Plik kalorymetria to technika określająca zmiany kaloryczności układu związane z procesem chemicznym lub fizycznym. Opiera się na pomiarze zmian temperatury, gdy system absorbuje lub emituje ciepło. Kalorymetr to sprzęt używany w reakcjach, w których zachodzi wymiana ciepła.
Tak zwana „filiżanka do kawy” to najprostsza forma tego typu urządzenia. Dzięki jego zastosowaniu mierzy się ilość ciepła zaangażowanego w reakcje prowadzone pod stałym ciśnieniem w roztworze wodnym. Kalorymetr do kawy składa się z polistyrenowego pojemnika, który jest umieszczony w zlewce..
Wodę umieszcza się w styropianowym pojemniku, wyposażonym w pokrywę wykonaną z tego samego materiału, który zapewnia pewien stopień izolacji termicznej. Dodatkowo pojemnik posiada termometr i mieszadło mechaniczne..
Ten kalorymetr mierzy ilość ciepła, które jest absorbowane lub emitowane, w zależności od tego, czy reakcja jest endotermiczna czy egzotermiczna, gdy reakcja zachodzi w roztworze wodnym. Badany system składa się z reagentów i produktów.
Indeks artykułów
Kalorymetria bada związek między energią cieplną związaną z reakcją chemiczną a sposobem jej wykorzystania do określenia jej zmiennych. Ich zastosowania w dziedzinach badawczych uzasadniają zakres tych metod.
Pojemność tę oblicza się, dzieląc ilość ciepła pochłoniętego przez kalorymetr przez zmianę temperatury. Ta zmiana jest iloczynem ciepła emitowanego w reakcji egzotermicznej, która jest równa:
Ilość ciepła pochłonięta przez kalorymetr + ilość ciepła pochłonięta przez roztwór
Zmienność można określić, dodając znaną ilość ciepła, mierząc zmianę temperatury. Do określenia pojemności kalorycznej zwykle stosuje się kwas benzoesowy, ponieważ znane jest jego ciepło spalania (3,227 kJ / mol).
Pojemność kaloryczną można również określić, dodając ciepło za pomocą prądu elektrycznego.
Sztabkę metalu o masie 95 g ogrzewa się do 400ºC i natychmiast przenosi do kalorymetru z 500 g wody, początkowo o temperaturze 20ºC. Końcowa temperatura systemu wynosi 24 ºC. Oblicz ciepło właściwe metalu.
Δq = m x ce x Δt
W tym wyrażeniu:
Δq = zmiana obciążenia.
m = masa.
ce = ciepło właściwe.
Δt = wahania temperatury.
Ciepło uzyskane przez wodę jest równe ciepłu oddawanemu z metalowego pręta.
Ta wartość jest podobna do tej, która pojawia się w tabeli ciepła właściwego dla srebra (234 J / kg ºC).
Tak więc jednym z zastosowań kalorymetrii jest współpraca przy identyfikacji materiałów.
Składa się ze stalowego pojemnika, zwanego pompką, odpornego na wysokie ciśnienie, które może powstać podczas reakcji zachodzących w tym zbiorniku; ten pojemnik jest podłączony do obwodu zapłonowego, aby rozpocząć reakcje.
Pompa zanurzona jest w dużym zbiorniku z wodą, którego zadaniem jest pochłanianie ciepła powstającego w pompie podczas reakcji, dzięki czemu zmiana temperatury jest niewielka. Zbiornik na wodę wyposażony jest w termometr i mieszadło mechaniczne.
Zmiany energii są mierzone przy praktycznie stałej objętości i temperaturze, więc nie jest wykonywana żadna praca nad reakcjami zachodzącymi w pompie.
ΔE = q
ΔE jest zmianą energii wewnętrznej reakcji i q ciepła w niej wytwarzanego.
Kalorymetr składa się z dwóch cel: w jednej umieszczana jest próbka, aw drugiej referencja, na ogół woda.
