3. Объекты и средства исследования:

Калориметр, термометр Бекмана или другой термометр с подходящей ценой деления шкалы, мешалка, навески соответствующих солей, технические весы с разновесами.

4. Подготовка к работе.

Определение энтальпий растворения проводим калориметрическим путем.

Калориметр представляет собой прибор, состоящий из двух сосудов, внешний из которых исполняет роль защитной оболочки, уменьшающей тепловые потери в окружающую среду, а внутренний служит для помещения приготовляемого раствора.

Для расчета теплового эффекта процесса, протекающего в калориметре, необходимо знать постоянную калориметра, т.е. количество тепла, которое требуется для нагревания калориметра с термометром, мешалкой, пробиркой, водой и солью на 1 К (ее нужно узнать у преподавателя).

Взвешивают с точностью до 0,1 г указанные преподавателем или лаборантом массы безводной соли и кристаллогидрата.

Наливают во внутренний сосуд калориметра определенный объем дистиллированной воды, помещают в калориметр термометр и мешалку. Термометр помещается в жидкость таким образом, чтобы нижний ртутный резервуар приходился на центр объема жидкости. При пользовании термометром Бекмана смотрите его описание и правила работы с ним в работе по криоскопии.

5. Программа работы.

Весь калориметрический процесс делится на три периода:

1. Предварительный, продолжающийся 5 мин;

2. Главный, процесс растворения соли;

3. Заключительный, продолжающийся 5 мин.

Помешивая воду в калориметре, наблюдают за температурой (не менее 10 минут), которая изменяется вследствие теплообмена с окружающей средой. Предварительный период начинается тогда, когда изменения температуры за каждые 30 с станут почти одинаковыми, т.е. установится равномерный ход температуры. В течение 5 минут делают отсчеты температуры с максимально возможной точностью, интервал отсчетов – 30 секунд. Нужно вести запись и начать построение графика «температура-время» (ось ординат – ось абсцисс) на миллиметровой бумаге.

Главный период начинается с внесения в воду взвешенной водной или безводной соли. Размешивая раствор, наблюдают за изменением температуры и продолжают запись изменения температуры во времени с временным интервалом 15 секунд. Концом главного периода нужно считать установление более медленного равномерного хода изменения температуры (приостановка ее роста или падения).

Заключительный период состоит из замеров и записи температуры в течение 5 минут с полуминутным интервалом. Каждый опыт (с растворением безводной соли и гидратированной соли) нужно повторить 2-3 раза.

Расчетно-графическая часть работы состоит в построении графиков (рис 1.1) по результатам температурных записей.

Один график отражает изменение температуры во времени в течение предварительного, главного и заключительного периодов в случае, когда был растворен кристаллогидрат (рис 1.1, а). Другой график относится к случаю, когда была растворена безводная соль (рис 1.1, б).

На графиках должны быть две наклонные линии, отвечающие предварительному и заключительному периодам (участки AB и CD). Для того чтобы ввести поправку на тепловые потери, делают такое построение: точки B и C проецируют на ось ординат (находят точки b и c), находят середину отрезка bc и проводят линию mn. Через точку 1 проводят вертикаль. Далее экстраполируют линейные участки AB и CD до пересечения с вертикалью в точках B и C. Отрезок BC соответствует истинному изменению температуры t, которое нужно взять в расчет.

Отрезок BC и есть исправленная разность температур T. Энтальпию растворения определяем по формуле:

, (1.8)

где К – постоянная калориметра, кДж/град;

T – исправленная разность температур;

m – масса взятой навески соли, г;

M – молярная масса соли, г/моль.

Следует иметь в виду, что молярные массы безводной соли и кристаллогидрата отличаются друг от друга на массу кристаллизованной воды.

Зная теплоту растворения безводной соли и кристаллогидрата, определяем теплоту гидратации и все данные записываем в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Экспериментально-расчетные данные.

Растворяемое вещество	Масса воды mв, г	Масса соли m, г	Исправленная разность T, C	Молярная масса М, г/моль	Hраств, кДж/моль	Hгидр, кДж/моль
Безводная соль CuSO4
Кристаллогидрат CuSO45H2O

Опытное определение теплот растворения может отличаться от справочных значений по ряду причин (тепловые потери в окружающую среду, испарение воды с поверхности раствора, недостаточное обезвоживание сульфата меди и др.)

Аккуратной проведение работы (точное взвешивание, энергичное размешивание при растворении и т.д.) способствует получению хороших результатов.