Калориметрија Шта студије и апликације

Тхе калориметрија то је техника која одређује промене у калоријском садржају система повезаног са хемијским или физичким процесом. Она се заснива на мерењу температурних промена када систем апсорбује или емитује топлоту. Калориметар је опрема која се користи у реакцијама у којима је укључена измјена топлине.

Оно што је познато као "шољица кафе" је најједноставнији облик овог типа уређаја. Његовом употребом мери се количина топлоте која је укључена у реакције које се изводе при константном притиску у воденом раствору. Калориметар кафе типа шоље састоји се од полистиренског контејнера, који се налази у чаши.

Вода се ставља у контејнер од стиропора, опремљен поклопцем истог материјала који му даје одређени степен топлотне изолације. Поред тога, посуда има термометар и механичку мешалицу.

Овај калориметар мери количину топлоте која се апсорбује или емитује, у зависности од тога да ли је реакција ендотермна или егзотермна, када се реакција одвија у воденом раствору. Систем који се проучава састоји се од реагенса и производа.

Индек

• 1 Шта он учи??
• Капацитет калориметра
  • 2.1 Пример употребе калориметра за израчунавање специфичне топлоте
• 3 калориметријска пумпа
• 4 Типови калориметра
  • 4.1 Изотермни титрацијски калориметар (ЦТИ)
  • 4.2 Диференцијални скенирајући калориметар
• 5 Апплицатионс
  • 5.1 Употреба изотермне титрационе калориметрије
  • 5.2 Употреба диференцијалне скенирајуће калориметрије
• 6 Референце

Шта он проучава?

Калориметрија проучава везу између топлотне енергије повезане са хемијском реакцијом и начина на који се она користи за одређивање варијабли исте. Његове примене у области истраживања оправдавају обим ових метода.

Капацитет калориметра

Овај капацитет се израчунава дељењем количине топлоте коју апсорбује калориметар варирањем температуре. Ова варијација је производ топлоте која се емитује у егзотермној реакцији, која је једнака:

Количина топлоте коју апсорбује калориметар + количина топлоте коју апсорбује раствор

Варијације се могу одредити додавањем познате количине топлоте мерењем промене температуре. За ово одређивање калоричног капацитета обично се користи бензојева киселина, пошто је позната топлота сагоревања (3,227 кЈ / мол).

Капацитет калорија можете одредити додавањем топлоте електричном струјом.

Пример коришћења калориметра за израчунавање специфичне топлоте

Шипка од 95 г метала се загрева до 400 ° Ц, одмах узимајући калориметар са 500 г воде, у почетку на 20 ° Ц. Коначна температура система је 24ºЦ. Израчунајте специфичну топлоту метала.

Δк = м к це к Δт

У овом изразу:

Δк = варијација оптерећења.

м = маса.

це = специфична топлота.

Δт = варијација температуре.

Топлота коју добија вода је једнака топлоти коју ослобађа метална шипка.

Ова вредност је слична оној која се појављује у специфичној табели топлоте за сребро (234 Ј / кг ºЦ).

Дакле, једна од примена калориметрије је сарадња за идентификацију материјала.

Цалориметриц пумп

Састоји се од челичног контејнера, познатог као пумпа, отпорног на високе притиске који могу настати током реакција које се јављају у овом спремнику; Овај контејнер је спојен на круг паљења да би се започеле реакције.

Пумпа је уроњена у велику посуду са водом, чија је функција да апсорбује топлоту која се генерише у пумпи током реакција, што доводи до тога да је варијација температуре мала. Посуда за воду је опремљена термометром и механичком мешалицом.

Промене енергије се мере практично на константном волумену и температури, тако да се не ради на реакцијама које се дешавају у пумпи.

Е = к

ИсЕ је варијација унутрашње енергије у реакцији и к топлота која се генерише у њој.

Типови калориметра

Изотермални титрацијски калориметар (ЦТИ)

Калориметар има две ћелије: у једном је постављен узорак, ау другом је референтна, обично се поставља вода.

Разлика у температури која се ствара између ћелија - због реакције која се јавља у ћелији узорка - отказује се системом повратне спреге који убризгава топлоту да изједначи температуре ћелија.

Овај тип калориметра омогућава праћење интеракције између макромолекула и њихових лиганда.

Диференцијални скенирајући калориметар

Овај калориметар има две ћелије, исте као и ЦТИ, али има уређај који омогућава одређивање температуре и топлотних токова повезаних са променама материјала као функције времена..

