之溶解热计算晶格能.PPT

* 實驗五 溶解熱鄂海萍 原理，儀器裝置王念慈 目的，原理陳坤隆 實驗步驟，數據處理 目的 測量M+X-之溶解熱 計算晶格能，由Born-Haber Cycle得水合能 區別積分溶解熱 微分溶解熱 原理 1.溶解熱 2.晶格能 3.水合能 溶解熱 溶質溶解在大體積的溶劑時所放出或吸收 的熱量 莫爾積分溶解熱ΔHint:等溫等壓下，1 mol 溶質A溶於足夠溶劑S中，形成濃度為m的溶液，所產生的溶解熱(熱焓變化量) m→0，ΔHint→ΔH∞ ΔH∞:無限稀釋下的溶解熱 微分溶解熱 當溶劑量非常多時(稀薄)，不應加入溶質而致溶液濃度有所變化(就是m值改變極微δm) δQ /δN (δQ →熱焓量改變)稱為濃度的微分溶解熱 成分1為溶劑 ，成分2為溶質 因為H是狀態函數 為純成分 i 的莫耳熱焓量 固定N1，T，P，對N2微分 H2為溶質在溶劑中的部分莫耳熱焓量(Partial molar enthalpy) =δQ/δN2 ΔH=mΔHint 代入 在定量溶劑(例如1000g水)中橫座標為溶質莫耳數，縱座標為熱量變化(ΔQ)， 曲線之終點即為飽和溶液。圖中曲線切點(dΔQ/dm) 為該濃度下溶解1莫耳溶質所產生之熱焓量變化。 ----------- ---------- ΔQ m ΔHint的斜率大致與 成正比(強電解質in稀溶液) ∴對 微分 可知ΔHint與m的關係，外插至m=0即可求出ΔH∞ 晶格能 定義：氣態離子由無限遠至形成晶體所放 出的能量 M+(g)+X-(g)→MX(s) 離子半徑越大、電荷越小，晶格能越小。 晶格能通常不能直接測出，可通過Born-Haber Cycle計算出。 靜電位能：庫侖定律 r 例如：NaCl 原式改寫 M+ X- Madelung常數 Cl Na Madelung常數 查表得知，不同晶體的Madelung常數不同 與其晶體結構有關 每個晶體A值不同，都會收斂，皆為Madelung常數 例：NaCl =1.74 互斥位能：電子雲互相排斥 Born 指數：1.與離子構型有關 2.不同晶體的Born指數不同 3.實驗推得 Born-Lande equation 推導： avogadro’s constant 代入B值： 水合能 定義：一個離子的外側會接合幾個水分子，而穩 定離子在離開晶體而損失的晶格能，這種 穩定離子的能量稱為水合能 大小決定因素：離子的電荷密度 Ex. 離子半徑愈小，電荷數愈多，水合能愈大 Born-Haber Cycle Hess 定律： MX(s) ΔHlatt M+(g)+X-(g) M+(aq)+X-(aq) ΔHslon ΔHhyd 儀器介紹 熱卡計 $30000 杜耳瓶 樣品室 溫度感測棒 玻璃棒 槽蓋 馬達輸送帶 4.實驗步驟: 1.打開電源，暖機15分鐘。 2.精秤0.5g THAM放入樣品室，小心的將玻璃樣品室蓋上。 3.自上方蓋上槽蓋，將螺絲轉緊 *勿過緊造成玻璃破裂 從上方放入玻璃棒到底盤插座 *勿壓出底盤以免玻璃棒被擠出。 4.取0.1N HCl 100ml，放入杜瓦瓶，將其放入儀器中，蓋好槽蓋套上馬達帶。 5.從面板輸入 101 ENTER 1 ENTER，啟動旋轉樣品室機械裝置，250 ENTER 1 ENTER 啟動自動校溫裝置，等待10分鐘。 6.從面板輸入 CLEAR 0 ENTER 停止自動校溫系統 記錄溫度5分鐘10秒一