تعیین آنتالپی واکنش سولفوریک اسید و سدیم هیدروکسید

   
تعیین آنتالپی واکنش سولفوریک اسید و سدیم هیدروکسید
در یک بشر 50 میلی لیتر سولفوریک اسید 5/0 مولار و در بشر دیگر 100 میلی لیتر سدیم هیدروکسید 5/0 مولار بریزید و هر دو بشر را به مدت 5 الی 10 دقیقه روی میز آزمایشگاه بگذارید تا هم دما بشوند و با دماسنج دمای هر دو محلول را اندازه بگیرید. برای تعیین دما اولیه از یک دماسنج استفاده شود. لذا برای اندازه گیری دمای هر دو محلول ، دماسنج را ابتدا با آب شسته و خشک کنید و سپس برای اندازه گیری دمای محلول دیگر بکار ببرید. پس از هم دما شدن هر دو محلول ، دمای اولیه  را خوانده و یادداشت کنید
محلول سولفوریک اسید و سدیم هیدروکسید را به ملایمت در گرماسنج بریزید. (گرماسنج می بایست تمیز و خشک باشد) بلافاصله دماسنج را از سوراخ درپوش لاستیکی عبور داده و درون گرماسنج قرار دهید. محلول فوق را با همزن شیشه ای هم بزنید.( به افزایش دما توجه کنید )
دمای ثانویه  را پس از ثابت ماندن دما خوانده و یادداشت کنید.
محاسبات:
چگالی محلول را یک گرم بر سانتیمتر مکعب  و ظرفیت گرمایی ویژه محلول را 2/4 ژول برگرم بردرجه سانتیگراد در نظر بگیرید. سپس به کمک رابطه زیر گرمای واکنش انجام شده را بدست آورید:
q = ( mc + A)∆t
A ارزش آبی گرماسنج می باشد. c  ظرفیت گرمایی ویژه محلول ( مخلوط محلول اسید و باز) و m جرم محلول می باشد که با فرض چگالی یک برابر 150 گرم میباشد.
به یاد داشته باشیدگرمای محاسبه شده انتالپی واکنش 50 میلی لیتر سولفوریک اسید 5/0 مولار و 100 میلی لیتر سدیم هیدروکسید 5/0 مولار می باشد. برا محاسبه آنتالپی واکنش که به ازای دو مول سدیم هیدروکسید و یک مول سولولفوریک اسید تعریف می شود باید از روابط استوکیومتری استفاده کرد.
2NaOH (aq)  + H2SO4(aq)                     Na2SO4 (aq) + 2H2O (l)
تئوری آزمایش:
طرز تهیه کردن محلول با مولاریته مشخص(0.1 مولار):
نگاه کلی
مولاریته یا غلظت مولار که با (M) نشان داده می‌شود، عبارت است از تعداد وزن مولکول گرم (یا تعداد مول) از یک جسم حل شده در یک لیتر محلول. مول کمیت اساسی است که یک شیمیدان تجزیه با آن سر و کار زیادی دارند. یک مول برابر با 6.023X1023 مولکول از یک جسم است. اصطلاح مول در یک مفهوم وسیع برای توصیف مقادیر ترکیبات مولکولی ، عناصر آزاد و یونها بکار می‌رود. به بیان دیگر وزن تعداد 6.023X1023 عدد مولکول ، یون یا عنصر برابر با 1 مول مولکول ، یون یا عنصر است که به صورت مولکول گرم ، یون گرم یا عنصر گرم نامیده می‌شود.
تهیه محلولهای مولار
برای تهیه یک محلول مولار از یک ترکیب باید یک مول از آن را وزن کرده و به مقدار کافی به آن آب اضافه کنیم تا دقیقا یک لیتر محلول بدست آید. به عنوان مثال برای تهیه یک محلول 2M از اسید سولفوریک باید گرم 196.16=98.08×2 از اسید سولفوریک را در مقدار کافی آب حل کنیم تا یک لیتر محلول 2M اسید سولفوریک بدست آید. وقتی یک محلول مایع تهیه می‌کنیم، حجم محلول به ندرت مساوی مجموع حجمهای اجزا خالص سازنده آن است. معمولا حجم نهایی محلول بیشتر یا کمتر از مجموع حجمهای اجزا سازنده آن است.
از این رو برای تهیه یک محلول معین عملا نمی‌توانیم مقدار حلال لازم را پیش‌بینی کنیم. برای تهیه محلولهای مولار و سایر محلولهایی که بر اساس حجم کل است، معمولا از بالنهای حجم‌سنجی استفاده می‌شود. در این صورت برای تهیه یک محلول مقدار دقیق ماده حل شونده را در بالن جای می‌هیم و با دقت آن قدر آب می‌افزائیم و بطور مداوم و با احتیاط هم می‌زنیم تا سطح محلول به خط نشانه‌ای که روی گردن بالن مشخص شده برسد.
                               بالن حجمی،ترازوی دیجیتالی،پی پت مواد و وسایل لازم:
1.مایعات
*اسید کلریدریک
یکی از فراورده های بزرگ صنایع شیمیایی،جوهر نمک(اسید کلریدریک است.طرز تهیه این اسید شبیه طرز تهیه اسید نیتریک است.