Ова техника даје информације о преклапању протеина и нуклеинских киселина, као ио њиховој стабилизацији.

Апплицатионс

-Калориметрија омогућава да се одреди размена топлоте која се јавља у хемијској реакцији, што омогућава да се јасније разуме механизам тога.

-Одређивањем специфичне топлоте материјала, калориметрија даје податке који помажу у његовој идентификацији.

-Пошто постоји директна пропорционалност између промене топлоте реакције и концентрације реактаната, заједно са чињеницом да калориметрија не захтева јасне узорке, ова техника се може користити за одређивање концентрације супстанци присутних у комплексним матрицама..

-У области хемијског инжењерства, калориметрија се користи у безбедносном процесу, као иу различитим областима процеса оптимизације, хемијске реакције и у погонској јединици..

Користи се изотермална титрациона калориметрија

-Сурађује у успостављању механизма ензиматског деловања, као иу његовој кинетици. Ова техника може да мери реакције између молекула, одређивање афинитета везивања, стехиометрије, енталпије и ентропије у раствору без потребе за маркерима.

-Процењује интеракцију наночестица са протеинима и, заједно са другим аналитичким методама, је важно средство за евидентирање конформацијских промена протеина.

-Има примену у конзервацији хране и усева.

-Што се тиче конзервирања хране, можете одредити њено погоршање и рок трајања (микробиолошка активност). Можете упоредити ефикасност различитих начина конзервирања хране, а ви сте у могућности да одредите оптималну дозу конзерванса, као и деградацију у контроли паковања..

-Што се тиче поврћа, можете проучавати клијавост семена. Будући да су у води и у присуству кисеоника, ослобађају топлоту која се може мерити изотермалним калориметром. Он испитује старост и неадекватно складиштење семена и проучава њихову брзину раста када се суочи са варијацијама у температури, пХ или различитим хемикалијама..

-Коначно, може се мјерити биолошка активност тла. Осим тога, може открити болести.

Користи се диференцијална скенирајућа калориметрија

-Заједно са изотермном калориметријом омогућила је проучавање интеракције протеина са њиховим лигандима, алостерне интеракције, преклапања протеина и механизма њихове стабилизације..

-Можете директно мерити топлоту која се ослобађа или апсорбује током догађаја молекуларне везе.

-Диференцијална скенирајућа калориметрија је термодинамички алат за директно успостављање уноса калоријске енергије који се јавља у узорку. То нам омогућава да анализирамо факторе који утичу на стабилност молекула протеина.

-Он такође проучава термодинамику преласка нуклеинске киселине. Техника омогућава одређивање оксидативне стабилности изоловане линолеинске киселине и повезивања са другим липидима.

-Техника се примењује у квантификацији фармацеутских нано-чврстих материја и термичкој карактеризацији наноструктурираних липидних транспортера.

Референце

1. Вхиттен, К., Давис, Р., Пецк, М. анд Станлеи, Г. Цхемистри. (2008). 8тх ед. Ценгаге Леарнинг Едит.
2. Рехак, Н. Н. и Иоунг, Д. С. (1978). Могућност примене калориметрије у клиничкој лабораторији. Цлин. Цхем., 24 (8): 1414-1419.
3. Стоссел, Ф. (1997). Примена реакционе калориметрије у хемијском инжењерству. Ј. Тхерм. Анал 49 (3): 1677-1688.
4. Вебер, П. Ц. и Салемме, Ф. Р. (2003). Примена калориметријских метода у откривању лекова и проучавању интеракција протеина. Цурр. Опин. Струцт. Биол. 13 (1): 115-121.
5. Гилл, П., Могхадем, Т. и Рањбар, Б. (2010).  Диференцијалне скенирајуће калориметријске технике: апликације у биологији и нанознаности. Ј. Биол., Тецх.21 (4): 167-193.
6. Омановиц-Миклицанин, Е., Манфиелд, И. и Вилкинс, Т. (2017). Примена изотермне титрационе калориметрије у процени интеракција протеина и наночестица. Ј. Тхерм. Анал 127: 605-613.
7. Конзорцијум Цоммунити Цоллеге фор Биосциенце Цредентиалс. (7. јул 2014). Калориметар за шољицу. [Фигуре] Преузето 7. јуна 2018. године, са: цоммонс.викимедиа.орг