Совет 1: Как определить температуру реакции

Температура химической реакции – один из основных факторов, влияющих на ее скорость. Согласно правилу Вант-Гоффа, при повышении температуры на 10 градусов скорость гомогенной элементарной реакции увеличивается в два–четыре раза. Следует учесть, что это правило действует лишь в сравнительно узком диапазоне температур и неприменимо при больших размерах молекул – например, в случае с полимерами или белками. Как же определить температуру химической реакции?
Вам понадобится
  • - трехгорлая колба из тугоплавкого стекла со шлифами;
  • - капельная воронка со шлифом;
  • - длинный лабораторный термометр со шлифом (интервал измерений – от 100 до 200 градусов);
  • - горелка с песчаной баней;
  • - все необходимое для сбора дистиллята (переходник, холодильник, приемная емкость);
  • - концентрированная серная кислота;
  • - концентрированная уксусная кислота;
  • - этиловый спирт.
Инструкция
1
Рассмотрим конкретный пример – синтез этилацетата в ходе реакции этерификации. В колбу, донышко которой помещено в песчаную баню, налейте равные объемы этанола и серной кислоты (предположим, по 10 мл). В одно из «горл» вставьте термометр. Но учтите, что надо заранее подобрать термометр такой длины, чтобы его ртутный кончик был в смеси, но не касался дна колбы. В другое «горло» вставьте капельную воронку. Через центральное «горло» будут отходить пары продуктов реакции.
2
Нагрейте этанол и серную кислоту на песчаной бане до 140 градусов, после чего начните по каплям приливать смесь из этилового спирта и уксусной кислоты.
3
Вскоре в приемной емкости начнет собираться сконденсированный дистиллят. Это означает, что начал образовываться этилацетат. С помощью термометра можно определить, при какой температуре смеси идет реакция.
4
В ряде случаев можно определить температуру химической реакции, используя формулу энергии Гиббса: ∆G = ∆H - T∆S. Величину энергии Гиббса, энтальпии и энтропии многих конкретных реакций легко найти в любом справочнике по химической термодинамике. Неизвестной останется только величина Т – температура реакции в градусах Кельвина, которую очень легко можно будет вычислить по формуле: Т = (∆H - ∆G) / ∆S.

Совет 2: Как определить энтропию

Энтропия — загадочная физическая величина. У нее есть несколько определений, данных разными учеными в разное время. Понятие энтропии появляется во множестве задач физики и родственных ей дисциплин. Поэтому очень важно знать, что такое энтропия и как ее определять.
Инструкция
1
Первым понятие энтропии ввел ученый Рудольф Клаузиус в 1865 году. Он назвал энтропией меру рассеяния тепла при любых термодинамических процессах. Точная формула для этой термодинамической энтропии выглядит так: ΔS = ΔQ/T. Здесь ΔS — приращение энтропии в описываемом процессе, ΔQ — количество тепла, переданное системе или отнятое у нее, T — абсолютная (измеренная в кельвинах) температура системы.Первые два начала термодинамики не позволяют сказать об энтропии больше. Они измеряют только ее приращение, но не абсолютную величину. Третье начало уточняет, что при приближении температуры к абсолютному нулю энтропия тоже стремится к нулю. Таким образом, оно дает начальную точку для измерения энтропии. Впрочем, в большинстве реальных экспериментов ученых интересует именно изменение энтропии в каждом конкретном процессе, а не ее точные значения в начале и конце процесса.
2
Людвиг Больцман и Макс Планк дали другое определение той же самой энтропии. Применив статистический подход, они пришли к выводу, что энтропия — мера приближения системы к максимально вероятному состоянию. Максимально вероятным, в свою очередь, будет именно то состояние, которое реализуется максимальным числом вариантов.В классическом мысленном эксперименте с бильярдным столом, по которому хаотично движутся шары, видно, что наименее вероятным будет то состояние этой «шародинамической системы», когда все шары находятся в одной половине стола. С точностью до расположения шаров оно реализуется одним-единственным способом. Наиболее же вероятно состояние, в котором шары распределены равномерно по всей поверхности стола. Следовательно, в первом состоянии энтропия системы минимальна, а во втором максимальна. Большую часть времени система будет проводить именно в состоянии с максимальной энтропией.Статистическая формула для определения энтропии такова: S = k*ln(Ω), где k — постоянная Больцмана (1,38*10^(-23) Дж/К), а Ω — статистический вес состояния системы.
3
Термодинамика утверждает своим вторым началом, что в любых процессах энтропия системы как минимум не уменьшается. Статистический подход, однако, говорит, что даже самые невероятные состояния все же могут реализоваться, а значит, возможны флюктуации, при которых энтропия системы может и уменьшаться. Второе начало термодинамики по-прежнему справедливо, но лишь если рассматривать всю картину на большом промежутке времени.
4
Рудольф Клаузиус на основании второго начала термодинамики выдвинул гипотезу тепловой смерти вселенной, когда с течением времени все виды энергии перейдут в тепловую, а она равномерно распределится по всему мировому пространству, и жизнь станет невозможна. Впоследствии эта гипотеза была опровергнута: Клаузиус не учел в своих расчетах влияние гравитации, из-за которого нарисованная им картина вовсе не является наиболее вероятным состоянием вселенной.
5
Энтропию иногда называют мерой беспорядка, поскольку наиболее вероятное состояние, как правило, менее структурировано по сравнению с другими. Однако такое понимание не всегда верно. Например, кристалл льда по сравнению с водой более упорядочен, но представляет собой состояние с большей энтропией.
Видео по теме
Источники:
  • Академический словарь — Энтропия

