Kalorimetrija Kokie tyrimai ir taikymas

The kalorimetrija tai yra technika, lemianti sistemos, susietos su cheminiu ar fiziniu procesu, kalorijų kiekio pokyčius. Jis grindžiamas temperatūros pokyčių matavimu, kai sistema sugeria arba skleidžia šilumą. Kalorimetras yra įranga, naudojama reakcijose, kuriose dalyvauja šilumos mainai.

Tai, kas vadinama „kavos puodeliu“, yra paprasčiausias šios rūšies prietaiso būdas. Naudojant, matuojamas šilumos kiekis, susijęs su reakcijomis, atliekamomis esant pastoviam slėgiui vandeniniame tirpale. Kavos tipo kavos kalorimetras susideda iš polistireno indo, kuris yra dedamas į stiklinę.

Vanduo dedamas į polistireno indą, turintį tą pačią medžiagą, kuri suteikia tam tikrą šilumos izoliaciją. Be to, talpykloje yra termometras ir mechaninis maišytuvas.

Šis kalorimetras matuoja šilumos kiekį, kuris absorbuojamas arba išsiskiria, priklausomai nuo to, ar reakcija yra endoterminė, ar egzoterminė, kai reakcija vyksta vandeniniame tirpale. Tiriamąją sistemą sudaro reagentai ir produktai.

Indeksas

• 1 Ką jis studijuoja??
• 2 Kalorimetro kaloringumas
  • 2.1 Kalorimetro naudojimo pavyzdys konkrečiai šilumai apskaičiuoti
• 3 kalorimetrinis siurblys
• 4 Kalorimetro tipai
  • 4.1 Izoterminis titravimo kalorimetras (CTI)
  • 4.2 Diferencinis skenavimo kalorimetras
• 5 Programos
  • 5.1 Izoterminio titravimo kalorimetrijos naudojimas
  • 5.2 Diferencinio skenavimo kalorimetrijos naudojimas
• 6 Nuorodos

Ką jis studijuoja?

Kalorimetrija tiria ryšį tarp šiluminės energijos, susijusios su chemine reakcija, ir to, kaip jis naudojamas to paties kintamojo nustatymui. Jos taikymas mokslinių tyrimų srityse pateisina šių metodų taikymo sritį.

Kalorimetro kaloringumas

Šis pajėgumas apskaičiuojamas dalinant šilumos, kurią sugeria kalorimetras, kiekį temperatūros pokyčiais. Šis pokytis yra šilumos, kuri išskiriama egzoterminėje reakcijoje, rezultatas, kuris yra lygus:

Kalorimetru sugeriamos šilumos kiekis ir tirpalo sugertos šilumos kiekis

Variacijos gali būti nustatomos pridedant žinomą šilumos kiekį matuojant temperatūros pokyčius. Šiam kalorijų kiekiui nustatyti paprastai naudojama benzenkarboksirūgštis, nes jos degimo šiluma yra žinoma (3,227 kJ / mol)..

Taip pat galite nustatyti kalorijų talpą pridedant šilumą per elektros srovę.

Pavyzdys kalorimetro naudojimo specifinei šilumai apskaičiuoti

95 g metalo strypas pašildomas iki 400 ° C, iš pradžių kalorimetras su 500 g vandens, iš pradžių esant 20 ° C temperatūrai. Galutinė sistemos temperatūra yra 24ºC. Apskaičiuokite specifinę metalo šilumą.

Δq = m x ce x Δt

Šioje frazėje:

Δq = apkrovos pokytis.

m = masė.

ce = specifinė šiluma.

Δt = temperatūros pokytis.

Vandens gaunama šiluma yra lygi iš metalo juostos išleistai šilumai.

Ši reikšmė yra panaši į tai, kuri rodoma konkrečiame šilumos stalelyje sidabro (234 J / kg ºC).

Taigi, vienas iš kalorimetrijos taikymų yra bendradarbiavimas medžiagų identifikavimui.

Kalorimetrinis siurblys

Jį sudaro plieninis konteineris, žinomas kaip siurblys, atsparus aukštam slėgiui, kuris gali atsirasti reakcijose, kurios atsiranda šiame inde; ši talpykla yra prijungta prie uždegimo grandinės, kad būtų galima pradėti reakcijas.

Siurblys yra panardintas į didelį indą su vandeniu, kurio funkcija yra sugerti siurblyje susidarančią šilumą reakcijų metu, todėl temperatūros kitimas yra mažas. Vandens talpykloje yra termometras ir mechaninis maišytuvas.

Energijos pokyčiai matuojami praktiškai pastovaus tūrio ir temperatūros sąlygomis, todėl nesiimama jokių veiksmų siurblio reakcijose.

ΔE = q

ΔE yra vidinės energijos variacijos reakcijoje ir q joje susidariusi šiluma.

Kalorimetro tipai

Izoterminis titravimo kalorimetras (CTI)

Kalorimetras turi dvi ląsteles: viename pavyzdyje dedamas mėginys, o kitame - referencinis, paprastai patalpinamas vanduo.

Temperatūros skirtumą, kuris susidaro tarp ląstelių - dėl reakcijos, kuri vyksta mėginio ląstelėje, atšaukia grįžtamojo ryšio sistema, kuri įpurškia šilumą, kad išlygintų ląstelių temperatūrą.

