,16 [J/K],

Molowe ciepło reakcji Q_mol=-52816,7 [J/mol],

Molowa entalpia zobojętniania ΔH_z=-52116,725 [J/mol].

7.Wnioski:

Ciepło zobojętniania kwasu octowego silna zasadą według „Chemii fizycznej” PWN z 1963r. wynosi -13,39 kcal/mol to jest -56023,76 J/mol, natomiast wyznaczone przeze mnie w laboratorium wynosi -52116,75. Różnica jest więc dość znaczna. Przyczyn takiego wyniku mogę szukać zarówno w błędach przypadkowych jak i systematycznych, niedokładności, ograniczonej precyzji metody oraz przyrządów. Najprawdopodobniej (jak wynika z prawa propagacji błędów) na błąd końcowy wpływają wszystkie wyżej wymienione czynniki co wpływa na jego powiększenie. Ciepło zobojętniania słabych kwasów mocnymi zasadami nie jest wartością stałą, tak jak jest to w przypadku mocnych kwasów. Wpływa na wynik także ciepło rozpuszczania związane z kwasową stałą dysocjacji.

…………………………………

---