به نام خدا آزمایشگاه شیمی عمومی آزمایش شماره3 هدف انجام ازمایش: * تعیین حرارت واکنش اسید(3(HNO و باز(NaOH)  تئوری آزمایش چنانچه محلول یک اسید قوی  تک پروتنی را به محلول رقیق یک هیدروکسید فلزی بیافزاییم بین اسید و باز واکنش شیمیایی زیر رخ میدهد H+(aq)+OH(aq)=H2O(L)+گرما در برخی از واکنش های شیمیایی گرما تولید میشود که به چنین واکنش –هایی گرما زا میگویند و در برخی از واکنش ها گرما جذب میشود که  به این واکنش ها  گرماگیر میگویند. در فشار ثابت گرمای واکنش(که آنتالپی واکنش نامیده میشود )تفاوت گرمایی انتالپی بین مواد تولید شده  و مواد واکنش دهنده است .اگر در واکنشی تغییرات انتالپی منفی باشد به این معنی است که  واکنش گرمازا بوده  و سیستم به بیرون گرما داده است.چنان چه آنتالپی مواد  تولید شده با لاتر از مواد واکنش دهنده باشد تغیییرات آنتالپی  مثبت  بوده  و گرما حذب شده است.   گرماسنجي:   آنتالپی واكنشهای شيميايی را از دو راه كلی می توان تعيين نمود، يكی از راه مستقيم، ديگری از راه غيرمستقيم و با استفاده از برخی داده های ترموشيميايی. در راه مستقيم، نمونه هايی از مواد واكنش دهنده را در شرايط مناسب بر هم اثر می دهند و سپس گرمای حاصل از آن را از روی تغيير دمای خوانده شده و ظرفيت گرمايی مخلوط واكنش و ظرف محتوی آن حساب می كنند و در پايان از روی گرمای حساب شده، آنتالپی واكنش مورد مطالعه را تعيين مینمايند. اندازه گيری مستقيم گرمای واكنشهای شيميايی، يا در حجم ثابت و يا در فشار ثابت صورت می گيرد . درآزمایشگاه برای اندازه گیری مقدار گرمای مبادله شده بین مواد مختلف از گرماسنج  استفاده می شود که مکانیزم بسیار ساده ای دارد. زمانی که می خواهیم میزان گرمای مبادله شده بین دو ماده راحساب کنیم کافیست جرم مشخصی از هر دو را داخل ظرف ریخته و با بررسی تغییرات دما آن را به دست آورد.ولی بایستی توجه داشت که اجسام به کار رفته در  گرماسنج هرچه قدرهم که عایق حرارتی باشند بازهم مقداری گرمای ازدست رفته یا گرفته شده اضافی خواهیم داشت. اندازه گيری گرما در حجم ثابت، در دستگاهی به نام بمب گرماسنج انجام می شود.در شكل زير قسمتهای مختلف اين دستگاه نشان داده شده است واكنش در درون يك ظرف با حجم ثابت به نام بمب انجام می شود.     هرگاه واكنش مورد مطالعه، يك واكنش سوختن باشد، اكسيژن با فشار در حدود ۳۰ اتمسفر نيز در آن جای می دهند. بمب دردرون يك حمام آب كه به طور مرتب در حال به هم خوردن است جای دارد و به مجموعه بمب و حمام آب اطراف آن، گرماسنج مي گويند. گرماسنج خود به طور يكجا در يك حمام آب ديگر جای دارد . دمای آب درون گرماسنج ودمای حمام آب بيرونی آن به طور مرتب اندازه گيری می شود و به كمك يك دستگاه خودكار، دمای حمام بيرونی روی دمای آب درون گرماسنج تنظيم میگرد. از اين راه ميتوان اطمينان يافت كه هيچ گرمايی از درون گرماسنج به محيط اطراف آن، يعني حمام بيرونی، نفوذ نمی كند و بدين سان با يك گرماسنج آدياباتيك روبرو هستيم. از روی تغيير دمای آب درون گرماسنج و با در دست داشتن ظرفيت گرمايی گرماسنج، می توان گرمای حاصل از واكنش انجام شده در بمب گرماسنج را حساب كرد. يك راه برای تعيين ظرفيت گرمايی گرماسنج آن است كه يك جريان الكتريكی را در مدت معينی از درون يك گرم كننده الكتريكی كه در داخل گرماسنج كار گذاشته شده عبور دهند . سپس با خواندن افزايش دما و حساب كردن كار الكتريكی داده شده به گرماسنج، به آسانی می توان ظرفيت گرمايی آن را حساب كرد .  