Kalorimetria Mitä tutkimuksia ja sovelluksia

Se kalorimetria Se on tekniikka, joka määrittää kemialliseen tai fysikaaliseen prosessiin liittyvän järjestelmän kaloripitoisuudessa. Se perustuu lämpötilan muutoksen mittaamiseen, kun järjestelmä absorboi tai säteilee lämpöä. Kalorimetri on laite, jota käytetään reaktioissa, joissa lämpövaihto on mukana.

Se, joka tunnetaan nimellä "kahvikuppi", on tämän tyyppisen laitteen yksinkertaisin muoto. Käytön avulla mitataan vakiopaineessa tehdyt reaktioihin, jotka tehdään vakiopaineessa vesiliuoksessa. Tyyppi kuppi kahvia koostuu polystyreenisäiliöstä, joka on sijoitettu dekantterilasiin.

Vesi asetetaan polystyreenisäiliöön, joka on varustettu saman materiaalin kannen kanssa, joka antaa sille tietyn lämpöeristyksen. Lisäksi säiliössä on lämpömittari ja mekaaninen sekoittaja.

Tässä kalorimetrissä mitataan lämmön määrä, joka on absorboitunut tai emittoi, riippuen siitä, onko reaktio endoterminen vai eksoterminen, kun reaktio tapahtuu vesiliuoksessa. Tutkimusjärjestelmä muodostuu reagensseista ja tuotteista.

[TOC]

Mikä tutkii kalorimetriaa?

Kalorimetria tutkii suhdetta, joka kemialliseen reaktioon liittyvää lämpöenergiaa on, ja miten sitä käytetään saman muuttujien määrittämiseen. Tutkimusalalla sovelluksesi perustelevat näiden menetelmien laajuuden.

Kalorimetrin kalorikapasiteetti

Tämä kapasiteetti lasketaan jakamalla lämpötilan vaihtelun välillä absorboivan lämpöä, joka absorboi kalorimetrin. Tämä variaatio on lämmön tuote, joka säteilee eksotermisessä reaktiossa, joka on yhtä suuri kuin:

Lämpömäärä, joka absorboi kalorimetrin + lämmön määrän, joka imee liuoksen

Variaatio voidaan määrittää lisäämällä tunnettu määrä lämpöä mittaamalla lämpötilan muutos. Tätä kalorikaapinnan määrittämistä varten käytetään yleensä bentsoehapoa, koska sen palamislämpö tunnetaan (3 227 kJ/mol).

Kalorikapasiteetti voidaan määrittää myös lämpöriippuvuudella sähkövirran avulla.

Se voi palvella sinua: alumiinifosfaatti (ALPO4): rakenne, ominaisuudet, hankkiminen, käyttö

Esimerkki Kalorimetrin käytöstä spesifisen lämmön laskemiseksi

Metallin 95 g: n palkki kuumennetaan 400 ° C: ssa, ottaen heti kalorimetrin 500 g vettä, aluksi 20 ºC: n lämpötilassa. Lopullinen järjestelmän lämpötila on 24 ºC. Laske metallin ominaislämpö.

Δq = m x ce x Δt

Tässä ilmaisussa:

ΔQ = kuormituksen variaatio.

m = massa.

CE = erityinen lämpö.

Δt = lämpötilan variaatio.

Veden ansaittu lämpö on yhtä suuri kuin metallipalkista irrotettu lämpö.

Tämä arvo näyttää siltä, ​​että se näkyy tietyssä hopeataulukossa (234 J/kg ºC).

Joten yksi kalorimetrian sovelluksista on yhteistyö materiaalien tunnistamiseksi.

Kalorimetrinen pumppu

Se koostuu teräsastiasta, joka tunnetaan nimellä pumppu, joka on kestävä korkeille paineille, jotka voivat olla peräisin tässä astiassa tapahtuvien reaktioiden aikana; Tämä säiliö on kytketty sytytyspiiriin reaktioiden käynnistämiseksi.

Pumppu upotetaan suureen astiaan, jolla on vesi. Vesisäiliö on varustettu lämpömittarilla ja mekaanisella sekoittajalla.

Energian muutokset mitataan vakiotilavuudella ja lämpötilassa, joten pumpun reaktioissa ei tehdä työtä.

ΔE = Q

ΔE on sisäisen energian vaihtelu reaktiossa ja että tässä syntynyt lämpö.

Kalorimetrityypit

Isoterminen otsikon nurkka (CTI)

Kalorimetrillä on kaksi solua: toisessa näyte asetetaan ja toisessa viite, vesi yleensä asetetaan.

Lämpötilaero, joka syntyy solujen välillä - johtuen näytteen solussa tapahtuvasta reaktiosta - mitätöidaan palautejärjestelmällä, joka injektoi lämpöä vastaamaan solujen lämpötiloja.

Tämäntyyppinen kalorimetri mahdollistaa makromolekyylien ja niiden ligandien välistä vuorovaikutusta.

Se voi palvella sinua: isoamyylialkoholi: rakenne, ominaisuudet, käytöt ja riskit

Differentiaalikalorimetri

Tällä kalorimetrillä on kaksi solua, aivan kuten CTI, mutta siinä on laite, joka mahdollistaa lämpötilan ja lämpövirtojen määrittämisen, jotka liittyvät materiaalin muutoksiin ajasta riippuen.

Tämä tekniikka antaa tietoa proteiinien ja nukleiinihappojen laskosta sekä niiden stabiloinnista.

