Kalorimetria Aké štúdie a aplikácie

Ten kalorimetria Je to technika, ktorá určuje zmeny v kalorickom obsahu systému spojeného s chemickým alebo fyzikálnym procesom. Je založená na meraní zmien teploty, keď systém absorbuje alebo vyžaruje teplo. Kalorimeter je zariadenie, ktoré sa používa pri reakciách, v ktorých je zapojená tepelná výmena.

Ten známy ako „šálka kávy“ je najjednoduchšou formou tohto typu zariadenia. Vďaka jeho použitiu sa merá množstvo tepla zapojeného do reakcií vyrobených pri konštantnom tlaku vo vodnom roztoku. Typ šálky kávy pozostáva z polystyrénovej nádoby, ktorá je umiestnená v kadičke.

Voda je umiestnená do polystyrénovej nádoby, vybavená vekom toho istého materiálu, ktorý mu dáva určitý stupeň tepelnej izolácie. Okrem toho má nádoba teplomer a mechanický miešat.

V tomto kalorimetri sa meria množstvo absorbovaného alebo emitovania tepla, v závislosti od toho, či je reakcia endotermická alebo exotermická, keď dôjde k reakcii vo vodnom roztoku. Systém na štúdium predstavuje činidlá a výrobky.

[TOC]

Aké štúdie kalorimetria?

Kalorimetria študuje vzťah, ktorý má tepelná energia spojená s chemickou reakciou a ako sa používa na určenie rovnakých premenných. Vaše aplikácie vo výskumných oblastiach odôvodňujú rozsah týchto metód.

Kalorimeter

Táto kapacita sa vypočíta vydelením množstva tepla, ktoré absorbuje kalorimeter medzi teplotnú variáciu. Táto variácia je produktom tepla, ktorý sa emituje v exotermickej reakcii, ktorá sa rovná:

Množstvo tepla, ktoré absorbuje kalorimeter + množstvo tepla, ktoré absorbuje roztok

Variáciu sa dá určiť pridaním známeho množstva tepla meraním zmeny teploty. Na toto stanovenie kalorickej kapacity sa zvyčajne používa kyselina benzoová, pretože je známe jej spaľovanie (3 227 kJ/mol).

Kalórna kapacita je možné určiť aj závislosťou od tepla pomocou elektrického prúdu.

Môže vám slúžiť: hliníkový fosfát (ALPO4): Štruktúra, vlastnosti, získanie, použitia

Príklad použitia kalorimetra na výpočet špecifického tepla

95 g pruh kovu sa zahrieva pri 400 ° C, bezprostredne berie kalorimeter s 500 g vody, spočiatku pri 20 ° C. Konečná teplota systému je 24 ° C. Vypočítať špecifické teplo kovu.

ΔQ = M x CE x δt

V tomto výraze:

ΔQ = variácia záťaže.

m = hmotnosť.

CE = konkrétne teplo.

Δt = teplotná variácia.

Teplo získané vodou sa rovná tepla oddelenému od kovovej tyče.

Táto hodnota vyzerá ako hodnota, ktorá sa objaví v špecifickej tepelnej tabuľke pre striebro (234 J/kg ° C).

Jednou z aplikácií kalorimetrie je teda spolupráca pri identifikácii materiálov.

Kalorimetrické čerpadlo

Skladá sa z oceľovej nádoby, známeho ako čerpadlo, odolné voči vysokým tlakom, ktoré môžu vzniknúť počas reakcií, ktoré sa vyskytujú v tejto nádobe; Tento kontajner je pripojený k zapaľovaciemu obvodu na spustenie reakcií.

Čerpadlo je ponorené do veľkej nádoby s vodou, ktorej funkciou je absorbovať teplo generované v čerpadle počas reakcií, čím sa zvyšuje variácia teploty. Vodná nádoba je vybavená teplomerom a mechanickým miešadlom.

Zmeny energie sa meria pri konštantnom objeme a teplote, takže v reakciách, ktoré sa vyskytujú v čerpadle, sa nevykonáva žiadna práca.

ΔE = q

ΔE je variácia vnútornej energie v reakcii a že teplo v tomto generovanom.

Typy kalorimetra

Izotermický titulný roh (CTI)

Kalorimeter má dve bunky: v jednom je vzorka umiestnená a do druhej referencie sa obvykle umiestni voda.

Teplotný rozdiel, ktorý sa generuje medzi bunkami - v dôsledku reakcie, ktorá sa vyskytuje vo vzorkovej bunke - je zrušený systémom spätnej väzby, ktorý vstrekuje teplo, aby sa zhodovalo s teplotami buniek.

Tento typ kalorimetra umožňuje sledovať interakciu medzi makromolekulami a ich ligandami.

Môže vám slúžiť: izoamylalkohol: štruktúra, vlastnosti, použitia a riziká

Diferenciálny skenový kalorimeter

Tento kalorimeter má dve bunky, rovnako ako CTI, ale má zariadenie, ktoré umožňuje určenie teploty a tepelných tokov spojených so zmenami v materiáli v závislosti od času.

