Kalorimetriepraktikum: Bestimmung von Reaktions- und Lösungsenthalpien
Dieses Praktikum umfasst drei Experimente zur Bestimmung verschiedener Enthalpien mittels kalorimetrischer Messungen.
Experiment 1: Reaktionsenthalpie von Natriumhydrogencarbonat mit Säure
In diesem Versuch wird die Reaktionsenthalpie der Reaktion von Natriumhydrogencarbonat (Natron) mit einer Säure bestimmt. Dazu werden 25 ml Säurelösung in ein Kalorimeter gegeben und 5 g Natriumhydrogencarbonat unter Rühren hinzugefügt.
Highlight: Die Anfangstemperatur beträgt 22,0°C und die Temperaturänderung -4,8 K.
Die Aufgaben umfassen:
- Beobachtungen während der Reaktion notieren
- Reaktionsgleichung entwickeln
- Berechnung der Reaktionsenthalpie ΔRh
- Berechnung der molaren Reaktionsenthalpie
- Berechnung der theoretischen Temperaturänderung bei vollständiger Umsetzung ohne Wärmeverluste (ΔRH theor. = 31 kJ/mol)
Experiment 2: Lösungsenthalpie verschiedener Salze
Hier wird die Lösungsenthalpie von Kaliumchlorid (KCl) und Calciumchlorid (CaCl₂) untersucht. Je 5 g Salz werden in 25 ml Wasser im Kalorimeter gelöst.
Example: Für KCl: Anfangstemperatur 21,9°C, Endtemperatur 12,8°C, Temperaturänderung -9,1 K
Example: Für CaCl₂: Anfangstemperatur 22,0°C, Endtemperatur 46,2°C, Temperaturänderung +24,2 K
Die Aufgaben beinhalten:
- Angabe der Dissoziationsgleichungen der Salze
- Berechnung der Lösungsenthalpie ΔLh
- Berechnung der molaren Lösungsenthalpien
- Berechnung der theoretischen Endtemperaturen ohne Wärmeverluste (ΔLH theor. = 18 kJ/mol für KCl, -81 kJ/mol für CaCl₂)
Experiment 3: Neutralisationsenthalpie
In diesem Versuch wird die Neutralisationsenthalpie der Reaktion von Salzsäure mit Natronlauge bestimmt. 25 ml Salzsäure (c = 0,5 mol/l) werden mit 25 ml Natronlauge (c = 0,5 mol/l) im Kalorimeter gemischt.
Highlight: Anfangstemperatur 21,9°C, Endtemperatur 25,0°C, Temperaturänderung +3,1 K
Die Aufgaben umfassen:
- Entwicklung der Reaktionsgleichung, Ionengleichung und vereinfachten Ionengleichung
- Berechnung der Reaktionsenthalpie ΔRh
- Berechnung der molaren Neutralisationsenthalpie
- Berechnung der theoretischen Endtemperatur ohne Wärmeverluste (ΔRH theor. = -56 kJ/mol)
Vocabulary: Kalorimeter: Ein Gerät zur präzisen Messung von Wärmeeffekten bei chemischen Reaktionen oder physikalischen Prozessen.
Definition: Reaktionsenthalpie: Die bei einer chemischen Reaktion freigesetzte oder aufgenommene Wärmemenge unter konstanten Druckbedingungen.
Definition: Lösungsenthalpie: Die Wärmemenge, die beim Lösen eines Stoffes in einem Lösungsmittel freigesetzt oder aufgenommen wird.
Definition: Neutralisationsenthalpie: Die bei der Neutralisation einer Säure mit einer Base freigesetzte Wärmemenge.
Diese Experimente demonstrieren, wie ein Kalorimetrie-Experiment funktioniert und wie man durch präzise Temperaturmessungen wichtige thermodynamische Größen bestimmen kann. Die Berechnungen der molaren Enthalpien und der Vergleich mit theoretischen Werten zeigen, wie Kalorimetrie-Experimente genauer gemacht werden können.
