49712006 黃意嵐原理、目的、公式 49712014 林佳慧儀器、步驟、數據

EX5.溶解熱 49712006黃意嵐原理、目的、公式 49712014林佳慧儀器、步驟、數據

目的 • 測量簡單鹽(M+X-)之溶解熱 • 微分溶解熱 • 積分溶解熱 • 計算晶格能，並由Born-Haber Cycle求得水合能

原理 • 溶解熱(△Hslon) • 晶格能 (△Hlatt) • 水合能(△Hhyd)

溶解熱 • 在一定溫度及壓力下，一定質量的溶質溶解於溶劑中產生的熱效應。 • 通常所稱的是以大量之溶劑溶解微量溶質所伴生的熱含量變化(視溫度及溶液濃度而定)。 • 溶質的量為1莫耳時的溶解熱叫做莫耳溶解熱。

積分溶解熱 • 一般溶解程序中所伴生的吸熱或放熱的效應 • 等溫等壓下，由某一濃度加入1mole溶質使濃度改變產生的熱效應。

微分溶解熱 • 非常大量溶劑的狀態(稀薄溶液)，並不會因為加入微量溶質而造成溶劑濃度的變化。 • 在保持濃度不變的條件下，大量溶液溶解 1莫耳溶質的熱效應。

推導 ( N1為溶劑、 N2為溶質) 熱焓量的變化 = 溶液總熱焓量減去溶劑和溶質在純狀態所擁有的熱焓量

對N2偏微分

=δQ/δN2 • → 以代入 • →

因為ΔHint的斜率大致與成正比 改對微分 • →

→ 可由與 m 的關係，外插至m=0而求出

晶格能 • 由相互遠離的氣態離子或分子形成1 莫耳化合物晶體時所釋放出的能量。 • 破壞1莫耳晶體，使它變成完全分離的自由離子所需要消耗的能量。 →晶格能越大，表示離子鍵越強，晶體越穩定。

離子(M+、X-)間的距離 • 靜電吸引位能 • 互斥位能

Born-Lande • 靜電位能:庫倫定律 • 互斥位能:電子雲相互排斥

Madelung constant • 在一個晶體內，其中一個離子的總電勢能 • 電荷之間的相互作用力（庫侖力）大小與兩個電荷的相對位置有關 • 一莫耳晶體，即含有Avegadro(N)單位離子對的庫倫能量為

NaCl 一莫耳氯化鈉晶體的庫倫能量為：

Born-Lande方程式 • 一莫耳晶格總能

帶入B值公式

水合能 • 物質與水做結合，被水包覆，形成鍵結所釋放出來得能量。 • 離子的外側接合水分子，使穩定離子離開晶體而損失的晶格能。

Hess定律:

實驗儀器熱卡計 樣品室、底盤、玻璃棒、杜瓦瓶、槽蓋、馬達傳送帶、溫度感測棒

實驗藥品 THAM KCl

實驗步驟 打開電源，熱機15分鐘取0.5克的THAM 蓋上槽蓋，螺絲轉緊，不會掉落即可 ※切勿過緊造成玻璃破裂

由中央插入玻璃棒到底盤插座 ※切勿壓出底盤

取0.1N HCI溶液100毫升，倒入杜瓦瓶中 裝上馬達傳送帶

由面板輸入： 101 ENTER 1 ENTER 【啟動旋轉樣品室機械裝置】 250 ENTER 1 ENTER 【啟動校溫系統，每分鐘一次】 ↓ 10分鐘使溫度平衡 ↓ CLEAR 0 ENTER 【停止自動校溫系統】 ↓ 每10秒記錄一次，共5分鐘 ( 面板上每10秒顯示一次溫度)

壓下玻璃棒使樣品室打開 ※動作迅速，勿使樣品槽旋轉受阻記錄溫度變化10分鐘每10秒記錄一次

由面板輸入： 101 ENTER 2 ENTER 【停止旋轉樣品室機械裝置】取出樣品室、杜瓦瓶清洗並擦乾以KCl取代THAM，杜瓦瓶中改用100ml 蒸餾水，重複以上步驟 ※KCl須測四組不同重量之數據：包含0.08 、 0.16 、 0.24 、 0.32g

圖形處理 L M 利用已知數據，做出溫度VS時間的圖形讀取△

能量計算 溶解熱莫耳積分溶解熱(ΔHint) 無限稀釋下溶解熱(Δ) 溶質微分溶解熱(Δ) 晶格能水合能

溶解熱求法 莫耳積分溶解熱 ΔHint=-Q/m Q=e × Δ → e= / Δ 修正式 (=m ’×[58.738+0.3433(25-T0.63R)]) 無限稀釋下溶解熱將ΔHint 對作圖，外插至m=0求得溶質微分溶解熱 (適用於強電解質在稀溶液時)

KCL晶格能求法 利用Born-Lande方程式求得其中 1.7476 ; N=6.02X1023; Z+,Z-=1 ; r=280pm;n=9

水合能計算 由Hess定律，可知 MX(s) M+(g)+X-(g) M+(aq)+X-(aq)

參考資料 http://www.parrinst.com/ http://chemlab.truman.edu/PChemLabs/ 維基百科國立清華大學化學系- 氯化鈉晶體的格子能論文

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