Różnica temperatur, która jest generowana między ogniwami - w wyniku reakcji zachodzącej w celi z próbką - jest niwelowana przez system sprzężenia zwrotnego, który wstrzykuje ciepło w celu wyrównania temperatur ogniw..
Ten typ kalorymetru pozwala na śledzenie interakcji między makrocząsteczkami i ich ligandami..
Ten kalorymetr ma dwie komórki, podobnie jak CTI, ale ma urządzenie, które pozwala określić temperaturę i strumienie ciepła związane ze zmianami w materiale w funkcji czasu.
Technika ta dostarcza informacji o fałdowaniu białek i kwasów nukleinowych oraz ich stabilizacji..
-Kalorymetria pozwala określić wymianę ciepła zachodzącą w reakcji chemicznej, umożliwiając w ten sposób lepsze zrozumienie mechanizmu tego.
-Określając ciepło właściwe materiału, kalorymetria dostarcza danych, które pomagają go zidentyfikować.
-Ponieważ istnieje bezpośrednia proporcjonalność między zmianą ciepła reakcji a stężeniem reagentów, w połączeniu z faktem, że kalorymetria nie wymaga klarownych próbek, technika ta może być stosowana do określania stężenia substancji obecnych w złożonych matrycach..
-W dziedzinie inżynierii chemicznej kalorymetria jest wykorzystywana w procesie bezpieczeństwa, a także w różnych obszarach procesu optymalizacji, reakcji chemicznej oraz w jednostce operacyjnej..
-Współdziała w ustalaniu mechanizmu działania enzymu, a także w jego kinetyce. Ta technika może mierzyć reakcje między cząsteczkami, określając powinowactwo wiązania, stechiometrię, entalpię i entropię w roztworze bez potrzeby stosowania markerów..
-Ocenia interakcję nanocząstek z białkami i, w połączeniu z innymi metodami analitycznymi, jest ważnym narzędziem do rejestrowania zmian konformacyjnych w białkach.
-Ma zastosowanie w ochronie żywności i upraw.
-Jeśli chodzi o konserwację żywności, można określić jej zepsucie i okres przydatności do spożycia (aktywność mikrobiologiczna). Potrafi porównać skuteczność różnych metod konserwacji żywności, jest w stanie określić optymalną dawkę konserwantów, a także stopień degradacji w kontroli pakowania.
-Jeśli chodzi o uprawy warzyw, możesz zbadać kiełkowanie nasion. Będąc w wodzie i w obecności tlenu, wydzielają ciepło, które można zmierzyć za pomocą kalorymetru izotermicznego. Zbadaj wiek i niewłaściwe przechowywanie nasion oraz zbadaj ich tempo wzrostu w obliczu zmian temperatury, pH lub różnych chemikaliów.
-Wreszcie można zmierzyć aktywność biologiczną gleb. Ponadto może wykrywać choroby.
-Wraz z kalorymetrią izotermiczną umożliwił badanie interakcji białek z ich ligandami, interakcji allosterycznej, fałdowania białek i mechanizmu ich stabilizacji..
-Ciepło, które jest uwalniane lub absorbowane podczas zdarzenia wiązania molekularnego, można zmierzyć bezpośrednio.
-Różnicowa kalorymetria skaningowa jest narzędziem termodynamicznym służącym do bezpośredniego określania poboru energii cieplnej, która występuje w próbce. Umożliwia to analizę czynników związanych ze stabilnością cząsteczki białka..
-Zajmuje się również termodynamiką przejścia fałdowania kwasu nukleinowego. Technika pozwala na określenie stabilności oksydacyjnej kwasu linolowego wyizolowanego i sprzężonego z innymi lipidami.
-Technika ta jest stosowana do oznaczania ilościowego nanocząstek stałych do użytku farmaceutycznego oraz do termicznej charakterystyki nanostrukturalnych transporterów lipidów..
Jeszcze bez komentarzy