Калориметрія

Хімічні реакції, процеси розчинення, зміни агрегатного стану речовини супроводжуються виділенням або поглинанням теплоти.

Тепловий ефект розчинення кристалічної речовини у воді або в іншому розчиннику є сумою двох складових: теплоти руйнування кристалічної решітки та теплоти гідратації (в загальному випадку – сольватації) іонів.

.

(1.1)

Оскільки завжди додатна (на руйнування кристалічної решітки потрібно витратити енергію), а завжди від’ємна, знак визначається співвідношенням абсолютних величин та :

.

(1.2)

Тому, якщо речовина легко гідратується, її розчинення супроводжується виділенням теплоти (наприклад CuSO₄, BaCl₂), а якщо гідратація незначна – поглинанням теплоти (КСl, К₂SО₄). Розчинення кристалогідратів, насичених водою, також супроводжується поглинанням теплоти.

Інтегральною теплотою розчинення кристалічної речовини називається кількість теплоти, що виділяється або поглинається внаслідок розчинення одного моля речовини в такій кількості розчинника, при якій утворюється розчин певної концентрації. Інтегральна теплота розчинення залежить від природи розчиненої речовини, розчинника, концентрації розчину та температури.

Теплові ефекти визначають за допомогою калориметрів. Найпростіший калориметр – це склянка, яка повністю, або частково ізольована від довкілля. При дослідженні процесу розчинення твердої речовини в склянку занурюють термометр, скляну паличку-мішалку та наливають певну кількість розчинника.

Тепловий ефект процесу, який перебігає у калориметрі, можна розрахувати за допомогою рівняння

,

(1.3)

де - теплоємність калориметра, Δ Т – зміна температури в результаті розчинення.

Теплоємністю калориметра називається кількість теплоти, яка необхідна для нагрівання його на один градус. Теплоємність калориметра розраховується як сума теплоємностей його окремих частин, тобто склянки, мішалки, термометра та розчину:

,

(1.4)

де с_і – питома теплоємність матеріалу складової частини калориметра, ; g_і – маса складової частини калориметра, г.