پرسش

سلام
لطفا یك آزمایش ساده برای تعیین آنتروپی محلول ها برای من بنویسید.
متشكرم
-

پاسخ

برای بدست آوردن آنتروپی یا آنتالپی ، اینطور نیست كه یك دستگاه داشته باشیم، و مثلاً مقدار از محلول را در آن بریزیم و سپس آن دستگاه مقداری برای آنتالپی یا انتروپی به ما بدهد.
بلكه برای بدست آوردن انتالپی یا آنتروپی باید پس از یك سری آزمایش و اندازه گیری، از یك سری محاسبات كمك بگیریم.
در زیر دستور كار برای تعیین آنتالپی و آنتروپی محلول سرب II كلرید PbCl2 در آب آمده است.
در آزمایش زیر از رسم نمودار لگاریتم ثابت حلالیت KsP Log بر حسب 1/T استفاده كرده و از روی نقطه تلاقی محور فوق با محور yها به میزان انتروپی پی می بریم.
روش كار:
9 گرم PbCl2 را در یك بشر 400 میلی لیتر ی ریخته و ml 250 آب به آن اضافه كنید و حرارت بدهید تا بجوشد، آنرا بهم بزنید تا مطمئن شوید كه محلول اشباع است. وقتی كه شروع به جوشیدن كرد، شعله را خاموش كنید تا PbCl2 حل نشده رسوب كند. بعد ml 35 محلول 1/0 مولار از Na2CrO4 را در سه ارلن ml 250 ی و یك بشر 200 میلی لیتری بریزید و آنها را از 1 تا 4 شماره گذاری نمایید.
وقتی درجه حرارت PbCl2 حدود 90 درجه سانتیگراد است (باید همواره حرارت را بطور دقیق یاداشت نمایید) ml 35 محلول شفاف آن را بوسیله ی استوانه ی مدرج به ارلن شماره 1 اضافه كنید سپس استوانه مدرج را با ml 5 آب مقطر بشویید و به ارلن شماره 1 اضافه كنید. برای شماره 2 همین عمل را در 75 درجه و ارلن شماره 3 را در 50 درجه و ظرف شماره 4 را در 25 درجه انجام دهید.
تعادلاتی كه در محلولهای اولیه برقرار هستند عبارتند از :
PbCl2 (s) = Pb2+(aq) + Cl- (aq)
Na2CrO4 + H2O = 2Na+ (aq) + 2Cl-(aq)
و پس از اضافه نمودن دو محلول فوق به یكدیگر تعادل زیر برقرار می شود:
PbCl2 + Na2CrO4 = PbCrO4 + 2Cl-(aq) + 2Na+(aq)
كه چون غلظت جامد یعنی PbCl2 در حالت اشباع ثابت است، بنابراین حاصلضرب این مقدار در یك مقدار ثابت را با Ksp نشان میدهیم. پس
Ksp=[Pb2+][Cl-]
از طرفی رابطه ی Ksp با دما T عبارت است از:
Ksp= -(dH/2.303R)(1/T) + (dS/2.303R)
رابطه ی فوق در شیمی فیزیك اثبات می شود و چنانچه به اثبات آن نیاز داشتید، دوباره سوال بفرمایید)
حال با توجه به رابطه ی فوق، ما با اندازه گیری غلظت یون Cl- و یون pb2+ در هر یك از چهار محلول فوق، و سپس ضرب كردن آنها در یكدیگر، مقادیر Ksp را برای هر محلول و دمای متناظر بدست آورده و سپس نمودار لگاریتم ثابت حلالیت KsP Log بر حسب 1/T را رسم می كنیم. با توجه به رابطه ی فوق، ضریب زاویه یا شیب منحنی فوق برابر است با -dH/2.303R و نقطه ی تلاقی نمودار با محور عمودی برابر است با dS/2.303R . با توجه به معلوم بودن مقدار R كه برابر است با R=10987 cal.mol به راحتی تغییرات انتالپی و تغییرات آنتروپی محاسبه می شود.
و اما طریقه ی اندازه گیری یونهای Cl- كه با غلظت یون pb2+ برابر است و بنابراین برای تعیین KsP باید غلظت یون كلرید را كه در زیر بدست می اوریم در خودش ضرب نماییم. در هر یك از چهار محلول فوق:
یك بورت را تمیز بشویید و انرا با محلول نقره نیترات 1/0 مولار AgNO3 پر كنید. چهار ظرف محتوی Cl- را بوسیله ی این محلول تیتر كنید. معرف شیمیایی برای این تیتراسیون زیادی CrO4- است كه وقتی Cl- در محیط به پایان رسید، با نقره تولید رسوب قرمز رنگ AgCrO4 میكند.
در هر مورد به كمك رابطه ی N1.V1=N2.V2 و داشتن حجم و غلظت نقره نیترات و حجم محلول دارای یون Cl-، غلظت این یون قابل محاسبه می باشد.
پیروز و سربلند باشید.