در شكل زير يك گرماسنج شعله ای آدياباتيك را مشاهده می كنيد كه در فشار ثابت كار میکند. به كمك اين واكنش مي توان qp  را اندازه گرفت و سپس از روي آن، مستقيمًا تغيير آنتالپي وابسته به واكنش شيميايي مورد مطالعه را به دست آورد.                 ویژگی های گرماسنج لیوانی: 1-  مقدار گرما را در فشار ثابت اندازه گیری میکند. 2-  مقدار تغییر انرژی درونی مستقیم از روی q به دست می آید . 3-  به دلیل عایق بندی ضعیف و استفاده از اب به عنوان بخشی از واکنش دقت اندازه گیری کم می شود. با استفاده از گرماسنج لیوانی میتوان گرمای حاصل از واكنش خنثی شدن اسید و باز را تعیین كرد . چون این واکنش در محیط آبی انجام می شود. گرماسنج لیوانی برای اندازه گیری گرمای یک واکنش در فشار ثابت به کار برده می شود. این وسیله مخصوص واکنش هایی است که در محیط آبی انجام می شوند ( حل شدن نمک ها، واکنش های اسید باز، تشکیل کمپلکس). اگر دمای این گرماسنج کاهش پیدا کند، یعنی واکنش گرماگیر بوده و اگر دمای این گرماسنج افزایش یابد یعنی واکنش گرماده بوده است. گرماسنج لیوانی یک سامانه ی بسته به حساب می آید زیرا تبادل جرم ندارد اما عایق بندی آن به اندازه ی کافی نیست که هیچ تبادل انرژی با محیط صورت نگیرد. می توان با استفاده از یک ظرف مناسب که با محیط بیرون گرما مبادله نکند یک گرماسنج ساده ساخت .این ظرف می تواند یک لیوان پلاستیکی باشد به این نوع گرماسنج، گرماسنج لیوانی گویند. با اندازه گیری دمای آب، قبل و بعد از انجام واكنش، و استفاده از رابطه Q=mc(T2-T1) می توان به میزان گرمای آزاد شده یا جذب شده پی برد   همانطور که ذکر شد گرماسنج بمبی برای اندازه گیری گرمای یک واکنش در حجم ثابت به کار برده می شود. بنابراین انتالپی را به ما نمی دهد. در حالیکه اگر بتوان از گرماسنج لیوانی استفاده نمود، چون در فشار ثابت انجام می شود بنابراین انتالپی را به ما می دهد. اما در مورد گرماسنج بمبی تغییرات انرژی درونی اندازه گیری می شود ، چون درب بمب گرماسنج بسته می شود و حجم ثابت است . برای تبدیل به انتالپی از رابطه زیر استفاده میشود : nRT + تغییرات انرژیی درونی = تغییرات آنتالپی در رابطه ی فوق: n تعداد مول های گازی ، R ثابت ریدبرگ گازها و T دما بر حسب درجه ی کلوین است.. روش انجام ازمایش در اختیار ما یک اسید و یک باز قرار دارد و 2 لیوان یکبار مصرف به همراه دو پی پت(رضا نیست)(قیف یادش بخیر)و دو دماسنج و یک کرنومتر. ابتدا با پی پت مقدار مشخصی اسید برداشته و در لیوان خالی کرده و با پی پت دیگر باز را برداشته و در لیوان دیگر میریزیم. تذکر:نباید از یک پی پت برای برداشتن اسید و باز استفاده کرد زیرا با هم واکنش می دهند . حال دماسنج را در لیوان قرار داده و منتظر میمانیم تا اسید و باز هر دو در یک دما قرار گیرند . زمانی که در یک دما قرار گرفتند ,آن دو را با هم مخلوط نموده و دما سنج را در آن قرار داده و دمای آن را در زمان های (5 تا 10 ثانیه)-(2 تا 30 ثانیه)-(2 تا 60 ثانیه) اندازه گیری مینماییم دوستان بخش محاسبه و نتیجه گیری را طبق نتایج بدست امده در آزمایشگاه بدست آورید. منابع وب سایت خانه اموزش شیمی.شبکه رشد.وب سایت کانون شیمی گرگان.شیمی عمومی مورتیمر