Imię i nazwisko: Łukasz Chłopczyński

Wydział : Biotechnologii i nauk o żywności

Kierunek : Biotechnologia

Grupa : IV

Ćwiczenie nr 12

Tytuł ćwiczenia: Wyznaczanie ciepła zobojętniania

Data wykonania ćwiczenia....................

Data oddania sprawozdania..................

Data zwrotu sprawozdania....................

Data ponownego oddania sprawozdania..............

Wstęp teoretyczny:

Energia wewnętrzna U [ J] – całkowita ilość energii w układzie, jest sumą energii                                                            kinetycznej i potencjalnej wszystkich atomów, jonów,                                                  cząsteczek w układzie. Całkowitą ilość energii w                                                  układzie można można scharakteryzować za pomocą                                                   entalpii H.

H = U + pV

Nie można zmierzyć bezwzględnej wartości entalpii, można natomiast zmierzyć różnice entalpii układu ΔH, w różnych satanach.

Ciepło q [ J] – jeden ze sposobów przeniesienia energii miedzy układem, a                         otoczeniem. Wymiana ciepła jest spowodowana różnicą temperatur                         pomiędzy układem i otoczeniem.

Praca w [ J] – inny sposób wymiany energii pomiędzy układem a otoczeniem. Pracę                         wykonaną przez układ na otoczeniu oznaczamy jako dodatnią. Pracę                         wykonaną przez otoczenie na układzie oznaczamy jako ujemną.

Pierwsza zasada termodynamiki jest specyficznym sformułowaniem zasady zachowania energii, która mówi, że zmiana energii wewnętrznej układu jest skutkiem wymiany ciepła i/lub pracy z otoczeniem.

ΔU = q – w

Jeśli w układzie możliwa jest jedynie praca zmiany objętości, zwana pracą objętościową pierwsza zasada termodynamiki przyjmuje postać:

Widać stąd, że przemianie izochorycznej ( V = const) zmiana energii wewnętrznej układu jest równa ciepłu wymienionemu z otoczeniem:

ΔU = q_V

Pierwszą zasadę termodynamiki można zapisać za pomocą entalpii:

Pojemność cieplna – jest to ilość ciepła niezbędna do ogrzania układu o jeden                                     stopień pod stałym ciśnieniem

                                    lub w stałej objętości . Ilość ciepła niezbędna do                                     ogrzania 1 mola składnika pod stałym ciśnieniem nazywamy                                     molową pojemnością cieplną pod stałym ciśnieniem                                      , lub stałej objętości .

Reakcja spalania – W termochemii przez reakcje spalania rozumie się reakcję                                łączenia pierwiastka lub związku chemicznego z tlenem, w                                wyniku czego powstają produkty nie mogące ulec dalszemu                                spaleniu.

Reakcje zobojętniania:

Reakcje pomiędzy kwasem siarkowym a zasadą sodową możemy zapisać tak:

H₂SO₄ + 2NaOH = 2H₂O + Na₂SO₄

Lub w postaci jonowej:

2H⁺ + 2OH^- = 2H₂O

Zatem reakcja ta przebiega między jonami wodorowymi a jonami hydroksylowymi z utworzeniem 2 cząsteczek wody.

Reakcja zobojętniania mocnej zasady mocnym kwasem polega na reakcji uwodnionych jonów wodorowych i hydroksylowych z utworzeniem cząsteczki wody:

H⁺(aq) + OH^-(aq) = H₂O

Ciepło tej reakcji nie zależy od rodzaju kwasu i zasady biorących udział w reakcji i wynosi -56,61 kJ w przeliczeniu na jeden mol utworzonej wody.

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie ciepła zobojętniania.

Eksperyment przeprowadza się w naczyniu Dewara (termosie), który pełni rolę kalorymetru. Ćwiczenie obejmuje następujące etapy, które należy przeprowadzić w tym samym kalorymetrze.

1. Wyznaczenie pojemności cieplnej kalorymetru (kalibracja) w oparciu o ciepło rozpuszczania kwasu siarkowego wodzie.

2. Wyznaczanie ciepła towarzyszącego procesowi rozpuszczania kwasu siarkowego w wodzie zawierającej nadmiar stechiometryczny wodorotlenku sodu.

Wykonanie ćwiczenia:

1. Wyznaczanie pojemności cieplnej kalorymetru

2. Wyznaczanie ciepła zobojętniania