Kalorimetrija Katere študije in aplikacije

The kalorimetrija To je tehnika, ki določa spremembe kalorične vsebnosti sistema, povezanega s kemičnim ali fizičnim procesom. Temelji na merjenju temperaturnih sprememb, ko sistem absorbira ali oddaja toploto. Kalorimeter je oprema, ki se uporablja v reakcijah, v katerih je vključena toplotna izmenjava.

Tisti, znan kot "skodelica za kavo", je najpreprostejša oblika te vrste naprave. Z njegovo uporabo se meri količina toplote, ki se v vodni raztopini, ki se izvajajo pri konstantnem tlaku, izmeri. Tip skodelico kave je sestavljena iz polistirenske posode, ki je nameščena v čaši.

Voda je nameščena v posodi za polistireno, opremljena s pokrovom istega materiala, ki ji daje določeno stopnjo toplotne izolacije. Poleg tega ima vsebnik termometer in mehanski mešalnik.

V tem kalorimetru se meri količina toplote, ki se absorbira ali oddaja. Sistem za preučevanje sestavljajo reagenti in izdelki.

[TOC]

Katera študija kalorimetrija?

Kalorimetrija preučuje razmerje, ki ga ima toplotna energija, povezana s kemično reakcijo, in kako se uporablja za določanje spremenljivk istega. Vaše aplikacije na raziskovalnih področjih upravičujejo obseg teh metod.

Kalorična zmogljivost kalorimetra

Ta zmogljivost se izračuna z deljenjem količine toplote, ki absorbira kalorimeter med temperaturno nihanje. Ta sprememba je produkt toplote, ki se oddaja v eksotermični reakciji, ki je enaka:

Količina toplote, ki absorbira kalorimeter + količino toplote, ki absorbira raztopino

Spremembe je mogoče določiti z dodajanjem znane količine toplote z merjenjem temperaturne spremembe. Za to določitev kalorične zmogljivosti se običajno uporablja benzojska kislina, saj je znana njegova toplota zgorevanja (3.227 kJ/mol).

Kalorična zmogljivost lahko določimo tudi z odvisnostjo od toplote z električnim tokom.

Lahko vam služi: aluminijev fosfat (ALPO4): struktura, lastnosti, pridobivanje, uporabe

Primer uporabe kalorimetra za izračun specifične toplote

95 g kovine se segreje pri 400 ° C, takoj vzame kalorimeter s 500 g vode, sprva pri 20 ° C. Končna temperatura sistema je 24 ° C. Izračunajte specifično toploto kovine.

ΔQ = m x ce x ΔT

V tem izrazu:

ΔQ = sprememba obremenitve.

M = masa.

CE = specifična toplota.

ΔT = temperaturna nihanje.

Toplota, pridobljena z vodo.

Ta vrednost je videti kot tista, ki se pojavi v določeni toplotni tabeli za srebro (234 J/kg ºC).

Torej, ena od aplikacij kalorimetrije je sodelovanje za identifikacijo gradiva.

Kalorimetrična črpalka

Sestavljen je iz jeklene posode, znane kot črpalka, odporna na visoke tlake, ki lahko izvirajo med reakcijami, ki se pojavijo v tej vsebniki; Ta vsebnik je priključen na vezje za vžig, da se začne reakcije.

Črpalka je potopljena v veliko posodo z vodo, katere funkcija je absorbiranje toplote, ki nastane v črpalki med reakcijami. Zabojnik za vodo je opremljen s termometrom in mehanskim mešalnikom.

Spremembe energije se merijo pri konstantni volumnu in temperaturi, zato v reakcijah, ki se pojavijo v črpalki.

ΔE = q

ΔE je variacija notranje energije v reakciji in da se toplota pri tem ustvari.

Vrste kalorimetra

Isotermični naslov (CTI)

Kalorimeter ima dve celici: v eni je vzorec nameščen, v drugi pa referenca, voda je običajno nameščena.

Temperaturna razlika, ki nastane med celicami - zaradi reakcije, ki se pojavi v vzorčni celici - je razveljavljena s povratnim sistemom, ki vbrizga toploto, da se ujema s temperaturami celic.

Ta vrsta kalorimetra omogoča sledenje interakciji med makromolekulami in njihovimi ligandi.

Lahko vam služi: izoamilni alkohol: struktura, lastnosti, uporabe in tveganja

Kalorimeter diferencialnega skeniranja

Ta kalorimeter ima dve celici, tako kot CTI, vendar ima napravo, ki omogoča določitev temperature in toplotnih tokov, povezanih s spremembami v materialu.

Ta tehnika daje informacije o zlaganju beljakovin in nukleinskih kislin, pa tudi o njihovi stabilizaciji.

