Kalorymetria Jakie badania i zastosowania

kalorymetria Jest to technika, która określa zmiany zawartości kalorii w systemie związanym z procesem chemicznym lub fizycznym. Opiera się na pomiarze zmian temperatury, gdy system pochłania lub emituje ciepło. Kalorymetr to sprzęt używany w reakcjach, w których zaangażowana jest wymiana termiczna.

Ten znany jako „filiżanka kawy” jest najprostszą formą tego typu urządzenia. Dzięki jego zastosowaniu mierzona jest ilość ciepła zaangażowanego w reakcje wykonane przy stałym ciśnieniu w roztworze wodnym. Kubek kawy składa się z pojemnika polistyrenowego, który jest umieszczony w zlewce.

Woda umieszcza się w pojemniku polistyrenowym, wyposażonym w pokrywkę tego samego materiału, która nadaje mu pewien stopień izolacji termicznej. Ponadto pojemnik ma termometr i mechaniczny agitator.

W tym kalorymetrze mierzona jest ilość ciepła, które jest wchłaniane lub emitowane. System do badania jest utworzony przez odczynniki i produkty.

[TOC]

Co bada kalorymetrię?

Badania kalorymetrii Związek, jaki ma energia cieplna związana z reakcją chemiczną, i sposób jej zastosowania do określenia zmiennych takich samych. Twoje zastosowania w dziedzinach badań uzasadniają zakres tych metod.

Pojemność kaloryczna kalorymetru

Pojemność ta jest obliczana przez podzielenie ilości ciepła, które pochłania kalorymetr między zmiennością temperatury. Ta zmiana jest iloczynem ciepła emitowanego w reakcji egzotermicznej, która jest równa:

Ilość ciepła, które pochłania kalorymetr + ilość ciepła, które pochłania roztwór

Zmienność można określić, dodając znaną ilość ciepła, mierząc zmianę temperatury. Do tego określenia pojemności kalorii zwykle stosuje się kwas benzoesowy, ponieważ znany jest jego ciepło spalania (3227 kJ/mol).

Pojemność kaloryczną można również określić za pomocą uzależnienia cieplnego za pomocą prądu elektrycznego.

Może ci służyć: fosforan glinowy (ALPO4): struktura, właściwości, uzyskiwanie, zastosowania

Przykład użycia kalorymetru do obliczania ciepła właściwego

95 g bara metalu jest podgrzewana w temperaturze 400 ° C, natychmiast przyjmuje kalorymetr z 500 g wody, początkowo w temperaturze 20 ° C. Końcowa temperatura systemu wynosi 24 ° C. Oblicz ciepło właściwe metalu.

Δq = m x ce x δt

W tym wyrażeniu:

Δq = zmienność obciążenia.

M = masa.

CE = ciepło właściwe.

ΔT = zmienność temperatury.

Ciepło zarobione wodą jest równe ciepło odłączonym od metalowego baru.

Ta wartość wygląda jak ta, która pojawia się w właściwej tabeli cieplnej dla srebra (234 J/kg ºC).

Tak więc jednym z zastosowań kalorymetrii jest współpraca w zakresie identyfikacji materiałów.

Pompa kalorymetryczna

Składa się ze stalowego pojemnika, znanego jako pompa, odporna na wysokie ciśnienia, które mogą powstać podczas reakcji występujących w tym pojemniku; Ten pojemnik jest podłączony do obwodu zapłonu, aby rozpocząć reakcje.

Pompa jest zanurzona w dużym pojemniku z wodą, której funkcją jest wchłanianie ciepła wytwarzanego w pompie podczas reakcji, co powoduje zmianę temperatury. Pojemnik na wodę jest wyposażony w termometr i mechaniczny mieszadło.

Zmiany energii są mierzone przy stałej objętości i temperaturze, więc nie wykonuje się pracy w reakcjach występujących w pompie.

ΔE = q

ΔE to zmienność energii wewnętrznej w reakcji i że ciepło wytworzone w tym.

Rodzaje kalorymetru

Isotermiczny tytuł Corner (CTI)

Kalorymetr ma dwie komórki: w jednej próbka jest umieszczana, a w drugiej, odniesienie woda jest zwykle umieszczana.

Różnica temperatury generowana między komórkami - ze względu na reakcję występującą w komórce próbki - jest anulowana przez system sprzężenia zwrotnego, który wstrzykuje ciepło w celu dopasowania do temperatur komórek.

Ten typ kalorymetru pozwala śledzić interakcję między makrocząsteczkami i ich ligandami.

Może ci służyć: alkohol izoamylowy: struktura, właściwości, zastosowania i ryzyko

Różnicowy kalorymetr skanowania

Ten kalorymetr ma dwie komórki, podobnie jak CTI, ale ma urządzenie, które pozwala określić przepływy temperatury i ciepła związane ze zmianami materiału w zależności od czasu.

