Kalorimetrie welche Studien und Anwendungen

Der Kalorimetrie Es ist eine Technik, die die Änderungen des Kaloriengehalts eines Systems, das mit einem chemischen oder physikalischen Prozess verbunden ist, bestimmt. Es basiert auf der Messung von Temperaturänderungen, wenn ein System Wärme absorbiert oder emittiert. Der Kalorimeter ist das Gerät, das in den Reaktionen verwendet wird, an denen ein thermischer Austausch beteiligt ist.

Die als "Kaffeetasse" bekannte ist die einfachste Form dieser Art von Gerätetyp. Durch die Verwendung wird die Wärmemenge, die an Reaktionen bei konstantem Druck in einer wässrigen Lösung beteiligt ist, gemessen. Eine Art Kaffee -Kaffee besteht aus einem Polystyrolbehälter, der in einem Becherer platziert ist.

Das Wasser wird in den Polystyrolbehälter platziert, der mit einem Deckel desselben Materials ausgestattet ist, das ihm einen gewissen Grad an thermischer Isolierung verleiht. Darüber hinaus verfügt der Behälter über ein Thermometer und einen mechanischen Agitator.

In diesem Kalorimeter wird die Wärmemenge, die absorbiert oder emittiert wird. Das zu studierende System besteht aus Reagenzien und Produkten.

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Welche Kalorimetrie untersucht?

Kalorimetrie untersucht die Beziehung, die die mit einer chemischen Reaktion verbundene Wärmeenergie und die Art und Weise verwendet, um Variablen derselben zu bestimmen. Ihre Anwendungen in Forschungsfeldern rechtfertigen den Umfang dieser Methoden.

Kalorienkapazität eines Kalorimeters

Diese Kapazität wird berechnet, indem die Wärmemenge geteilt wird, die den Kalorimeter zwischen der Temperaturvariation absorbiert. Diese Variation ist das Produkt der Wärme, die in einer exothermen Reaktion emittiert wird, die gleich ist:

Wärmemenge, die die Kalorimeter + Wärme absorbiert, die die Lösung absorbiert

Die Variation kann durch Zugabe einer bekannten Wärmemenge durch Messung der Temperaturänderung bestimmt werden. Für diese Bestimmung der Kalorienkapazität wird normalerweise Benzoesäure verwendet, da seine Verbrennungswärme bekannt ist (3.227 kJ/mol).

Die Kalorienkapazität kann auch durch Wärmesucht durch einen elektrischen Strom bestimmt werden.

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Beispiel der Verwendung des Kalorimeters zur Berechnung der spezifischen Wärme

Ein 95 g -Stab eines Metalls wird bei 400 ° C erhitzt, wobei sofort ein Kalorimeter mit 500 g Wasser einnimmt, zunächst bei 20 ° C. Die endgültige Systemtemperatur beträgt 24 ºC. Berechnen Sie die spezifische Wärme des Metalls.

ΔQ = m x ce x Δt

In diesem Ausdruck:

ΔQ = Lastvariation.

M = Masse.

CE = Spezifische Wärme.

ΔT = Temperaturvariation.

Durch Wasser verdientes Wärme entspricht der Wärme, die vom Metallstange abgelöst wurde.

Dieser Wert sieht aus wie derjenige, der in einer bestimmten Wärme Tabelle für Silber angezeigt wird (234 J/kg ºC).

Eine der Kalorimetrieanwendungen ist also die Zusammenarbeit zur Identifizierung von Materialien.

Kalorimetrische Pumpe

Es besteht aus einem Stahlbehälter, der als Pumpe bezeichnet wird und gegen den hohen Drücken resistent ist, der während der Reaktionen in diesem Behälter entstehen kann. Dieser Container ist mit einem Zündkreis verbunden, um die Reaktionen zu starten.

Die Pumpe ist in einen großen Behälter mit Wasser eingetaucht, dessen Funktion darin besteht. Der Wasserbehälter ist mit einem Thermometer und einem mechanischen Agitator ausgestattet.

Energieänderungen werden bei konstantem Volumen und Temperatur gemessen, sodass in den Reaktionen, die in der Pumpe auftreten.

ΔE = q

ΔE ist die Variation der inneren Energie in der Reaktion und die darin erzeugte Wärme.

Arten von Kalorimetern

Isotermic Title Corner (CTI)

Der Kalorimeter hat zwei Zellen: In einem wird die Probe platziert und in der anderen wird das Wasser normalerweise platziert.

