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實驗五 - 溶解熱

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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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PowerPoint Slideshow about '實驗五 - 溶解熱' - jaden-leon


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Presentation Transcript
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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)

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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

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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)

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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

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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

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熱焓量變化

一定量(w克)溶劑中的溶質莫耳數

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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。

slide8

熱焓量變化

Q

m

一定量(w克)溶劑中的溶質莫耳數

slide12
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

slide13

以氯化鈉為例

可以找到6個最近,

12個次近,依序延展

slide15

E

r

dU/dr=0

slide17
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

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藥品
  • Tris(hydroxymethyl)amino methane

三羥甲基氨基甲烷

  • KCl
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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

slide20
實驗步驟

1.打開卡計電源,暖機15分鐘以上。

slide21

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

slide22

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

slide23

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

slide24

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

slide25

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。

slide26
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

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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。

slide28

※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

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(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

slide30

(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

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(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)