Thermochemistry — Measuring Heat in Chemical Reactions
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10 Experimente
Thermochemistry experiments quantify the heat absorbed or released during chemical and physical processes. Using calorimeters ranging from simple coffee-cup designs to sophisticated bomb calorimeters, students measure enthalpy changes and verify Hess's law — that enthalpy change depends only on initial and final states, not the reaction pathway.
Learning Objectives
Determine enthalpy of neutralization, dissolution, and combustion experimentally. Verify Hess's law using multi-step reactions. Calculate specific heat capacities. Understand the difference between system and surroundings, exothermic and endothermic processes, and calorimeter calibration.
Key Techniques
Coffee-cup calorimetry: mix reactants in an insulated container, measure temperature change, and calculate q = mcDeltaT. Bomb calorimetry: combust samples in a sealed oxygen-filled vessel and measure the water temperature rise. Calibrate calorimeters with a known reaction (e.g., benzoic acid combustion). Plot temperature vs. time to extrapolate the maximum temperature change.
Equipment Overview
Required: nested polystyrene cups (coffee-cup calorimeter), thermometer or temperature probe, magnetic stirrer, graduated cylinder, analytical balance. Advanced: bomb calorimeter, oxygen cylinder, ignition wire, Parr press for pellet formation.
Bombenkalorimetrie-Simulation
Messung des Energiegehalts von Lebensmitteln durch Kalorimetrie
Den Energiegehalt (Kaloriengehalt) verschiedener Lebensmittel messen, indem sie verbrannt und die auf Wasser übertragene Wärme gemessen wird.
Chemie von Kältepacks
Untersuchung der endothermen Auflösung von Ammoniumnitrat
Die Temperaturänderung bei der Auflösung von Ammoniumnitrat in Wasser messen und dabei einen endothermen Lösungsvorgang demonstrieren, wie er in Sofortkältepacks …
Demonstration einer endothermen Reaktion
Kalte Reaktion von Bariumhydroxid und Ammoniumthiocyanat
Eine drastisch endotherme Reaktion demonstrieren, bei der das Gemisch so kalt wird, dass es Wasser an der Außenseite des Kolbens …
Exotherme Kristallisation von Natriumacetat
Messung der bei spontaner Kristallisation freigesetzten Wärme
Die bei der Kristallisation von übersättigtem Natriumacetat freigesetzte Wärme kalorimetrisch quantifizieren.
Kaffeebecher-Kalorimetrie
Messung der Neutralisationsenthalpie mit einem einfachen Kalorimeter
Die Neutralisationsenthalpie von HCl und NaOH mithilfe eines Polystyrolbecher-Kalorimeters bestimmen.
Lösen ist nicht immer exotherm
Vergleich der Temperaturänderungen bei verschiedenen Salzauflösungen
Die Lösungsenthalpien verschiedener Salze (NaOH, CaCl₂, NH₄NO₃, KNO₃) vergleichen und zeigen, dass das Lösen exo- oder endotherm sein kann.
Schmelzenthalpie von Eis
Messung der zum Schmelzen von Eis benötigten Energie
Die Schmelzenthalpie von Eis bestimmen, indem eine bekannte Eismasse zu warmem Wasser gegeben und die Temperaturänderung gemessen wird.
Spezifische Wärmekapazität von Metallen
Vergleich der Wärmekapazitäten von Aluminium, Kupfer und Eisen
Die spezifische Wärmekapazität mehrerer Metalle mithilfe der Mischungsmethode bestimmen und mit Literaturwerten vergleichen.
Verbrennungswärme von Magnesium
Bestimmung von ΔH mithilfe des Hess'schen Gesetzes und Magnesiumoxid
Die Verbrennungsenthalpie von Magnesium indirekt mithilfe des Hess'schen Gesetzes bestimmen, da eine direkte Messung unpraktisch ist.
Verifikation des Hess'schen Gesetzes
Bestätigung der Zustandsfunktion der Enthalpie anhand von drei Reaktionen
Das Hess'sche Gesetz überprüfen, indem die Enthalpieänderungen von drei verwandten Reaktionen gemessen und gezeigt wird, dass ΔH₁ + ΔH₂ = …