Die zwischen den Zellen erzeugte Temperaturdifferenz - aufgrund der Reaktion, die in der Probenzelle auftritt - wird durch ein Rückkopplungssystem annulliert.

Diese Art von Kalorimeter ermöglicht es, der Wechselwirkung zwischen Makromolekülen und ihren Liganden zu folgen.

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Differential -Scan -Kalorimeter

Dieser Kalorimeter hat zwei Zellen, genau wie das CTI, aber ein Gerät, mit dem die Temperatur- und Wärmeströme bestimmen können, die mit Änderungen eines Materials je nach Zeit verbunden sind.

Diese Technik gibt Informationen über die Faltung von Proteinen und Nukleinsäuren sowie über ihre Stabilisierung.

Anwendungen

-Die Kalorimetrie ermöglicht es, den Wärmeaustausch zu bestimmen, der in einer chemischen Reaktion auftritt, und ermöglicht so deutlicher, den Mechanismus davon zu verstehen.

-Durch die Bestimmung der spezifischen Wärme eines Materials liefert die Kalorimetrie Daten, die der Identifizierung helfen.

-Da es eine direkte Verhältnismäßigkeit zwischen der Änderung der Reaktionswärme und der Konzentration von Reaktanten gibt, verbunden mit der Tatsache, dass Kalorimetrie keine begrenzten Proben erfordert, kann diese Technik verwendet werden, um die Konzentration der in komplexen Matrizen vorhandenen Substanzen zu bestimmen.

-Im Bereich des Chemieingenieurwesen.

Verwendung der isothermen Titrationskalorimetrie

-Zusammenarbeit bei der Feststellung des Mechanismus enzymatischer Wirkung sowie in seiner Kinetik. Diese Technik kann die Reaktionen zwischen Molekülen messen und die Affinität von Verbindung, Stöchiometrie, Enthalpie und Entropie in Lösung bestimmen, ohne dass Marker erforderlich sind.

-Bewerten Sie die Wechselwirkung von Nanopartikeln mit Proteinen und ist zusammen mit anderen analytischen Methoden ein wichtiges Instrument zur Aufzeichnung der Konformationsänderungen von Proteinen.

-Es hat Anwendung in Lebensmittelkonservierung und Pflanzen.

-In Bezug auf die Lebensmittelschutz kann es seine Verschlechterung und Lebenszeit in den Regalen bestimmen (mikrobiologische Aktivität). Es kann die Effizienz verschiedener Lebensmittelschutzmethoden vergleichen und die optimale Dosis von Konservierungsstoffen sowie die Verschlechterung der Verpackungskontrolle bestimmen können.

-In Bezug. Wenn Sie in Wasser und in Gegenwart von Sauerstoff sind, füllen sie Wärme frei, die mit einem isothermen Kalorimeter gemessen werden kann. Untersuchen Sie das Alter und die unangemessene Speicherung der Samen und untersuchen Sie ihre Wachstumsrate gegen Temperaturschwankungen, pH -Wert oder verschiedene Chemikalien.

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-Schließlich können Sie die biologische Aktivität von Böden messen. Darüber hinaus können Sie Krankheiten erkennen.

Differentiale Scan -Kalorimetrie verwendet

-Zusammen mit der isothermen Kalorimetrie hat es die Untersuchung der Wechselwirkung von Proteinen mit seinen Liganden, der AL, der Faltung von Proteinen und dem Mechanismus ihrer Stabilisierung ermöglicht.

-Sie können die Wärme, die während eines molekularen Verbindungsereignisses freigesetzt oder absorbiert wird, direkt messen.

-Die differentielle Scankalorimetrie ist ein thermodynamisches Instrument zur direkten Festlegung einer Kalorienergiesammlung, die in einer Probe auftritt. Dies ermöglicht die Analyse der Faktoren, die an der Stabilität des Proteinmoleküls beteiligt sind.

-Untersucht auch die Thermodynamik des Übergangs von Faltnukleinsäuren. Die Technik ermöglicht die Bestimmung der oxidativen Stabilität von isolierten und gekoppelten Linolsäure an andere Lipide.

-Die Technik wird zur Quantifizierung von pharmazeutischen Verwendungen und in der thermischen Charakterisierung von nanostrukturierten Lipidtransportern angewendet.

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