Táto technika poskytuje informácie o skladaní proteínov a nukleových kyselín, ako aj o ich stabilizácii.

Žiadosti

-Kalorimetria umožňuje určiť výmenu tepla, ktorá sa vyskytuje v chemickej reakcii, čo umožňuje jasnejšie porozumieť tomuto mechanizmu tohto.

-Určením špecifického tepla materiálu poskytuje kalorimetria údaje, ktoré pomáhajú jeho identifikácii.

-Pretože existuje priama proporcionalita medzi zmenou tepla reakcie a koncentráciou reaktantov spojená so skutočnosťou, že kalorimetria nevyžaduje obmedzené vzorky, táto technika sa môže použiť na stanovenie koncentrácie látok prítomných v komplexných matriciach.

-V oblasti chemického inžinierstva sa kalorimetria používa v bezpečnostnom procese, ako aj v rôznych oblastiach optimalizácie, chemickej reakcie a v prevádzkovej jednotke.

Použitie izotermálnej titračnej kalorimetrie

-Spolupracuje pri stanovovaní mechanizmu enzymatického pôsobenia, ako aj v jeho kinetike. Táto technika môže merať reakcie medzi molekulami, určovanie afinity spojenia, stechiometrie, entalpie a entropie v roztoku bez potreby markerov.

-Vyhodnotiť interakciu nanočastíc s proteínmi a spolu s inými analytickými metódami je dôležitým nástrojom na zaznamenanie konformačných zmien proteínov.

-Má aplikáciu v oblasti ochrany potravín a plodín.

-Pokiaľ ide o ochranu potravín, môže určiť jeho zhoršenie a čas života na policiach (mikrobiologická aktivita). Môže porovnávať účinnosť rôznych metód ochrany potravín a je schopný určiť optimálnu dávku konzervačných látok, ako aj degradáciu riadenia balenia.

-Pokiaľ ide o rastlinné plodiny, môžete študovať klíčenie semien. Keďže sú vo vode a v prítomnosti kyslíka uvoľňujú teplo, ktoré je možné merať izotermálnym kalorimeterom. Preskúmajte vek a nevhodné skladovanie semien a študujte ich rýchlosť rastu s teplotnými zmenami, pH alebo rôznych chemikálií.

Môže vám slúžiť: jednoduchý mikroskop

-Nakoniec môžete zmerať biologickú aktivitu pôdy. Okrem toho môžete zistiť choroby.

Diferenciálne skenovanie kalorimetrie používa

-Spolu s izotermálnou kalorimetriou umožnila štúdium interakcie proteínov s jeho ligandami, AL, skladaním proteínov a mechanizmom ich stabilizácie.

-Môžete priamo zmerať teplo, ktoré sa uvoľňuje alebo absorbuje počas udalosti molekulárneho spojenia.

-Diferenciálna skenovacia kalorimetria je termodynamický nástroj na priame vytvorenie zberu kalórií energie, ktorý sa vyskytuje vo vzorke. To umožňuje analýzu faktorov zapojených do stability proteínovej molekuly.

-Študuje tiež termodynamiku prechodu skladacích nukleových kyselín. Táto technika umožňuje stanovenie oxidačnej stability izolovanej a spojenej kyseliny linolovej na iné lipidy.

-Táto technika sa používa pri kvantifikácii farmaceutického použitia a pri tepelnej charakterizácii nanoštruktúrovaných lipidových transportérov.

Odkazy

1. Whitten, K., Davis, R., Peck, m. a Stanley, G. Chémia. (2008). 8. vydanie. Cengage Learning Edit.
2. Rehak, n. N. a mladý, D. Siež. (1978). Prospektívne aplikácie kalorimetrie v klinickom laboratóriu. Klin. Chem. 24 (8): 1414-1419.
3. Stossel, f. (1997). Aplikácie reakčnej kalorimetrie v chemickom inžinierstve. J. Nimi. Análny. 49 (3): 1677-1688.
4. Weber, P. C. a Salemme, f. R. (2003). Aplikácie kalorimetrických metód na objavovanie liečiv a štúdium proteínových interakcií. Pretrieť. Názor. Striedať sa. Biol. 13 (1): 115-121.
5. Gill, P., Moghadem, T. a Ranjbar, b. (2010).  Diferenciálne skenovacie kalimotrické techniky: Aplikácie v biológii a nanoscience. J. Biol. Technický.21 (4): 167-193.
6. Ománovic-miklicanín, e., Manfield, i. a Wilkins, t. (2017). Aplikácie izotermálnej titlačnej kalorimetrie pri hodnotení interakcií s proteín-nanočasticami. J. Nimi. Análny. 127: 605-613.
7. Community College Consortium pre bioscience poverenia. (7. júla 2014). Kávový kalimeter. [Obrázok]. Získané 7. júna 2018, od: Commons.Wikimedia.orgán