Совет 3: Как определить температуру смеси

Хотя и бытует мнение, что кормить из бутылочки куда проще, чем грудью, мамы детей-искусственников сталкиваются с рядом нюансов. Например, приходится каждый раз проверять температуру детской молочной смеси, чтобы ненароком не обжечь малыша.
Инструкция
1
Определить, достаточно ли подогрета детская молочная смесь, можно «на глаз», без использования специальных измерительных приборов. Капните небольшое количество молока себе на запястье или на внутреннюю часть локтя, где кожа тонкая и нежная. Температура смеси должна быть такой же, как температура тела, или на градус выше. Если температура жидкости не ощущается — можно кормить младенца. Остудите слишком горячее молоко.
2
Подогревайте бутылочку с молочной смесью в специальном электрическом подогревателе для детского питания. Он позволит равномерно прогреть молоко. Почти все подогреватели снабжены термостатом и показывают температуру питания. В современных моделях с помощью рукоятки или кнопок вы сможете выставить нужную температуру. Обычно это 37-38 градусов.
3
Тщательно перемешивайте бутылочку с молочной смесью, если вы разогрели ее в микроволновке — молоко может прогреться неравномерно. Некоторые педиатры не рекомендуют разогревать смесь в микроволновой печи, т.к. это может привести к потере ее полезных свойств.
4
Если вы разводите детское питание горячей водой, остудите ее до нужной температуры, поставив бутылочку в емкость с холодной водой. Перемешайте перед тем, как дать молоко ребенку. Обратите внимание на этикетку: некоторые виды специальных и лечебных молочных смесей нельзя разводить очень горячей водой.
5
Имейте в виду, что некоторые младенцы предпочитают определенную температуру молока. Одни с удовольствием пьют только очень теплую смесь, а от остывшей будут отказываться. Другие любят молоко и кефир комнатной температуры. Наблюдая за своим малышом, вы найдете самую приемлемую температуру смеси.
Источники:
  • определить смесь

Совет 4: Как определить скорость химической реакции

Скорость химической реакции – это изменение количества вещества в единицу времени, происходящее в реакционном пространстве. Скорость химической реакции – величина всегда положительная. Даже если реакция протекает в обратном направлении и концентрация исходного вещества уменьшается, скорость умножают на -1.
Инструкция
1
Наука, которая изучает изменение концентрации реагента в единицу времени, называется химической кинетикой. Помимо скорости, занимается данная дисциплина и изучением факторов, от которых она зависит.
2
Чтобы узнать концентрацию растворенного вещества, необходимо знать, сколько его молей на количество воды было растворено. Если эти значения вам не даны в условии задачи, взвесьте вещество и разделите получившееся значение на молярную массу. Концентрация веществ имеет единицу измерения моль/литр.
3
Для того чтобы вычислить скорость химической реакции, вам потребуется знание начальной и конечной концентрации реагента. Отнимите второй результат от первого, и вы узнаете, какое количество вещества израсходовалось. Эту цифру необходимо поделить на количество секунд, за которое успели произойти эти изменения. Математически формула выглядит как υ = ∆С ⁄∆t, где С – разница концентраций, а t – интервал времени.
4
Концентрация вещества выражается в молях, деленных на литры, время – в секундах. Следовательно, скорость химической реакции измеряется в моль/л.х сек.
5
Скорость химической реакции можно рассчитать и по количеству образовавшегося продукта. За исходную концентрацию возьмите ноль, а получившийся отрицательный результат умножьте на -1.
6
Скорость химической реакции непостоянна. Вначале, когда концентрация веществ наиболее высока, их частицы сталкиваются между собой гораздо чаще, в результате чего конечный продукт образуется быстрее. Затем же скорость протекания реакции замедляется. Химики ввели понятие «константа скорости реакции». Это величина, которая численно равна скорости реакции в то время, как концентрация веществ достигает 1 моль/литр. Находится константа по уравнению Аррениуса: k=Ae в степени –Ea/Rt, где А – частота столкновений молекул, R – универсальная газовая постоянная, Ea – энергия активации, а t – температура.
Видео по теме
Обратите внимание
Концентрированная серная кислота – очень едкое вещество! При работе с ней необходимо соблюдать все меры предосторожности. Также перед началом работы тщательно проверьте целостность колбы. Недопустимы даже малейшие трещинки.
Полезный совет
Температура напрямую влияет на сдвиг реакции в ту или иную сторону в соответствии с принципом Ле-Шателье. Если реакция эндотермическая, то есть протекает с поглощением тепла, повышение температуры способствует ее более полному протеканию (образованию продуктов реакции). Если же реакция экзотермическая (сопровождается выделением тепла), более полному ее протеканию, напротив, поспособствует снижение температуры.
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500
к
Honor 6X Premium
новая премиальная версия
узнать больше