Б. Х. Мусабаева 2 Зертханалық жұмыстарға әдістемелік нұсқаулар инженерлік-технологиялық факультеттің оқу-әдістемелік кеңесінің мәжілісінде оқу үдерісінде пайдалануға ұсынылған

Термохимиялық өлшеулер

1 – араластырғыш, 2 – қыздырғыш, 3 – термоизолацияланған қақпақ, 4 – зерттелінетін затты енгізетін құрал, 5 – резиналы муфта, 6 – электрлі мотор, 7 – бекітілген құралды ұстаушы, 8 –калориметрлік ыдыс, 9 – Бекман термометрі, 10 – калориметрлік камера.

Калориметрлік тәжірбиені келесідей кезекпен жүргізеді: Бекман термометрін орнатады; электрлік әдіспен калориметр тұрақтысын анықтайды; процестің жылу эффектісін өлшейді.

Сурет 2.2 Метастатикалы Бекман термометрі.

1 – сынап үшін үлкен көлемді төменгі резервуар, 2 – капелляр және өлшеу шкаласы, 3 – қосымша жоғарғы резервуар, 4 – термометрді дөрекі дәлдеу үшін жоғарғы резервуар шкаласы.
Термометр жіңішке өлшеуіш капиллярымен байланысқан негізгі 1 және 3 қосымша сынап резервуарларынан тұрады. Термометр шкаласы 0,01 градус құндылықпен 5 градусқа бөлінген. Ұлғайтқыш көмегімен термометрде 0,002 градусқа дейінгі дәлдікпен жұмыс жасауға болады.

Термометрді орнату үшін оны тәжірибе температурасымен бірдей суға батырады. Термометрдің жоғарғы бөлігін төмен қарай аударады. Резервуардағы сынап капилляр бойымен үлкен резервуардан қосымшаға ағып, ондағы сынаппен қосылуы қажет. Термометрді калориметрдегі сұйықтық температурасынан 5–6 градусқа жоғары сулы моншаға орнықтырады. 2 – 3 минуттан кейін термометрді сулы моншадан шығарып, оң қолға алады. Сол қолдың үлкен саусағымен термометрдің жоғарғы бөлігін тез ұрып қалады. Сынап бағанасы қосымша резервуармен 4 капилляр жалғанған жерден үзілуі қажет.

Осыдан кейін Бекман термометрін калориметрге орнатады. Егер капиллярдағы сынап термометрдің 0 – 2 градус шкала аралығында болса, Бекман термометр дұрыс орнатылған деп есептелінеді.
Калориметр тұрақтысын анықтау

Калориметрлік тәжірбиенің жылу балансын келесідей теңдеумен жазуға болады:

мұндағы ΔН–калориметрде өтетін процестің жылу эффектісі; K – калориметр тұрақтысы.

Зерттелінетін процестің ΔH есептеу үшін калориметр тұрақтысын K білу қажет. Калориметр тұрақтысы K физикалық мәні бойынша калориметр жылусыйымдылығы болып табылады және сандық жағынан калориметрдің барлық бөлігін бір градусқа қыздыруға қажетті жылу мөлшеріне тең. Калориметр тұрақтысын электрлік әдіспен анықтайды. Ол үшін калориметрді 2.1 суреттегі сызбанұсқаға сәйкес құрастырып, Бекман термометрін орнатады.

Араластырғыш пен секундометрді қосады. Әрбір минут сайын Бекман термометрі бойынша температураны ұлғайтқыш көмегімен 0,002-0,003 градус дәлдікпен өлшейді.

Калориметрдің сыртқы ортамен жылу алмасу салдарынан калориметрлік сұйықтық температурасының жоғарлауы да, төмендеуі де байқалауы мүмкін.

Калориметрдегі температура шамамен минут сайын 0,01 градус болып тұрақтанғаннан кейін, 10 рет «алдын ала кезең» температурасын өлшейді. Кейін 1-2 минут (уақытты секундомермен дәл өлшейді) электромотор 12 қосады (сур.2.1). Амперметр көрсеткішін және ток өту уақытын жазады. Токты өшіріп, 10 минут бойы «қорытынды кезең» температурасын өлшейді. Температура өлшеу нәтижелерін кестеге енгізеді.