Prijave

-Kalorimetrija omogoča določitev izmenjave toplote, ki se pojavi v kemični reakciji, s čimer omogoča jasneje razumevanje mehanizma tega.

-Z določitvijo posebne toplote materiala kalorimetrija zagotavlja podatke, ki pomagajo pri njegovi identifikaciji.

-Ker obstaja neposredna sorazmernost med spremembo toplote reakcije in koncentracijo reaktantov, skupaj z dejstvom, da kalorimetrija ne potrebuje omejenih vzorcev, lahko to tehniko uporabimo za določitev koncentracije snovi v kompleksnih matrikah.

-Na področju kemijskega inženiringa se v varnostnem procesu uporablja kalorimetrija, pa tudi na različnih področjih optimizacije, kemijske reakcije in v operacijski enoti.

Uporaba izotermalne titracijske kalorimetrije

-Sodeluje pri vzpostavljanju mehanizma encimskega delovanja, pa tudi pri njegovi kinetiki. Ta tehnika lahko meri reakcije med molekulami in določa afiniteto povezave, stehiometrije, entalpije in entropije v raztopini brez potrebe po markerjih.

-Ocenite interakcijo nanodelcev z beljakovinami in je skupaj z drugimi analitičnimi metodami pomembno orodje za beleženje konformacijskih sprememb beljakovin.

-Uporablja se pri ohranjanju hrane in pridelkih.

-Kar zadeva ohranjanje hrane, lahko določi njegovo poslabšanje in čas življenja na policah (mikrobiološka aktivnost). Lahko primerja učinkovitost različnih metod ohranjanja hrane in lahko določi optimalni odmerek konzervansov, pa tudi degradacijo pri nadzoru embalaže.

-Kar zadeva zelenjavne pridelke, lahko preučite kalitev semen. Ker so v vodi in v prisotnosti kisika, sproščajo toploto, ki jo je mogoče izmeriti z izotermalnim kalorimetrom. Preučite starost in neprimerno skladiščenje semen in preučite njihovo stopnjo rasti glede na temperaturne spremembe, pH ali različne kemikalije.

Vam lahko služi: preprost mikroskop

-Končno lahko izmerite biološko aktivnost tal. Poleg tega lahko zaznate bolezni.

Diferencialna uporaba kalorimetrije

-Skupaj z izotermalno kalorimetrijo je omogočil preučevanje interakcije beljakovin z njegovimi ligandi, AL, zlaganjem beljakovin in mehanizmom njihove stabilizacije.

-Lahko neposredno izmerite toploto, ki se sprosti ali absorbira med dogodkom molekularne povezave.

-Diferencialno skeniranje kalorimetrije je termodinamično orodje za neposredno vzpostavitev zbiranja kalorične energije, ki se pojavi v vzorcu. To omogoča analizo dejavnikov, ki sodelujejo pri stabilnosti molekule beljakovin.

-Prav tako preučuje termodinamiko prehoda zložljivih nukleinskih kislin. Tehnika omogoča določanje oksidativne stabilnosti izolirane in povezane linolne kisline z drugimi lipidi.

-Tehnika se uporablja pri količinski določitvi farmacevtske uporabe in pri toplotni karakterizaciji nanostrukturiranih lipidnih prevoznikov.

Reference

1. Whitten, k., Davis, r., Peck, m. in Stanley, g. Kemija. (2008). 8. izd. Cengage učenje ureja.
2. Rehak, n. N. in mladi, D. S. (1978). Potencialne aplikacije kalorimetrije v kliničnem laboratoriju. Klinika. Kem. 24 (8): 1414-1419.
3. Stossel, f. (1997). Uporaba reakcijske kalorimetrije v kemijskem inženirstvu. J. Njim. Analni. 49 (3): 1677-1688.
4. Weber, str. C. in Salemme, f. R. (2003). Uporaba kalorimetričnih metod za odkrivanje zdravil in preučevanje interakcij beljakovin. Curr. Mnenje. Struktura. Biol. 13 (1): 115-121.
5. Gill, str., Moghadem, t. in ranjbar, b. (2010).  Diferencialno skeniranje Kalimotrične tehnike: aplikacije v biologiji in nanoznanosti. J. Biol. Tehnik.21 (4): 167-193.
6. Omanovic-Miklicin, e., Manfield, i. in Wilkins, t. (2017). Uporaba izotermalne titlacijske kalorimetrije pri oceni interakcij beljakovin-nanodelcev. J. Njim. Analni. 127: 605–613.
7. Konzorcij Community College za poverilnice za bioznanost. (7. julij 2014). Kalimeter za skodelico za kavo. [Slika]. Pridobljeno 7. junija 2018, od: Commons.Wikimedia.org