Ta technika zawiera informacje o fałdowaniu białek i kwasów nukleinowych, a także o ich stabilizacji.

Aplikacje

-Kalorymetria pozwala określić wymianę ciepła występującego w reakcji chemicznej, pozwalając lepiej zrozumieć mechanizm tego.

-Określając ciepło właściwe materiału, kalorymetria dostarcza danych, które pomagają jego identyfikacji.

-Ponieważ istnieje bezpośrednia proporcjonalność między zmianą ciepła reakcji a stężeniem reagentów, w połączeniu z faktem, że kalorymetria nie wymaga ograniczonych próbek, technikę tę można zastosować do określenia stężenia substancji obecnych w złożonych matrycach.

-W dziedzinie inżynierii chemicznej kalorymetria jest stosowana w procesie bezpieczeństwa, a także w różnych dziedzinach optymalizacji, reakcji chemicznej i w jednostce operacyjnej.

Zastosowania izotermicznej kalorymetrii miareczkowania

-Współpracuje przy ustanowieniu mechanizmu działania enzymatycznego, a także w jego kinetyce. Ta technika może mierzyć reakcje między cząsteczkami, określającym powinowactwo łącza, stechiometrii, entalpii i entropii w roztworze bez potrzeby markerów.

-Oceń interakcję nanocząstek z białkami i, wraz z innymi metodami analitycznymi, jest ważnym narzędziem do rejestrowania zmian konformacyjnych białek.

-Ma zastosowanie w zakresie ochrony żywności i upraw.

-Jeśli chodzi o ochronę żywności, może określić jego pogorszenie i czas życia na półkach (aktywność mikrobiologiczna). Może porównać wydajność różnych metod ochrony żywności i jest w stanie określić optymalną dawkę konserwantów, a także degradację kontroli opakowań.

-Jeśli chodzi o uprawy warzywne, możesz zbadać kiełkowanie nasion. Będąc w wodzie i w obecności tlenu, uwalniają ciepło, które można zmierzyć za pomocą izotermicznego kalorymetru. Zbadaj wiek i niewłaściwe przechowywanie nasion i zbadaj ich tempo wzrostu w stosunku do zmian temperatury, pH lub różnych chemikaliów.

Może ci służyć: prosty mikroskop

-Wreszcie, możesz zmierzyć aktywność biologiczną gleb. Ponadto możesz wykrywać choroby.

Zastosowanie kalorymetrii skanowania różnicowego

-Wraz z kalorymetrią izotermiczną pozwolił na badanie interakcji białek z jego ligandami, AL, fałdowaniem białek i mechanizmu ich stabilizacji.

-Możesz bezpośrednio zmierzyć ciepło uwalniane lub wchłaniane podczas zdarzenia łącza molekularnego.

-Różnicowa kalorymetria skanowania jest narzędziem termodynamicznym do bezpośredniego ustanowienia zbierania energii kalorii, które występuje w próbce. Umożliwia to analizę czynników związanych z stabilnością cząsteczki białka.

-Badaj także termodynamikę przejścia składanych kwasów nukleinowych. Technika umożliwia określenie stabilności oksydacyjnej izolowanego i sprzężonego kwasu linolowego z innymi lipidami.

-Technikę stosuje się w kwantyfikacji zastosowań farmaceutycznych oraz w charakterystyce termicznej nanostrukturalnych transporterów lipidowych.

Bibliografia

1. Whitten, k., Davis, r., Peck, m. i Stanley, G. Chemia. (2008). 8 wyd. Cengage Learning Edit.
2. Rehak, n. N. i młody, D. S. (1978). Prospektywne zastosowania kalorymetrii w laboratorium klinicznym. Clin. Chem. 24 (8): 1414-1419.
3. Stossel, f. (1997). Zastosowania kalorymetrii reakcji w inżynierii chemicznej. J. Ich. Analny. 49 (3): 1677-1688.
4. Weber, s. C. i Salemme, F. R. (2003). Zastosowania kalorymetrycznych metod odkrywania leków i badania interakcji białkowych. Curr. Opinia. Struct. Biol. 13 (1): 115-121.
5. Gill, s. 1., Moghadem, t. i Ranjbar, B. (2010).  Różnicowe skanowanie technik kalimotrycznych: Zastosowania w biologii i nanonauki. J. Biol. Tech.21 (4): 167-193.
6. Omanovic-miklicanin, e., Manfield, ja. i Wilkins, t. (2017). Zastosowania izotermicznej kalorymetrii titlacji w ocenie interakcji białko-nanocząstek. J. Ich. Analny. 127: 605-613.
7. Konsorcjum Community College for Bioscience Presententials. (7 lipca 2014 r.). Kawa kubka galimetr. [Postać]. Pobrano 7 czerwca 2018 r. Z: Commons.Wikimedia.org