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實驗五 - 溶解熱

實驗五 - 溶解熱. 組員 李正文（目的、原理、公式推導） 嚴可軒（儀器、步驟操作、數據處理 ). 目的：. １ . 測量 簡單鹽類 的 溶解熱 。 ２ . 計算晶格能 ，並 由 Born-Haber Cycle 得到溶解熱、晶格能與水合能之間的關 係，進而 求得水合能 ３ . 區分 微分溶解熱 與 積分溶解熱. 原理：. １ . 溶解熱 （積分溶解 熱、微分溶解熱） ２ . 晶格能 （ Born Landé equation ） ３ . 水合能 （ Born – Haber cycle ）. １ . 溶解熱.

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實驗五 - 溶解熱

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Presentation Transcript

  1. 實驗五 -溶解熱 組員 李正文（目的、原理、公式推導） 嚴可軒（儀器、步驟操作、數據處理)

  2. 目的： １. 測量簡單鹽類的溶解熱。 ２. 計算晶格能，並由Born-Haber Cycle 得到溶解熱、晶格能與水合能之間的關係，進而求得水合能 ３. 區分微分溶解熱與積分溶解熱

  3. 原理： １. 溶解熱 （積分溶解熱、微分溶解熱） ２. 晶格能 （Born Landé equation） ３. 水合能 （Born – Haber cycle）

  4. １.溶解熱 物質溶解在溶劑中，所產生的反應熱，就是所謂的溶解熱。 其中嚴謹區分的話有 積分溶解熱、微分溶解熱

  5. 積分溶解熱（） 定義： 在等溫等壓下，將１mole溶質Ａ，溶於足夠的溶劑Ｓ中，形成濃度ｍ的溶液，所產生的溶解熱。 會隨濃度ｍ的變化而改變，當ｍ→０時 趨近於一定值

  6. 熱焓量變化 一定量(w克)溶劑中的溶質莫耳數

  7. 微分溶解熱 定義： 在溶劑量非常大量的時候(即稀薄溶液)， 加入少量的溶質，其濃度變化極微小，幾乎無濃度變化。 每次微量變化m，就有熱焓量變化Q， 而Q/m 極為溶質的微分溶解熱。

  8. 熱焓量變化 Q m 一定量(w克)溶劑中的溶質莫耳數

  9. 微分溶解熱之推導

  10. 實驗上可知與m的關係，外插至m=0(稀薄)可得

  11. ２.晶格能 氣態離子從無限遠到形成1mole成份晶體的能量變化為晶格能。 其理論由Born Landé所導出，其敘述如下： 考慮一對離子，距離為ｒ，藉由庫倫定律 可得知靜電位能Ｅ

  12. 以氯化鈉為例 可以找到6個最近， 12個次近，依序延展 １

  13. E r dU/dr=0

  14. ３.水合能 即物質與水結合的能量變化，其實做在實驗上有困難度，所以利用Born Haber 循環 由晶格能以及溶解熱來求得 晶格能 水合能 溶解熱

  15. 藥品 • Tris(hydroxymethyl)amino methane 三羥甲基氨基甲烷 • KCl

  16. 儀器裝置 • PARR1451SolutionCalorimeter 〈玻璃棒、 杜瓦瓶、 槽蓋、 馬達傳送帶、 溫度感測棒〉 • 50ml 量筒 • 10ml吸量管 • 100ml量筒 內部 外部

  17. 實驗步驟 １.打開卡計電源，暖機１５分鐘以上。

  18. ２.將THAM放置於底盤精稱0.5克，以透明 璃樣品室小心蓋上。 ３.蓋上槽蓋，用螺絲轉緊到不會掉落即可。 勿過緊造成玻璃破裂

  19. ４.由上方清清插入玻璃棒至底盤插座，並將 溫度感測棒插入槽蓋上的小孔中。 切勿讓玻璃棒將 壓出底盤。 將溫度感測棒插入槽蓋上的小孔

  20. ５.量取0.1NHCl100毫升，裝入杜瓦瓶，將杜瓦瓶置入儀器中，並將槽蓋等裝置蓋好，裝上馬達傳送帶５.量取0.1NHCl100毫升，裝入杜瓦瓶，將杜瓦瓶置入儀器中，並將槽蓋等裝置蓋好，裝上馬達傳送帶 杜瓦瓶 馬達傳送帶

  21. 由面板輸入： 101 ENTER 1 ENTER 【啟動旋轉樣品室機械裝置】 250 ENTER 1 ENTER 【啟動校溫系統，每分鐘一次】 10分鐘使溫度平衡 CLEAR 0 ENTER 【停止自動校溫系統】 每10秒記錄一次，共5分鐘 ( 面板上每10秒顯示一次溫度) 溫度紀錄器

  22. 9. 記錄完後，由面板輸入： ＊ 101 ENTER 2 ENTER 【停止旋轉樣品室機械裝置】 10. 取出樣品室及杜瓦瓶清洗擦乾。 11. 以KCl取代THAM，而杜瓦瓶中改用100ml 蒸餾水，重複步驟 2 ~ 9 。 KCl須測四組不同重量的數據，分別精稱0.08 、 0.16 、 0.24 、 0.32g。

  23. 數據處理一：讀取ΔTc 在中間畫一條與兩垂線平行的直線L 自反應前後直線各作一條沿長虛線。 在0.63R處作一直線M與虛線平行交於曲線T.63R。 L與虛線交於兩點，長度為R 過T.63R作一垂線交上、下虛線於Ti 、 Tf =>ΔTc為Tf－ Ti 在曲線的切點處做垂直線

  24. 數據處理二：能量計算 • Q=eΔTc Q:能量變化 e:能量當量 ΔTc:溫度差 已知每克THAM溶於100ml，0.1NHCl中(25℃)，會放出58.738卡熱量，由量得ΔTc，可求出系統的e值。

  25. ※實驗溫度不一定在25 ℃，所以Q值必須正為： m:THAM重量 0.3433(25-T.63R):修正項

  26. (2)實驗求得KCl溶於水中前後溫差ΔTc 用Q=e ΔTc 可求出不同重量，個別的Q值。 接著利用ΔHint=-Q/m求出莫耳溶解熱

  27. （3） 作 對ΔHint的圖，求出ΔH ∞，並試求出 其ΔH2。 可由 與 m 的關係，外插至m=0而求出

  28. （4） 計算KCl晶格能ΔHlatt，並由Born-Haber cycle求得水合能。 MX(s) M+(g)+X-(g) Born-Haber循環 M+(aq)+X-(aq)

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