Mariusz Rydzewski 06.12.2004

Ćwiczenie nr 9

Wyznaczanie stałej kalorymetru i ciepła rozcieńczania.

1. Wstęp teoretyczny.

Pojęcia, z którymi spotkamy się w czasie wykonywania ćwiczenia.

Kalorymetr - przyrząd do pomiaru ilości ciepła wydzielonego lub pochłoniętego podczas przemiany fizycznej lub chemicznej. Składający się z: termometru, mieszadła, zatyczki ze szlifem, naczyńka z reagentem, przykrywki, naczynia Dewara.

Kalorymetry dzielimy na:

- kalorymetry izotermiczne,

- kalorymetry nieizotermiczne.

W kalorymetrach izotermicznych mierzy się ilość ciepła, którą należy odprowadzić lub doprowadzić do kalorymetru, aby zachować jego temperaturę na stałym poziomie.

W kalorymetrach nieizotermicznych mierzy się zmiany kalorymetru związane z przebiegiem badanego procesu i wymianą ciepła z otoczeniem.

Stała kalorymetru - ilość ciepłą, którą należy doprowadzić do układu dla ogrzania w danej temperaturze T 1 mola składnika o 1 K.

Reakcja zobojętnienia (neutralizacji) - jest reakcją chemiczną między kwasem, a zasadą; np.

Ciepło zobojętnienia, neutralizacji (lub ściślej entalpia neutralizacji),
- nazywamy efekt cieplny procesu, w którym 1 mol jonów
reaguje z 1 molem jonów
w roztworze o stałym stężeniu. Ciepło zobojętniania mocnych kwasów za pomocą mocnych zasad jest praktycznie niezależne od rodzaju kwasu i zasady i w temperaturze 293 K wynosi 13,608 kcal/mol (56,940 kJ/mol).

Ciepło reakcji chemicznej - przebiegającej w danej temperaturze i pod stałym ciśnieniem, albo w stałej objętości, nazywamy efekt cieplny reakcji przebiegającej całkowicie od substratów do produktów, gdy liczby moli reagentów są równe współczynnikom stechiometrycznym w równaniu reakcji.

Prawo Hessa - efekt cieplny przemiany izochorycznej albo izobarycznej zależy jedynie od stanu początkowego i końcowego układu i nie zależy od liczby i rodzaju etapów pośrednich, w jakich układ został przeprowadzony od stanu początkowego do końcowego. Sformułowane w 1840 przez G. J. Hessa.

Wskaźniki pH - związki zmieniające barwę w określonym zakresie pH roztworu. Wskaźniki pH służą do wyznaczania punktu końcowego miareczkowania. Wskaźnikami pH są słabe kwasy lub słabe zasady organiczne, które w roztworach wodnych tworzą układy sprzężone kwas-zasada.

Oranż metylowy - wskaźnik dwubarwny; czerwony w postaci kwasowej, a żółty w postaci zasadowej, którego zakres pH wynosi 3,1-4,4.

Wzory, z których będę korzystał w obliczeniach:

Przyrost temperatury w kalorymetrze
można wyznaczyć metodą graficzną lub ze wzoru:

, gdzie:

- zmiany temperatury w okresie: wstępnym, głównym, koncowym,

l, m, n - liczba odcinków półminutowych w okresie: wstępnym, głównym, końcowym.

- poprawka na promieniowanie.

ZmianÄ™ temperatury na podstawie zmierzonych zmian oporu termistora obliczam ze wzoru:

, w którym:

R₁, R₂ - wartoÅ›ci oporu termistora w temperaturach odpowiednio T₁, T₂,

k - współczynnik proporcjonalności.

Stałą kalorymetru K obliczam ze wzoru:

, gdzie:

- molowe ciepło zobojętniania kwasu,

M - masa molowa kwasu,

- masy kwasu,

,
- poprawione przyrosty temperatury w kalorymetrze.

Molowe ciepło rozcieńczania będę obliczał ze wzoru:

, gdzie:

- Å›rednia wartość staÅ‚ej kalorymetru z pomiarów dla HCl i H₂SO₄,

Symbole:

,
mają takie samo znaczenie jak wyżej.

2. Literatura.

• PigoÅ„ K.,Ruziewicz Z., Chemia fizyczna, PWN Warszawa, 1980

• Sobczyk L.,Kisza A., Gatner K., Koll A., Eksperymentalna chemia fizyczna, PWN Warszawa 1982

• Ceynowa J., Litowski M., Nowakowski R., Ostrowska-Czubenko J., PodrÄ™cznik do ćwiczeÅ„ laboratoryjnych chemii fizycznej, wydawnictwo UMK ToruÅ„ 1994

• Praca zbiorowa, Sprawocznik chimika, Moskwa, 1964-1968

3. Wykaz substancji chemicznych stosowanych w zadaniu.

Nazwa substancji	Numer CAS
stężony kwas solny	7647-01-0
stężony kwas siarkowy	7664-93-9

W doświadczeniu będę korzystał także z:

- rozcieńczonego roztworu wodorotlenku sodowego;

- rozcieńczonego roztworu kwasu solnego.

4. Oświadczenie.

Oświadczam, że zapoznałem się z kartami charakterystyk w/w substancji i znane mi są właściwości tych substancji, sposoby bezpiecznego postępowania z nimi oraz zasady udzielania pierwszej pomocy w nagłych przypadkach.

…………………..

5. Cel wykonania ćwiczenia.

Celem wykonania powyższego ćwiczenia jest zapoznania siÄ™ z budowÄ… i obsÅ‚ugÄ… kalorymetru, wyznaczenie staÅ‚ej kalorymetru, sporzÄ…dzenie wykresu zależnoÅ›ci oporu termistora od czasu oraz obliczenie wartoÅ›ci ciepÅ‚a rozcieÅ„czania HCl i H₂SO₄.

---