Protokoll: Versuch T7. Kalorimetrische Bestimmung der Lösungsenthalpie eines Salzes, sowie der Neutralisationsenthalpie

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1 Protokoll: Versuh T7 alorimetrishe Bestimmun der ösunsenthalie eines Salzes, sowie der eutralisationsenthalie Aufabenstellun: Ermitteln Sie nah elektrisher alibrierun eines anisothermen alorimeters: a) die sez. ösunsenthalie s eines Salzemishes in asser b) die eutralisationsenthalie bei der Umsetzun einer verdünnten Base mit einer verdünnten Säure Grundlaen: Ein alorimeter ist ein Gerät zur Messun von ärmemenen, die beim Ablauf von hemishen oder hysikalishen Voränen zwishen Systemen ausetausht wird. Es ibt die adiabatishen alorimeter und die ärmeflusskalorimeter. Es ibt allerdins keine Materialien, welhe eine vollständie ärmeisolation und damit einen adiabatishen Voran ermölihen. Es kann nur versuht werden den ärmeaustaush mit der Umebun so minimal wie mölih zu halten. Das adiabatishe alorimeter kann noh in drei vershieden alorimeterarten unterteilt werden. Bei allen drei Arten ist am Anfan des Versuh die Temeratur des alorimeters auf die Temeratur der Umebun einzustellen. Bei dem Isothermen alorimeter ist ein enteen erihteter, leiht messbarer Voran zur omensation des ärmeaustaushes, somit ändert sih die Temeratur des alorimeters niht. Das quasiadiabatishe alorimeter bedient sih eines ilfssystems, wobei die Temeratur des alorimeters zu jedem Zeitunkt die Temeratur des ilfssystems ist. Bei dem vorlieendem Versuh benutzt man ein anisothermes alorimeter. Bei diesem ändert sih die Temeratur des alorimeters zeitlih. Es ilt dq = dt Zur Bestimmun der ärmekaazität wird eine elektrishe alibrierun des alorimeters durheführt. Dabei wird eine bestimmte Mene an asser in dem alorimeter elektrish beheizt, wobei Sannun, Stromstärke und Dauer der eizeriode bis zum Erreihen einer bestimmten Temeraturänderun emessen werden. Es ilt q = U I t q = T U I t Daraus eribt sih ( ) = T und für das alorimeter ohne asser ( ) = ( ) m Zur Ermittlun der sezifishen ösunsenthalie eines Salzes wird eine zuvor abewoene Mene des Salzes in eine bestimmte Mene asser eeben und die Temeraturänderun emessen, es ilt: h = ( ) T enn die leihe Mene asser wie bei der alibrierun verwendet wurde kann man für auh leih den bei der alibrierun ermittelten ert für () verwenden. Zur Ermittlun der sezifishen ösunenthalie muss man die ermittelte ösunsenthalie auh durh die einesetzte Masse teilen: s = h/m Salz Zur Ermittlun der eutralisationsenthalie verfährt man ähnlih: eine der beiden ösunen, Säure oder Base, wird in das alorimeter eeben und dann die zweite ösun hinzuefüt.

2 Aus der emessenen Temeraturänderun eribt sih die eutralisationsenthalie (Reaktionsenthalie) emäß: h = ( + ) T Aufbau des anisothermen alorimeters: Durhführun: 1 ontakte zur Sannunsquelle, I und U Messerät 2 eizwendel 3 Shlauhstüke 4 Glasstab zum durhstoßen des RG 5 Reaenzlas mit unbek. Substanz 6 BECMA - Thermometer 7 Rührer Der Aufbau ist für alle Versuhe, mit erinen Änderunen der Versuhe 2 und 3, der Skizze zu entnehmen. 1) Bestimmun der ärmekaazität des alorimeters: - dem alorimeter mittels Gleihstrom, über eine eizsirale eine ewisse ärmemene zuführen (assereinwaae a: 200) - Temeraturan vor, während und nah dem eizen aufnehmen (Temeraturerhöhun a. 0,5-1 Æ eizdauer a. 10min, I=0,6 bis 0,8A - U und I erte mölihst enau bestimmen und niht verändern 2) Bestimmun der ösunsethalie: - a. 200 asser in einem Beherlas einwieen - das Beherlas soll thermish isoliert auf Gummishläuhen stehen - im Reaenzlas befinden sih 3-4 des Salzemishes - es ist darauf zu ahten, das die esamte Salzmene elöst wird, beim Durhstoßen des Reaenzlasbodens mit dem bereitestellten Glasstab 3) Bestimmun der eutralisationsenthalie - die ösunen von Säure und Base im Aquarium vortemerieren - bei Temeraturkonstanz die Säure in das Beherlas eben und die Voreriode aufnehmen - auteriode durh die Basenzuabe einleiten - Temeraturänderun aufnehmen

3 Berehnunen: erte für die Temeraturänderunen aus den beieleten Diarammen entnommen! Bestimmun der ärmekaazität des alorimeters: m asser = 232, 7 t = 13 min = 780s T = 0, 64 U = 1, 87V I = 0, 495A ( ) = 4, 19 U I t ( ) = = (1128,14) T ( ) = ( ), s ( ) m = 1128,14 4,19 232,7 = (153,13) Bestimmun der öslihkeitsenthalie: m Salz = 2, 9753 T = 0, 66 h = ( ) T = 744, 57 h = = 250, 25 m S Bestimmun der eutralisationsenthalie: m S = 100 m B = 100 T = 1, 2 ( ) = m, s = 200 4,19 = 838 ( ) = ( ) + ( ) = 991, 12 h = ( ) T = 1189, 34

4 Fehlerrehnun: Messeräte, wie das Bekmann-Thermometer sowie das Sannuns- bzw. Strommesserät sind relativ enau, deshalb sind die autfehler anderen Quellen zuzushreiben. Die rößten Fehler ereben sih wohl aus dem Ermitteln der Temeraturdifferenzen aus den Zeihnunen (Flähenleihheit) und dem enauen Ablesen der Temeraturen während des oft Srunhaften Ansties der Temeraturen bei Zuabe des Salzes, bzw. nah Zuabe der Base zur Säure. Des weiteren wurde bei der Bestimmun von () das Reaenzlas und der Glasstab niht berüksihtit. Deren ärmekaazität sei aber vernahlässibar klein. 1) I=0,495 A I=0,0001 A U=1,87 V U=0,01 V t=780 s t=1s T=0,64 (T)=0,005 m=232,7 m = 0, 1 I t U t U I U I t ( ) = U + I + t + ( T ) 2 T T T T ( ) = 6,03 + 0,23 + 1,45 + 8,81 = 16, 52 ( ) = 0,0146 ( ) = 1,46% ( ) ( ) s, = ( ) m = m = s, ( ) m = 0, 419 m ( ) = 16,52 + 0,419 = 16, 94 2) ( ) T = m Salz ( ) = 1128, 14 j ()=16,94 T=0,66 (T)=0,005 m Salz =2,9753 m=0,001

5 T ( ) ( ) T ( ) = ( ) + ( ) + 2 T m S ( ) = 3,76 + 1,9 + 0,08 = 5, 74 ( ) = 0,023 = 2,3% 3) ( ) = 991, 12 ( ) = 16, 94 T = 1, 2 ( T ) = 0, 005 h = ( ( )) T ( h) = ( T ( ) + ( ) ( T ) ( h) = 25, 28 ( h) h = 0,021 = 2,1% Zusammenfassun ( ) = (1128,14 ± 16,52) ( ) = (153,13 ± 16,94) = ( ± 250,25 5,74) = ( ± 1189,34 25,28)