Порядок выполнения работы

1. Выполнить первоначальную обработку данных ДТА анализа

№	Температура,°С	Время, мин	ДТА, Т, кВ	ДТА, Т,°С

2. Определить температурные границы протекания процесса.

3. Рассчитать количество вещества, участвующего в реакции разложения в данном температурном интервале, записать уравнения реакций и уравнение материального баланса.

4. Измерить площадь под ДТА-кривой.

5. Определить тепловой эффект реакции, используя калибровочный график (см. рис.10.3 ), относя к числу молей разлагающегося вещества.

6. Определить соответствие теплового эффекта, полученного экспериментально, с данными из справочной литературы, рассчитанным методом Гесса.

Приведем методику расчета теплового эффекта реакции разложения гидроксокарбоната меди, используя данные дифференциально-термического анализа. На основании закона Гесса сравним экспериментально полученную величину теплового эффекта с рассчитанной. Условия эксперимента: навеска 300 мг, масштаб записи ДТА- кривой - 500 кV (2 кV/мм); скорость подъема температуры 5 град/мин, На кривой изменения энтальпии малахита (рис.10.4.) наблюдаем два эндотермических эффекта. Небольшой эндотермический эффект в области 25–200 °С связан с удалением влаги. Эндотермическое разложение малахита происходит в области температур 250-365°С. Эндотермический эффект удаления воды (сушка образца) при расчете энтальпии разложения во внимание не принимаем (Т = 25 - 200 °С). Эндотермический пик разложения гидроксокарбоната меди имеет правильную форму, то есть сохраняется прежний уровень базовой (нулевой) линии, что свидетельствует о близких значениях теплоемкости реагента и продукта. Правильная форма ДТА - кривой позволяет для расчета площади пика пользоваться простейшими методами. Площадь под кривой ДТА рассчитаем, как произведение высоты треугольника на ширину на половине высоты треугольника.

S=S’^.K₁^.K₂

Где: S’- площадь пика, мм²; К₁ - масштаб по времени (определяют путем деления единицы времени на отрезок в миллиметрах по оси абсцисс).

К₁ = 20^.60/32 = 37,5 с/мм

К₂ - масштаб по температуре (Т). Если сигнал ДТА указан в кV, необходимо для перевода в градусы °С воспользоваться графиком зависимости ЭДС термопары от температуры (рис.7.).

°С/мин

где: 9,05 – ЭДС термопары при температуре 300 ^°С.

S = 14^.44^.0,221^.37,5 = 5105 ^°С^.с

Расчет площади пика методом интегрирования S = 5204 ^°C c

Расхождение между методами: %

Расчет теплового эффекта реакции проводят по формуле:

где: К_ДТА - постоянная дериватографа, определяют по графику (рис.10.9 ) в зависимости от температуры (мДж/(к с)) или по уравению.

К_ДТА = 16,68163 - 0,00774*T + 2,24292E-5*T² + 2,96766E-8*T³ =

= 16,68163 - 0,00774*320 + 2,24292E-5*320^2 + 2,96766E-8*320^3 = 17,5 мДж/(к с)

Рис 10.4 Измерение площади под кривой ДТА для процесса разложения CuCO₃^.Cu(OH)₂

S – площадь под кривой ДТА, К*с; М – число молей вещества, участвующего в разложении, приняв стехиометрическую форму гидроксокарбоната меди

N_CuO = W_K2/M_CuO=218,4^.10^-3/79,545= 2,745^.10^-3 моль

= W_Н2 / = 297,6^.10^-3/221,116= 1,346^.10^-3 моль

= 221,116

=17,2*6711/1,346=

По методу подсчета квадратиков:

кДж/моль

По методу треугольника:

кДж/моль

Расчет теплового эффекта по закону Гесса

CuCO₃^.Cu(OH)₂ = 2CuO + CO₂ + H₂O

кДж/моль

Тепловой эффект определен при 298 К (25^°С), используя табулированные теплоты различных реакций (образования, сгорания, растворения, нейтрализации и т.д.)

Расхождения между расчетной и экспериментально полученной величинами составляют:

%

10.9

При термодинамических расчетах следует учитывать, что тепловой эффект химической реакции зависит от температуры. Температурный коэффициент теплового эффекта реакции равен разности теплоемкостей продуктов реакции и исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов (уравнение Киргоффа)

10.10

где: С_Р – разность мольных теплоемкостей реагентов, взятая с учетом стехиометрических коэффициентов.

Для расчетов по уравнению (10) необходимо знать значение теплового эффекта данной реакции при какой-либо температуре и зависимость теплоемкости от температуры для всех реагентов

Ошибка в измерении площади и нарушение в стехиометрии солей дает нам право в описанном методе не вводить поправку на зависимость теплового эффекта от температуры.