Šis kalorimetras leidžia stebėti makromolekulių ir jų ligandų sąveiką.

Diferencinis skenavimo kalorimetras

Šiame kalorimetre yra dvi ląstelės, tokios kaip CTI, tačiau joje yra įtaisas, leidžiantis nustatyti temperatūrą ir šilumos srautus, susijusius su medžiagos pokyčiais kaip laiko funkciją..

Šis metodas suteikia informacijos apie baltymų ir nukleino rūgščių sulankstymą bei jų stabilizavimą.

Programos

-Kalorimetrija leidžia nustatyti cheminės reakcijos šilumos mainus, leidžiantį geriau suprasti šio mechanizmo mechanizmą.

-Nustatant specifinę medžiagos šilumą, kalorimetrija pateikia duomenis, padedančius ją identifikuoti.

-Kadangi tarp reakcijos šilumos kaitos ir reaguojančių medžiagų koncentracijos yra tiesioginis proporcingumas, kartu su tuo, kad kalorimetrija nereikalauja aiškių mėginių, šis metodas gali būti naudojamas sudėtinių matricų medžiagų koncentracijai nustatyti..

-Chemijos inžinerijos srityje kalorimetrija naudojama saugos procese, taip pat įvairiose optimizavimo proceso, cheminės reakcijos ir veikimo vieneto srityse..

Izoterminio titravimo kalorimetrijos naudojimas

-Jis bendradarbiauja nustatant fermentinių veiksmų mechanizmą ir jo kinetiką. Šis metodas gali matuoti reakcijas tarp molekulių, nustatant rišimo afinitetą, stechiometriją, entalpiją ir entropiją tirpaluose be žymenų..

-Vertina nanodalelių sąveiką su proteinais ir, kartu su kitais analitiniais metodais, yra svarbi priemonė baltymų konformaciniams pokyčiams registruoti.

-Jis turi maisto ir augalų apsaugos.

-Kalbant apie maisto išsaugojimą, galite nustatyti jo gedimą ir galiojimo laiką (mikrobiologinį aktyvumą). Galite palyginti skirtingų maisto konservavimo metodų efektyvumą, ir jūs galite nustatyti optimalią konservantų dozę, taip pat pakuotės kontrolę..

-Kaip daržovių augalus, galite ištirti sėklų daigumą. Būdami vandenyje ir esant deguoniui, jie išskiria šilumą, kuris gali būti matuojamas izoterminiu kalorimetru. Ji nagrinėja sėklų amžių ir netinkamą saugojimą ir tiria jų augimo greitį, kai susiduria su temperatūros, pH ar skirtingų cheminių medžiagų skirtumais..

-Galiausiai jis gali išmatuoti dirvožemio biologinį aktyvumą. Be to, jis gali aptikti ligas.

Diferencinio skenavimo kalorimetrijos naudojimas

-Kartu su izotermine kalorimetrija leidžiama ištirti baltymų sąveiką su jų ligandais, alosterinę sąveiką, baltymų sulankstymą ir jų stabilizavimo mechanizmą..

-Jūs galite tiesiogiai išmatuoti šilumą, kuris išsiskiria arba sugeria molekulinės jungties įvykio metu.

-Diferencinė skenavimo kalorimetrija yra termodinaminis įrankis, skirtas tiesioginiam kalorijų energijos įsisavinimui, kuris vyksta mėginyje. Tai leidžia analizuoti veiksnius, kurie įsikiša į baltymų molekulės stabilumą.

-Jis taip pat tiria nukleorūgščių sulankstymo perėjimo termodinamiką. Ši technika leidžia nustatyti oksidacinį stabilumą linolio rūgščiai, izoliuotai ir susietai su kitais lipidais.

-Metodas taikomas farmacinių nano kietųjų medžiagų kiekybiniam nustatymui ir nanostruktūrinių lipidų transporterių terminiam apibūdinimui.

Nuorodos

1. Whitten, K., Davis, R., Peck, M. ir Stanley, G. Chemija. (2008). 8-asis red. Cengage mokymosi redagavimas.
2. Rehak, N. N. ir Young, D. S. (1978). Kalorimetrijos taikymas klinikinėje laboratorijoje. Clin. Chem. 24 (8): 1414-1419.
3. Stossel, F. (1997). Reakcijos kalorimetrijos taikymas chemijos inžinerijoje. J. Therm. Anal 49 (3): 1677-1688.
4. Weber, P. C. ir Salemme, F. R. (2003). Kalorimetrinių metodų taikymas vaistų atradimui ir baltymų sąveikos tyrimui. Curr. Opin. Struktūra. Biol. 13 (1): 115-121.
5. Gill, P., Moghadem, T. ir Ranjbar, B. (2010).  Diferenciniai nuskaitymo kalorimetriniai metodai: taikymas biologijoje ir nanotechnologijose. J. Biol. Tech.21 (4): 167-193.
6. Omanovic-Miklicanin, E., Manfield, I. ir Wilkins, T. (2017). Izoterminio titravimo kalorimetrijos taikymas baltymų ir nanodalelių sąveikos vertinimui. J. Therm. Anal 127: 605-613.
7. Bendrijos koledžo biologinių mokslų įgaliotinių konsorciumas. (2014 m. Liepos 7 d.). Kavos puodelio kalorimetras. [Pav.] Gauta 2018 m. Birželio 7 d., Iš: commons.wikimedia.org