Sovellukset

-Kalorimetria mahdollistaa kemiallisessa reaktiossa tapahtuvan lämmönvaihdon määrittämisen, mikä antaa selkeämmin ymmärtää tämän mekanismin.

-Määrittämällä materiaalin spesifinen lämpö, ​​kalorimetria tarjoaa tietoja, jotka auttavat sen tunnistamista.

-Koska reaktion lämmönmuutoksen ja reagenssipitoisuuden välillä on suora suhteellisuus yhdistettynä siihen tosiasiaan, että kalorimetria ei vaadi rajoitettuja näytteitä, tätä tekniikkaa voidaan käyttää kompleksisissa matriiseissa olevien aineiden pitoisuuden määrittämiseen,.

-Kemian tekniikan alalla kalorimetriaa käytetään turvaprosessissa, samoin kuin optimoinnin, kemiallisen reaktion ja käyttöyksikön eri aloilla.

Isotermisen titrauskalorimetrian käyttö

-Yhteistyössä entsymaattisen vaikutuksen mekanismin ja kinetiikan mekanismin luomisessa. Tämä tekniikka voi mitata reaktioita molekyylien välillä, määrittämällä linkin affiniteetti, stökiometria, entalpia ja entropia liuoksessa ilman merkintöjä tarvetta.

-Arvioi nanohiukkasten vuorovaikutus proteiinien kanssa ja yhdessä muiden analyyttisten menetelmien kanssa on tärkeä työkalu proteiinien konformaatiomuutoksien kirjaamiseksi.

-Sillä on sovelleta elintarvikkeiden säilyttämisessä ja viljelykasveissa.

-Ruoan säilyttämisen suhteen se voi määrittää hyllyjen heikentymisen ja elämänajan (mikrobiologinen aktiivisuus). Se voi verrata erilaisten elintarvikkeiden säilyttämismenetelmien tehokkuutta ja pystyy määrittämään säilöntäaineiden optimaalisen annoksen sekä hajoamisen pakkauksen hallinnassa.

-Vihanneskasvien suhteen voit tutkia siementen itämistä. Vedessä ja hapen läsnä ollessa ne vapauttavat lämpöä, joka voidaan mitata isotermisellä kalorimetrillä. Tutki siementen ikää ja sopimattomia varastointia ja tutkitaan niiden kasvunopeutta lämpötilan vaihteluilla, pH: lla tai erilaisilla kemikaaleilla.

Voi palvella sinua: yksinkertainen mikroskooppi

-Lopuksi voit mitata maaperän biologista aktiivisuutta. Lisäksi voit havaita sairaudet.

Differentiaalikalorimetria käyttää

-Yhdessä isotermisen kalorimetrian kanssa se on mahdollistanut proteiinien vuorovaikutuksen tutkimisen sen ligandien, AL: n, proteiinien taittamisen ja niiden stabiloinnin mekanismin kanssa.

-Voit mitata suoraan vapautuvan tai imeytyneen lämmön molekyyliyhteyden tapahtuman aikana.

-Differentiaalinen skannauskalorimetria on termodynaaminen työkalu näytteessä esiintyvän kalorienergian keräämisen suoran perustamiseen. Tämä mahdollistaa proteiinimolekyylin stabiilisuuteen liittyvien tekijöiden analysoinnin.

-Tutkii myös taittuvien nukleiinihappojen siirtymisen termodynamiikkaa. Tekniikka mahdollistaa eristetyn ja kytketyn linolihapon oksidatiivisen stabiilisuuden määrittämisen muihin lipideihin.

-Tekniikkaa sovelletaan farmaseuttisten käyttötarkoituksen kvantifioinnissa ja nanorakenteisten lipidien kuljettajien lämpökarakterisoinnissa.

Viitteet

1. Whitten, k., Davis, r., Mehu, m. ja Stanley, G. Kemia. (2008). 8. ed. Cengage Learning Muokkaa.
2. Rehak, n. N. ja nuori, D. S. (1978). Kalorimetrian mahdolliset sovellukset kliinisessä laboratoriossa. Klinikka. Kemia. 24 (8): 1414-1419.
3. Stossel, f. (1997). Reaktiokalorimetrian sovellukset kemian tekniikassa. J -. Niitä. Anaali. 49 (3): 1677-1688.
4. Weber, P. C. ja Salemme, f. R -. (2003). Kalorimetristen menetelmien sovellukset lääkkeen löytämiseen ja proteiinien vuorovaikutusten tutkimiseen. Virtaa. Lausunto. Rakentaa. Bioli. 13 (1): 115-121.
5. Gill, P., Moghadem, t. ja Ranjbar, b. (2010).  Erottelu Skannaus Kalimotriset tekniikat: sovellukset biologiassa ja nanotieteessä. J -. Bioli. Tekniikka.21 (4): 167-193.
6. Omanovic-Miklicanin, E., Manfield, minä. ja Wilkins, T. (2017). Isotermisen titlation-kalorimetrian sovellukset proteiinin-nanohiukkasten vuorovaikutusten arvioinnissa. J -. Niitä. Anaali. 127: 605-613.
7. Yhteisön korkeakoulun konsortio biotieteiden käyttöoikeustietoihin. (7. heinäkuuta 2014). Kahvikupin calimetri. [Kuva]. Haettu 7. kesäkuuta 2018, Commons.Wikimedia.org