Calorimetrie welke studies en toepassingen

De calorimetrie Het is een techniek die de veranderingen in het caloriegehalte bepaalt van een systeem geassocieerd met een chemisch of fysiek proces. Het is gebaseerd op het meten van temperatuurveranderingen wanneer een systeem warmte absorbeert of uitzendt. De calorimeter is de apparatuur die wordt gebruikt in de reacties waarbij er een thermische uitwisseling bij betrokken is.

Degene die bekend staat als "Coffee Cup" is de eenvoudigste vorm van dit type apparaat. Door het gebruik ervan wordt de hoeveelheid warmte die betrokken is bij reacties gemaakt bij constante druk in een waterige oplossing gemeten. Een kopje koffie bestaat uit een polystyreencontainer, die in een beker wordt geplaatst.

Het water wordt in de polystyreencontainer geplaatst, uitgerust met een deksel van hetzelfde materiaal dat het een bepaalde mate van thermische isolatie geeft. Bovendien heeft de container een thermometer en een mechanische agitator.

In deze calorimeter wordt de hoeveelheid warmte die wordt geabsorbeerd of uitzendt, gemeten, afhankelijk van of de reactie endotherm of exotherme is, wanneer een reactie plaatsvindt in een waterige oplossing. Het systeem om te studeren wordt gevormd door reagentia en producten.

[TOC]

Wat bestaat uit calorimetrie?

Calorimetrie bestudeert de relatie dat de warmte -energie geassocieerd met een chemische reactie heeft en hoe deze wordt gebruikt om variabelen van hetzelfde te bepalen. Uw toepassingen in onderzoeksvelden rechtvaardigen de reikwijdte van deze methoden.

Calorische capaciteit van een calorimeter

Deze capaciteit wordt berekend door de hoeveelheid warmte te delen die de calorimeter absorbeert tussen de temperatuurvariatie. Deze variatie is het product van de warmte die wordt uitgestoten in een exotherme reactie, die gelijk is aan:

Hoeveelheid warmte die de calorimeter + hoeveelheid warmte absorbeert die de oplossing absorbeert

De variatie kan worden bepaald door een bekende hoeveelheid warmte toe te voegen door de temperatuurverandering te meten. Voor deze bepaling van de caloriecapaciteit wordt meestal benzoëzuur gebruikt, omdat de verbrandingswarmte bekend is (3,227 kJ/mol).

Calorische capaciteit kan ook worden bepaald door warmteverslaving door middel van een elektrische stroom.

Het kan u van dienst zijn: aluminium fosfaat (ALPO4): structuur, eigenschappen, verkrijgen, gebruik

Voorbeeld van het gebruik van de calorimeter om de specifieke warmte te berekenen

Een balk van 95 g van een metaal wordt verwarmd op 400 ° C, die onmiddellijk een calorimeter met 500 g water neemt, aanvankelijk bij 20 ºC. De uiteindelijke systeemtemperatuur is 24 ºC. Bereken de specifieke warmte van het metaal.

Δq = m x ce x Δt

In deze uitdrukking:

ΔQ = belastingvariatie.

M = massa.

CE = specifieke warmte.

Δt = temperatuurvariatie.

Warmte verdiend door water is gelijk aan het vuur los van de metalen staaf.

Deze waarde ziet eruit als degene die in een specifieke warmtetabel voor zilver verschijnt (234 J/kg ºC).

Een van de toepassingen van calorimetrie is dus de samenwerking voor de identificatie van materialen.

Calorimetrische pomp

Het bestaat uit een stalen container, bekend als de pomp, bestand tegen de hoge drukken die kunnen ontstaan ​​tijdens de reacties die in deze container optreden; Deze container is verbonden met een ontstekingscircuit om de reacties te starten.

De pomp wordt ondergedompeld in een grote container met water, waarvan de functie is om de warmte te absorberen die in de pomp wordt gegenereerd tijdens reacties, waardoor de temperatuurvariatie wordt gemaakt. De watercontainer is uitgerust met een thermometer en een mechanische agitator.

Energieveranderingen worden gemeten bij constant volume en temperatuur, dus er wordt geen werk verricht in de reacties die in de pomp optreden.

ΔE = q

ΔE is de variatie van interne energie in de reactie en dat de hitte die hierin is gegenereerd.

Soorten calorimeter

Isotermische titelhoek (CTI)

De calorimeter heeft twee cellen: in de ene wordt het monster geplaatst en in de andere wordt de referentie meestal geplaatst.

Het temperatuurverschil dat wordt gegenereerd tussen de cellen - vanwege de reactie die in de monstercel optreedt - wordt geannuleerd door een feedbacksysteem dat warmte injecteert om overeen te komen met de temperaturen van de cellen.

Dit type calorimeter maakt het mogelijk om de interactie tussen macromoleculen en hun liganden te volgen.

Het kan u van dienst zijn: ISOAMYL Alcohol: structuur, eigenschappen, gebruik en risico's

Differentiële scancalorimeter

Deze calorimeter heeft twee cellen, net als de CTI, maar het heeft een apparaat dat het mogelijk maakt om de temperatuur en warmtestromen te bepalen die verband houden met veranderingen in een materiaal, afhankelijk van de tijd.

