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EX5. 溶解熱. 49712006 黃意嵐 原理、目的、公式 49712014 林佳慧 儀器 、步驟、數據. 目的. 測量簡單鹽 (M+X-) 之溶解熱 微分溶解熱 積分溶解熱 計算晶格能,並由 Born-Haber Cycle 求 得水合能. 原理. 溶解熱 (△ H slon ) 晶格能 (△ H latt ) 水 合 能 (△ H hyd ). 溶解熱. 在 一定溫度及壓力 下, 一定質量的溶質溶解於溶劑中產生的 熱效應 。 通常所稱的是以 大量之溶劑溶解微量溶質 所伴生的熱含量變化 ( 視 溫度 及溶液濃度而定 ) 。

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49712006 49712014

EX5.溶解熱

49712006黃意嵐原理、目的、公式

49712014林佳慧儀器、步驟、數據

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目的
  • 測量簡單鹽(M+X-)之溶解熱
  • 微分溶解熱
  • 積分溶解熱
  • 計算晶格能,並由Born-Haber Cycle求得水合能
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原理
  • 溶解熱(△Hslon)
  • 晶格能 (△Hlatt)
  • 水合能(△Hhyd)
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溶解熱
  • 在一定溫度及壓力下,一定質量的溶質溶解於溶劑中產生的熱效應。
  • 通常所稱的是以大量之溶劑溶解微量溶質所伴生的熱含量變化(視溫度及溶液濃度而定)。
  • 溶質的量為1莫耳時的溶解熱叫做莫耳溶解熱。
slide5
積分溶解熱
  • 一般溶解程序中所伴生的吸熱或放熱的效應
  • 等溫等壓下,由某一濃度加入1mole溶質使濃度改變產生的熱效應 。
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微分溶解熱
  • 非常大量溶劑的狀態(稀薄溶液),並不會因為加入微量溶質而造成溶劑濃度的變化。
  • 在保持濃度不變的條件下,大量溶液溶解 1莫耳溶質的熱效應。
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推導

( N1為溶劑 、 N2為溶質)

熱焓量的變化 = 溶液總熱焓量減去溶劑和 溶質在純狀態所擁有的熱焓量

slide9

=δQ/δN2

以 代入

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可由 與 m 的關係,外插至m=0而求出

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晶格能
  • 由相互遠離的氣態離子或分子形成1 莫耳化合物晶體時所釋放出的能量。
  • 破壞1莫耳晶體,使它變成完全分離的自由離子所需要消耗的能量。

→晶格能越大,表示離子鍵越強,晶體越穩定。

slide13

離子(M+、X-)間的距離

  • 靜電吸引位能
  • 互斥位能
born lande
Born-Lande
  • 靜電位能:庫倫定律
  • 互斥位能:電子雲相互排斥
madelung constant
Madelung constant
  • 在一個晶體內,其中一個離子的總電勢能
  • 電荷之間的相互作用力(庫侖力)大小與兩個電荷的相對位置有關
  • 一莫耳晶體,即含有Avegadro(N)單位離子對的庫倫能量為
slide16

NaCl

一莫耳氯化鈉晶體的庫倫能量為:

born lande1
Born-Lande方程式
  • 一莫耳晶格總能
slide19
水合能
  • 物質與水做結合,被水包覆,形成鍵結所釋放出來得能量。
  • 離子的外側接合水分子,使穩定離子離開晶體而損失的晶格能。
slide21
實驗儀器 熱卡計

樣品室、底盤、玻璃棒、杜瓦瓶、槽蓋、馬達傳送帶、溫度感測棒

slide23
實驗藥品

THAM

KCl

slide24
實驗步驟

打開電源,熱機15分鐘

取0.5克的THAM

蓋上槽蓋,螺絲轉緊,不會掉落即可

※切勿過緊造成玻璃破裂

slide27

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)

slide28

壓下玻璃棒使樣品室打開

※動作迅速,勿使樣品槽旋轉受阻

記錄溫度變化10分鐘

每10秒記錄一次

slide29

由面板輸入:

101 ENTER 2 ENTER

【停止旋轉樣品室機械裝置】

取出樣品室、杜瓦瓶清洗並擦乾

以KCl取代THAM,杜瓦瓶中改用100ml 蒸餾水,重複以上步驟

※KCl須測四組不同重量之數據:

包含0.08 、 0.16 、 0.24 、 0.32g

slide30
圖形處理

L

M

利用已知數據,做出溫度VS時間的圖形

讀取△

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能量計算

溶解熱

莫耳積分溶解熱(ΔHint)

無限稀釋下溶解熱(Δ)

溶質微分溶解熱(Δ)

晶格能

水合能

slide32
溶解熱求法

莫耳積分溶解熱 ΔHint=-Q/m

Q=e × Δ → e= / Δ

修正式 (=m ’×[58.738+0.3433(25-T0.63R)])

無限稀釋下溶解熱

將ΔHint 對 作圖,外插至m=0求得

溶質微分溶解熱

(適用於強電解質在稀溶液時)

slide33
KCL晶格能求法

利用Born-Lande方程式求得

其中 1.7476 ; N=6.02X1023; Z+,Z-=1

;

r=280pm;n=9

slide34
水合能計算

由Hess定律,可知

MX(s)

M+(g)+X-(g)

M+(aq)+X-(aq)

slide35
參考資料

http://www.parrinst.com/

http://chemlab.truman.edu/PChemLabs/

維基百科

國立清華大學化學系- 氯化鈉晶體的格子能 論文