 مادرآبهای مانده از تقطیر اسید نیتریک را روی خاک رس می‌ریختند و اثر می‌دادند. این مادر آب چیزی جز محلول غلیظی از نمک دریا و کلرورهای فلزات خاکی نبود. تولیدکنندگان اسید کلریدریک از زرادخانه‌ها، مادر آبهای مانده از تصفیه شوره را می‌خریدند، بنابراین ماده خام مورد نیازاسید کلریدریک و اسید نیتریک از یک محل خریده می‌شد. عملیات تولید اسیدکلریدریک در همان وسایلی انجام می‌گرفت که اسید نیتریک تولید می‌شد: در ظرفهای گلی و روی کوره. برشهای مختلف تقطیر که به طور جدا جدا جمع می‌شد درجاتی از غلظت اسید کلریدریک داشت که بتدریج کم شده بود. عیناً مانند کار تولید اسید نیتریک، برای تهیه اسید کلریدریک نیز از تأثیر نمک دریا یا برروی زاج سبز(سولفات آهن)، یا اسید سولفوریک غلیظ استفاده می‌شد.
محاسبات:
مولار:0.1
بالن:100 میلی لیتر
دانسیته(چگالی):1.19 گرم بر کیلی لیتر
درصد وزنی:37 درصد
جرم مولکولی:36.5 گرم بر مول
100  ml X 1 L / 1000 ml X 0.1 mol HCL / 1 L X 36.5 g HCL / 1 mol HCL X 100 g محلول / 37 g HCL X 1 ml /1.19 g = 0.7 ml
روش تهیه:
قبل از اینکه اسید بریزیم ابتدا مقداری آب مقطر را در بالن 100 میلی لیتری
می ریزیم چون اگر اینکار را نکنیم ممکن است اسید به صورت فشار زیاد به بیرون جهش پیداکند و خطرناک می باشد. بعد از ریختن آب، 0.7 میلی لیتر از اسید کلریدریک را برداشته ود ر بالن ریخته سپس مقداری دیگر آب ریخته و بهم میزنیم و همینطور آب میریزیم تا به 100 میلی لیتر برسد.
نتیجه:
محلول اسید کلریدریک ما بسیار شفاف و یکنواخت(همگن) می باشد.
2.جامدات
*سدیم هیدروکسید
سود سوز آور یا سدیم هیدروکسید که معمولا به نام کاستیک سودا نامیده    می شود ماده ای جامد و سفید رنگ با دمای ذوب 1390 درجه سانتی گراد و چگالی 2.13 می باشد. این ماده بسهولت می تواند رطوبت هوا را جذب نماید و بهمین دلیل باید هنگام حمل و نقل تحت پوشش های حفاظتی لازم قرار گیرد.این ترکیب در تماس با پوست دارای اثر خورندگی است و برای جلوگیری از اثرات سوزانندگی آن،هنگام استفاده باید مورد توجه قرار گیرد.
آبپوشهای آن شناخته شده اند و محلول قلیایی قوی در آب پدید می آورد،یعنی در آب بطور کامل به یون های تشکیل دهنده اش تفکیک می شود.
روش های تهیه:
الکترولیز محلول سدیم کلرید بیشترین مقدار سدیم هیدروکسید سدیم تولیدی،از طریق فرایند الکترولیز محلول های سدیم کلرید در یکی از انواع ظروف الکترولیتی بدست
 می آید.
یک فرایند قدیمی تر برای تولید سود سوزآور،عبارت از فرایند سودا-آهک میباشد که در کلسیم دی هیدروکسید در واکنش با کربنات سدیم به کاستیک سودا تبدیل می شود.
Na۲CO۳ + Ca(OH)۲ <---- ۲NaOH + CaCO۳
کاربرد های سود:
سدیم هیدروکسید،بعنوان یک باز قوی،یکی از مواد شیمیایی صنعتی بسیار مهم به شمار
 می رود. برای نمونه،تولید سود در سال 1980 در آمریکا،12 میلیون تن بوده است. در زمینه های مختلفی کاربرد دارد،از جمله در تولید مواد شیمیایی،ابریشم مصنوعی،خمیر کاغذ و کاغذ،در تولید رنگ،آلومینیوم،مواد پتروشیمی و پارچه،صاون و مواد شوینده بکار می رود.
همچنین در آزماشگاه ها برای تعیین غلظت اسید های مجهول در سنجش حجمی(تیتراسیون) اسید-باز از محلول قلیایی سدیم هیدروکسید استاندارد استفاده
می شود.
محاسبات:
مولار:0.1
بالن:100 میلی لیتر
جرم مولکولی:40 گرم بر مول
100  ml X 1 L / 1000 ml X 0.1 mol NaOH/ 1 L X 40 g NaOH/1 mol NaOH = 0.4 g
روش تهیه:
0.4 گرم سدیم هیدروکسید را با ترازوی دیجینالی وزن می کنیم و آن را در بالن 100 میلی لیتری میریزیم بعد به تدریج آب مقطر میریزیم و بهم میزنیم تا اینکه به 100 میلی لیتر برسد.
 نتیجه:
محلول سدیم هیدروکسید ما بسیار شفاف و یکنواخت(همگن) می باشد.

لینک دانلود فایل