Deze techniek geeft informatie over het vouwen van eiwitten en nucleïnezuren, evenals hun stabilisatie.

Toepassingen

-De calorimetrie maakt het mogelijk om de uitwisseling van warmte te bepalen die optreedt in een chemische reactie, waardoor het mechanisme hiervan kan begrijpen.

-Door de specifieke warmte van een materiaal te bepalen, biedt calorimetrie gegevens die zijn identificatie helpen.

-Aangezien er een directe evenredigheid is tussen de verandering van warmte van een reactie en de concentratie van reactanten, in combinatie met het feit dat calorimetrie geen beperkte monsters vereist, kan deze techniek worden gebruikt om de concentratie van stoffen in complexe matrices te bepalen.

-Op het gebied van chemische engineering wordt calorimetrie gebruikt in het beveiligingsproces, evenals op verschillende velden van de optimalisatie, chemische reactie en in de operatie -eenheid.

Gebruik van isotherme titratie -calorimetrie

-Werkt samen bij het vaststellen van het mechanisme van enzymatische werking, evenals in zijn kinetiek. Deze techniek kan reacties meten tussen moleculen, het bepalen van de affiniteit van link, stoichiometrie, enthalpie en entropie in oplossing zonder de noodzaak van markers.

-Evalueer de interactie van nanodeeltjes met eiwitten en is, samen met andere analytische methoden, een belangrijk hulpmiddel om de conformationele veranderingen van eiwitten vast te leggen.

-Het heeft een toepassing in voedselbehoud en gewassen.

-Wat betreft het behoud van voedsel, kan het de achteruitgang en het levenstijd op de planken bepalen (microbiologische activiteit). Het kan de efficiëntie van verschillende methoden voor voedselbescherming vergelijken en is in staat om de optimale dosis conserveermiddelen, evenals afbraak in verpakkingscontrole te bepalen.

-Wat groentgewassen betreft, je kunt zaadkieming bestuderen. In water zijn en in aanwezigheid van zuurstof zijn, geven ze warmte vrij die kan worden gemeten met een isotherme calorimeter. Onderzoek de leeftijd en ongepaste opslag van de zaden en bestudeer hun groeisnelheid tegen temperatuurvariaties, pH of verschillende chemicaliën.

Kan u van dienst zijn: eenvoudige microscoop

-Ten slotte kunt u de biologische activiteit van de bodem meten. Bovendien kunt u ziekten detecteren.

Differentiële scan calorimetrie gebruikt

-Samen met isotherme calorimetrie heeft het het mogelijk gemaakt om de interactie van eiwitten met zijn liganden, de AL, het vouwen van eiwitten en het mechanisme van hun stabilisatie te bestuderen.

-U kunt direct de warmte meten die wordt vrijgegeven of geabsorbeerd tijdens een moleculaire link -gebeurtenis.

-Differentiële scancalorimetrie is een thermodynamisch hulpmiddel voor de directe oprichting van calorie -energieverzameling die in een monster optreedt. Dit maakt het mogelijk om de factoren te analyseren die betrokken zijn bij de stabiliteit van het eiwitmolecuul.

-Onderzoekt ook de thermodynamica van de overgang van vouwnucleïnezuren. De techniek maakt het vaststellen van oxidatieve stabiliteit van geïsoleerd en gekoppeld linolzuur naar andere lipiden.

-De techniek wordt toegepast bij de kwantificering van farmaceutisch gebruik en in de thermische karakterisering van nanogestructureerde lipidetransporters.

Referenties

1. Whitten, K., Davis, r., Peck, m. en Stanley, G. Scheikunde. (2008). 8e ed. Cengage Learning Edit.
2. Rehak, n. N. en Young, D. S. (1978). Prospectieve toepassingen van calorimetrie in het klinische laboratorium. Klin. Chem. 24 (8): 1414-1419.
3. Stossel, f. (1997). Toepassingen van reactiecalorimetrie in chemische engineering. J. Hen. Anaal. 49 (3): 1677-1688.
4. Weber, p. C. en Salemme, f. R. (2003). Toepassingen van calorimetrische methoden voor het ontdekken van geneesmiddelen en de studie van eiwitinteracties. In. Mening. Structuur. Biol. 13 (1): 115-121.
5. Gill, p., Moghadem, t. en Ranjbar, B. (2010).  Differentiaal scannen calimotrische technieken: toepassingen in biologie en nanowetenschap. J. Biol. Technisch.21 (4): 167-193.
6. Omanovic-Miklicanin, E., Manfield, ik. en Wilkins, T. (2017). Toepassingen van isotherme titlatie-calorimetrie bij evaluatie van interacties tussen eiwit-nanodeeltjes. J. Hen. Anaal. 127: 605-613.
7. Community College Consortium voor bioscience referenties. (7 juli 2014). Koffiekopje kalimeter. [Figuur]. Ontvangen op 7 juni 2018, van: Commons.Wikimedia.borg