DETERMINAREA VARIATIEI DE ENTALPIE LA DIZOLVARE

DETERMINAREA VARIATIEI DE ENTALPIE LA DIZOLVARE

In sistemele biologice vii au loc o serie de transformari energetice insotite de producere de caldura. Desigur, rolul principal in producerea caldurii il au procesele de oxidare ale substantelor nutritive, iar o parte mai mica o au si procesele de hidroliza, de dizolvare etc., procese care au loc la presiune constanta (1atmosfera ). Pentru a studia aceste procese s-a introdus o functie de stare numita entalpie (H), care poate fi exprimata cu ajutorul relatiei:

H = U + pV (1) Unde U este energia interna a sistemului, p este presiunea la care se gaseste sistemul iar V este volumul lui. Variatia entalpiei H = H₂ - H₁ reprezinta cantitatea de caldura pe care sistemul o schimba cu mediul exterior intr-un proces izobar,

H = Q _p , Q _p = U + pV (2)

Procesul de dizolvare a substantelor este insotit de caldura de dizolvare, care depinde de interactiunea ionilor sau moleculelor substantei cu moleculele dizolvantului. La dizolvarea unei substante cristaline in apa au loc urmatoarele fenomene: a) distrugerea retelei cristaline de catre moleculele de apa dipolare, care se interpun intre ionii sarii, energia ce trebuie cheltuita in acest proces se numeste energie de retea H_r si b) solvatarea (hidratarea) lor cand are loc o degajare de caldura datorita interactiunilor ion-dipol, numita energie de solvatare H _s.

Conform legii lui Hess, suma cantitatilor de caldura ce insoteste un proces este constanta.

H_diz = H _r + H _s (3)

Energia de retea H_r are valoarea de cca 10² cal /mol si este pozitiva deoarece este absorbita de sistem, iar energia de solvatare H _s are cam aceeasi valoare dar este negativa, deoarece ea este degajata de catre sistem. Entalpia de dizolvare (caldura de dizolvare) poate fi pozitiva (dizolvarea endoterma ) sau negativa

(dizolvare exoterma ) dupa cum energia de retea este mai mare sau mai mica decat energia de solvatare. Caldura degajata sau absorbita se masoara in calorii /mol sau in jouli/mol. Cantitatea de caldura Q primita sau cedata de un corp de masa m si caldura specifica c depinde de variatia temperaturii t adica:

Q = m ct (4)

Produsul dintre caldura specifica si masa lui se numeste capacitate calorica :

C = m c , Deci:

Q = C t (5)

Pentru determinarea caldurii de dizolvare se aplica ecuatia calorimetrica conform careia cantitatea de caldura absorbita de un sistem este egala cu cea degajata de alt sistem, cu care este in contact. In cazul dizolvarii unor saruri, caldura primita pentru dizolvare (Q_p ) este egala cu cea cedata de sistemul calorimetric (Q_cal ) si de caldura cedata de solvent (Q _sol ). Caldura cedata de calorimetru este Q_cal = Ct , iar cea cedata de solvent este Q_sol. = m _s.c _s.t, deci caldura totala este:

H = Q _p = Q _sol + Q _cal = m _sc _s t + Ct = ( m _sc_s + C )t (6)

unde m_s este masa solutiei ( masa apei + masa sarii ), c caldura specifica a solutiei care se poate egala cu cea a apei (1 cal/gr.grd.). Constanta calorimetrului C se poate determina din calcul. Entalpia de dizolvare se raporteaza la un mol de substanta.

Modul de lucru:   

Se cantaresc urmatoarele: vasul interior al calorimetrului si agitatorul, masa de apa ce se va introduce in acest vas si sarea pe care vrem s-o dizolvam, intr-o eprubeta. De exemplu: utilizati 200 moli apa (1M_apa = 18 g ) pentru 1mol sare. Se introduce eprubeta cu sare in apa din calorimetru si se masoara temperatura din minut in minut, pana ce ea ramane constanta. Se va folosi termometrul digital. Se varsa continutul eprubetei in apa, se agita pana la dizolvarea sarii. Se masoara din nou temperatura, timp de 5 minute, din minut in minut. Pentru a gasi valoarea lui t se reprezinta grafic temperatura in functie de timp. Se calculeaza apoi variatia entalpiei cu relatia (6).

Fig.4.2.Variatia temperaturii in procesul de dizolvare.