Frankiewicz Waldemar

II chem. Inf.

Wyznaczanie entalpii rozpuszczania.

1). Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie zmiany entalpii układu, w którym następuje rozpuszczania substancji stałej w cieczy. Proces ten jest izobaryczny, a więc zmiana entalpii układu jest równa pobranemu lub oddanemu ciepłu.

2). Część teoretyczna:

` Procesowi rozpuszczania się jednej substancji w drugiej towarzyszą efekty cieplne związane ze zmianami zachodzącymi w stanie obu substancji. Jeżeli proces rozpuszczania prowadzimy w warunkach izobarycznych to efekt cieplny równa się zmianie entalpii układu. ΔH=ΔU+pΔV jeżeli p= const. to:

ΔH=ΔU i ΔU=Q => ΔH=Q.

Wielkość:

Δh÷n=Q gdzie

Δh—zmiana entalpii;

n—ilość moli;

Q—wymienione ciepło;

nazywamy ciepłem rozpuszczania-jest to ilość ciepła związana z izobarycznym i izotermicznym rozpuszczaniem odniesionym do jednego mila substancji rozpuszczonej. Ciepło rozpuszczania Q jest sumarycznym efektem cieplnym całego procesu, podczas którego pierwsze porcje substancji wprowadzamy do czystego rozpuszczalnika, ostatnie do roztworu o stężeniu prawie końcowym. Możemy wyróżnić ciepła cząstkowe rozpuszczania i rozcieńczania: Q_c i Q_r. Związek pomiędzy wielkościami Q, Q_c i Q_r przedstawia równanie:

Q=Q_c+
Q_r

Q—ciepło rozpuszczania;

Q_c—ciepło cząstkowe rozpuszczania;

Q_r—cząstkowe ciepło rozcieńczenia;

n_r—ilość moli rozpuszczalnika;

n—ilość moli substancji rozpuszczonej;

3).Obliczenia;

T_k=16,5^oC

T_p=25,4^oC

Δl=106mm

Współczynnik korelacyjny f=
=-0,0840[deg·mm^-1]

Przyrost temperatury dla poszczególnych procesów: ΔT_x=Δl_x·f

ΔT₁ = 7 · (-0,0840) = -0,588

ΔT₂ = 19·(-0,0840) = -1,596

ΔT₃ = 23·(-0,0840) = -1,932

ΔT₄ = 20·(-0,0840) = -1,68

ΔT₅ = 18·(-0,0840) = -1,512

ΔT₆ = 17 (-0,0840) = -1,428

Ilość moli tiosiarczanu sodu

M _{pięciowodnego tiosiarczanu sodu}=248,9g/mol

I odważka: 6,017 g

II odważka:12,028 g

III odważka: 24,027 g

IV odważka: 24,013 g

V odważka: 24,017 g

VI odważka: 24,021 g

n₁= 0,025 mol

n₂= 0,048 mol

n₃= 0,096 mol

n₄= 0,096 mol

n₅= 0,096 mol

n₆= 0,096 mol

= 0,073

= 0,169

= 0,265

= 0,361

= 0,457

Ilość wody w kalorymetrze M_wody = 500,81g

n_wody = 27,823 mol

liczba moli wody przypadającej na jeden mol tiosiarczanu sodu N_k=

N₁ = 1112,92

N₂ = 381,14

N₃ = 164,63

N₄ = 104,99

N₅ = 77,07

N₆ = 60,88

Współczynnik korelacyjny f = -0,0840 Liczba moli wody w kalorymetrze nw = 27,823
Nr pomiaru	Liczba moli tiosiarczanu w poszczególnych pomiarach	Łączna liczba moli tiosiarczanu sodu w roztworze	Lx [mm]	Tx [deg]	Nk [mol]
1	0,025	0,025	7	-0,588	1112,92
2	0,048	0,073	19	-1,596	381,14
3	0,096	0,169	23	-1,932	164,63
4	0,096	0,265	20	-1,68	104,99
5	0,096	0,361	18	-1,512	77,07
6	0,096	0,457	17	-1,428	60,88

Stężenia procentowe tiosiarczanu sodu:

C_p=
·100%

C_p1 = 1,12%

C_p2 = 4,63%

C_p3 = 7,7 %

C_p4 = 11,65%

C_p5 = 15,24%

C_p6 = 18,55%

C_r = -25,5·%Na₂S₂O₃+4185

C_r0 = 4185,00

C_r1 = 4156,44

C_r2 = 4066,93

C_r3 = 3988,65

C_r4 = 3877,92

C_r5 = 3796,38

C_r6 = 3711,98

Nr pomiaru	Cp [%]	Cr
1	1,12	4156,44
2	4,63	4066,93
3	7,7	3988,65
4	11,65	3877,92
5	15,24	3796,38
6	18,55	3711,98

ΔH_k=-C_pΔT_x

ΔH₁=-(-0,40925*790 + 0,50081·4185)·(- 0,588) = 1042,3

ΔH₂=-(-0,40925*790 + 0,50141·4156,44)·(-1,596 ) = 2810,2

ΔH₃=-(-0,40925*790 + 0,50261·4066,93)·(-1,932) = 3324,5

ΔH₄=-(-0,40925*790 + 0,50502·3988,65)·(-1,68) = 2840,9

ΔH₅=-(-0,40925*790 + 0,50742·3877,92)·(-1,512) = 2486,4

ΔH₆=-(-0,40925*790 + 0,50982·3796,38)·(-1,428 ) = 2302,1

Entalpia rozpuszczania przypadająca na jeden mol tiosiarczanu sodu:

Δh_k =

Δh₁ = 41692 J/mol

Δh₂ = 58546 J/mol

Δh₃ = 34630 J/mol

Δh₄ = 29593 J/mol

Δh₅ = 25881 J/mol

Δh₆ = 23980 J/mol

4) Wnioski:

W procesie prowadzonym izobarycznie entalpia rozpuszczania równa jest ciepłu wymienionemu z otoczeniem. Rozpuszczanie tiosiarczanu sodu jest procesem endotermicznym. Następnie pobieranie ciepła przez układ wynika z tego, że energia potrzebna do rozerwania sieci krystalicznej jest większa od energii solwatacji. Układ pobiera ciepło więc entalpia jest dodatnia. Podczas rozpuszczania tiosiarczanu sodu rośnie jego entropia ponieważ rośnie jego nie uporządkowanie jonów. Ciepło wydzielone podczas kolejnych porcji tiosiarczanu sodu zależy od stężenia roztworu.

---