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.
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.

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
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500