Жүйеге ток жіберу нәтижесінде алған жылу мөлшерін келесі теңдеумен есептейді:

мұндағы -ток жібергенде бөлінген жылу мөлшері, Дж; I – ток күші, А; R – қыздырғыш кедергісі, Ом; τ – ток жіберу уақыты, с.

2.1 – жұмыс. Тұздардың еру жылуын анықтау

Жұмыс мақсаты: Тұздардың еру жылуын анытау.

Құралдар және ыдыстар: Калориметр, Бекман термометрі, пробиркалар, көлемі 400 см³ стакан.

Реактивтер: су, сусыз натрий карбонаты, натрий сульфаты.

Тұзды сұйықтықта ерту кезінде екі процесс байқалады: кристалдықтордың бұзылуы–эндотермиялық процесс және иондардың сольватациясы–экзотермиялық процесс. Осы жылулардың қатынасына байланысты (ол еріген заттың және еріткіш табиғатымен анықталады) еру жылуы оң да, (Н0) теріс те (Н0) мәнге ие болуы мүмкін. Еру жылуы интегралды және дифференциалды (парциалды) болып бөлінеді.

Интегралды еру жылуы–1 моль заттың таза еріткіштің біраз мөлшерінде еру жылу эффектісі. Дифференциалды еру жылуы – 1 моль заттың еріткіштің шексіз көп мөлшерінде еру жылу эффектісі. Бұл кезде ертінді концентрациясы шексіз аз мәнге ұмтылғандықтан ескерілмейді.

Калориметрлік тәжірибеде тек интегралды еру жылуын анықтайды. Дифференциалды еру жылуын есептеп табады.

Жұмыс реті.Тәжірибені жүргізу үшін калориметрлік стаканға 10 (сур. 2.1) 400 см³ дистилденген су құяды. Судың дәл мөлшерін (±1 г) стаканның бос және толтырылған масса айырымдары бойынша анықтайды.Пробиркаға4құрғақ, жақсы ұнтақталған тұз салады (± 0,01 г). 400 см³көлемге шамамен 5 - 10 г тұз салмағы сәйкес келеді.

Калориметр тұрақтысын анықтағаннан кейін 10 рет «алдын ала кезең» температурасын өлшейді.Кейін тұзы бар пробирканы4 тез суырып алып, воронка арқылы калориметрге тұзды төгеді. Пробирканы қайтадан калориметрқақпағына 8 орнатады. Тәжірибенің«негізгі кезеңі» тұзды төккеннен кейін 1-3 минуттан соң аяқталады. Кейін 10 рет «қорытынды кезең» температурасын өлшейді. Өлшеу нәтижелерін кестеге енгізеді. Аралыстырғышты тоқтады, пробирканың 4 сыртын сүзгішқағазбен сүртіп, өлшейді. Еріген тұздың дәл мөлшерін (±0,001 г) пробирканың тұзды төкенгенге дейінгі және кейінгі салмағының айырмынан анықтайды. Алынған нәтижелер бойынша график тұрғызып, калориметрлік тәжірибенің температура өзгерісін t_к анықтайды. Белгісіз тұздың меншікті интегралды еру жылуынтеңдеу бойынша есептейміз:

мұндағы m–еріген тұз салмағы, г.

Бақылау сұрақтары

1. 
   Химиялық реакция жылу эффектісі дегеніміз не?
   
2. 
   Гесс заңы және оның салдарының анықтамасын айтыңыз .
   
3. 
   Стандартты түзілу және жану жылуы дегеніміз не?
   
4. 
   Стандартты жағдайда реакция жылу эффектісін түзілу және жану жылулары арқылы қалай есептейміз?
   
5. 
   Калориметр қондырғысын сипаттап беріңіз. Оның қандай түрлерін білесіз?
   
6. 
   Калориметр тұрақтысын қалай анықтайды?
   
7. 
   Тұздардың еру, гидраттану жылуы дегеніміз не?
   
8. 
   Бейтараптау жылуын қалай анықтайды?
   

Зертханалық жұмыс №3

Ертіндідегі гомогенді реакциялардың тепе–теңдігін зерттеу

жүктеу/скачать 0,75 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: