Determinarea caldurii de formare a cristalohidratului din sare dehidratata

Determinarea caldurii de formare a cristalohidratului din sare dehidratata

Scopul lucrarii: Determinarea caldurii de hidratare a CuSO₄.

Aparatului si reagentii: termostat, calorimetru, termometrul lui Beckmann, cintar analitic, mojar, cintar tehnic, secundamer, CuSO₄ si CuSO₄ * 5H₂O.

ASPECTE  TEORETICE

Caldura de hidratare H_hidr. reprezinta cantitatea de caldura schimbata intre sistem si mediul exterior la formarea unui mol de cristalohidrat solid din sarea solida anhidra si apa, in conditii constante.

De exemplu, pentru sulfat de cupru, in reactia

CuSO₄ + H₂O = CuSO₄· 5H₂O                                 ∆H_diz.(CuSO_4(s)) (1)

Caldura de hidratare poate fi determinata pe o cale indirecta, utilizind legea de baza in termochimie, descoperita de G.I.Hess in anul 1840, conform careia, efectul termic al procesului nu depinde de calea de parcurgere a lui, insa depinde de starea
substantelor in momentele initial si final.                  

Cu ajutorul acestei legi pot fi calculate efectele termice ale transformarilor,
efectuarea experimentala carora este imposibila.         

In cazul precautat se determina calorimetric caldurile de dizolvare ale CuSO₄ si CuSO₄ * 5H₂O, adica efectele termice ale proceselor de dizolvare:

CuSO_4(s) + H₂O = CuSO_{4           (aq)} ∆H_diz(CuSO_4(s)) (2)

CuSO₄ · 5H₂O_(S) + (n-5) H₂O = CuSO_4(aq)          ∆H_diz(CuSO₄ · 5H₂O _(s)) (3)

n - fiind un numar mare de moluri de apa care contribuie la obtinerea unei solutii apoase diluate. Raportul intre cantitatile substantei dizolvate si a solventului este mai mare de l:250-300, atunci dilutia de mai departe nu influenteaza asupra marimii caldurii de dizolvare.

Conform legii lui Hess aceste doua procese (2) si (3) se pot combina liniar cu scopul de a determina efectul procesului termic de hidratare (1):

∆H_hidr.CuSO_4(s) = ∆H_diz.(CuSO_4(s)) - ∆H_diz.(CuSO₄ * 5H₂O_(s))      (4)

Schema calculului termic poate fi exprimat astfel:

Efectuarea experimentala a lucrarii.

Utilizind un calorimetru adiabatic (cu izolare termica) se determina caldurile (integrale) de dizolvare ale unui mol de sulfat de cupru anhidru si de sulfat de cupru cu 5 molecule de apa intr-o cantitate anumita de apa.

Pentru determinarea caldurii de dizolvare este necesar cunoasterea constantei calorimetrice, care prezinta cantitatea de caldura necesara pentru incalzirea sistemului cu l° C, si care in acest caz:

Q_p = ∆H_diz. = Cp∆T                                             (6),

unde ∆T - este variatia de temperatura inregistrata la dizolvarea unei cantitati de sare m_s cunoscute intr-o anumita cantitate de apa.          

In calorimetru se toarna 300 ml de apa. Se cintareste 8 g de CuSO₄·5H₂O fin maruntit. Deoarece dizolvarea cristalohidratului de sulfat de cupru este condus de absorbtia caldurii, iar dizolvare sulfatului de cupru dehidratat - de eliminarea caldurii, cu scopul de a economisi timpul, meniscul mercurului in capilarul termometrului lui Beckmann se stabileste in regiunea valorii 2,0-2,4. 

La fel cum s-a procedat in lucrarea de laborator Nr. l, se determina variatia temperaturii in perioadele initiala, principala si finala. Din graficul ∆T = f(τ) se calculeaza caldura integrala de dizolvare (Valoarea corespunzatoare unui mol de sare) pentru concentratia data:   

H_diz. = Q_P/n_s = C_p∆T/n_s = K(∆T/n_s)    (7),

unde n_s = m_s/M_s;

n_s - fiind numarul de moli, iar M_s - masa molara a sarii.

9 - 10 g de cristalohidrat de sulfat de cupru fin maruntit intr-un mojar de portelan si incalzit prin amestec pina la obtinerea unui praf de culoare alba al sarii anhidre, se raceste in exicator. Sarea anhidra se cintareste in cantitatea necesara, calculata reiesind din 8 g de CuSO₄ · 5H₂O.

Paralel se determina variatia temperaturii in etapa initiala a unei noi portiuni de 300 g de apa, se varsa cantitatea cintarita de sare si in continuare se determina variatia temperaturii cum e descris in lucrarea Nr. 1. Caldura integrala se calculeaza dupa formula (7). Cunoscind valorile caldurilor integrale de dizolvare ale CuSO_{4 (S)}, se poate calcula caldura de hidratare a sarii anbidre, conform ecuatiei (4;5).

Eseu: ELEMENTE DE BOTANICA - criterii ( intrebari ) minimale Document online: Bazele moleculare ale apoptozei

Tabelul rezultatelor obtinute. Intervalul de timp a masurarilor τ = 0,5 minute.

Darea de seama pe marginea lucrarii:

Se prezinta:

- Scopul, continutul pe scurt al lucrarii, esenta lucrarii.

Graficul variatiei temperaturii in functie de timp.

Se calculeaza efectul termic de hidratare a sarii anhidre.

Intrebarile pentru pregatirea catre lucrarea de laborator Nr. 2

Definitia caldurii de dizolvare. Cum se poate determina?

Cum se poate determina caldura de hidratare?

Legea lui Hess.

Consecintele legii lui Hess.

In care cazuri se foloseste legea fundamentala a termochimiei ?

Ce procese au loc la dizolvarea unei sari cristaline si care este mecanismul?

In ce consta metoda calorimetrica de determinare a caldurii de hidratare a unei sari anhidre?