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

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1 49712006 黃意嵐 原理、目的、公式 49712014 林佳慧 儀器、步驟、數據 EX5. 溶解熱

2 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

3 原理  溶解熱 ( △ H slon )  晶格能 ( △ H latt )  水合能 ( △ H hyd )

4 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。

5 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 。

6 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。

7 ( N 1 為溶劑 、 N 2 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 推導

8 對 N 2 偏微分

9 =δQ/δN 2 以 代入

10 改對 微分 因為 ΔH int 的斜率大致與 成正比

11 可由 與 m 的關係，外插至 m=0 而求出

12 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。

13  離子 (M + 、 X - ) 間的距離 靜電吸引位能 互斥位能

14 Born-Lande 靜電位能 : 庫倫定律 互斥位能 : 電子雲相互排斥

15 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

16 NaCl 一莫耳氯化鈉晶體的庫倫能量為：

17 Born-Lande 方程式  一莫耳晶格總能

18  帶入 B 值公式

19 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。

20 Hess 定律 :

21 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

22

23 實驗藥品 THAM KCl

24 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

25 由中央插入玻璃棒到底盤插座 ※切勿壓出底盤

26 取 0.1N HCI 溶液 100 毫升，倒入杜瓦瓶中 裝上馬達傳送帶

27 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 )

28 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

29 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

30 圖形處理 利用已知數據，做出溫度 VS 時間的圖形 讀取△ M L

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

32 溶解熱求法 莫耳積分溶解熱 Δ H int =-Q/m Q=e × Δ → e= / Δ 修正式 ( =m ’ ×[58.738+0.3433(25-T 0.63R )] ) 無限稀釋下溶解熱 將 Δ H int 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 )

33 KCL 晶格能求法 利用 Born-Lande 方程式求得 其中 1.7476 ; N=6.02X10 23 ; Z +,Z - =1 ; r=280pm ; n=9

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

35 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