Kalorimetri Apa Studi dan Aplikasi

itu kalorimetri itu adalah teknik yang menentukan perubahan kandungan kalori dari suatu sistem yang terkait dengan proses kimia atau fisik. Ini didasarkan pada pengukuran perubahan suhu ketika suatu sistem menyerap atau memancarkan panas. Kalorimeter adalah peralatan yang digunakan dalam reaksi yang melibatkan pertukaran panas.

Apa yang dikenal sebagai "cangkir kopi" adalah bentuk paling sederhana dari perangkat jenis ini. Dengan penggunaannya, jumlah panas yang terlibat dalam reaksi yang dilakukan pada tekanan konstan dalam larutan air diukur. Kalorimeter kopi tipe cangkir terdiri dari wadah polistiren, yang ditempatkan dalam gelas kimia.

Air ditempatkan dalam wadah polystyrene, dilengkapi dengan tutup dari bahan yang sama yang memberikan tingkat isolasi termal tertentu. Selain itu, wadah memiliki termometer dan pengaduk mekanis.

Kalorimeter ini mengukur jumlah panas yang diserap atau dipancarkan, tergantung pada apakah reaksinya endotermik atau eksotermik, ketika suatu reaksi berlangsung dalam larutan berair. Sistem yang akan dipelajari terdiri dari reagen dan produk.

Indeks

• 1 Apa yang dia pelajari??
• 2 Kapasitas kalori kalorimeter
  • 2.1 Contoh penggunaan kalorimeter untuk menghitung panas spesifik
• 3 pompa kalorimetri
• 4 Jenis kalorimeter
  • 4.1 Kalorimeter titrasi isotermal (CTI)
  • 4.2 Kalorimeter pemindaian diferensial
• 5 Aplikasi
  • 5.1 Penggunaan kalorimetri titrasi isotermal
  • 5.2 Penggunaan kalorimetri pemindaian diferensial
• 6 Referensi

Apa yang dia pelajari?

Kalorimetri mempelajari hubungan antara energi panas yang terkait dengan reaksi kimia dan bagaimana energi itu digunakan untuk menentukan variabel yang sama. Penerapannya dalam bidang penelitian membenarkan ruang lingkup metode ini.

Kapasitas kalori dari kalorimeter

Kapasitas ini dihitung dengan membagi jumlah panas yang diserap oleh kalorimeter dengan variasi suhu. Variasi ini adalah produk dari panas yang dipancarkan dalam reaksi eksotermik, yang sama dengan:

Jumlah panas yang diserap oleh kalorimeter + jumlah panas yang diserap oleh larutan

Variasi dapat ditentukan dengan menambahkan jumlah panas yang diketahui dengan mengukur perubahan suhu. Untuk penentuan kapasitas kalori ini asam benzoat biasanya digunakan, karena panas pembakarannya diketahui (3,227 kJ / mol).

Anda juga dapat menentukan kapasitas kalori dengan menambahkan panas melalui arus listrik.

Contoh penggunaan kalorimeter untuk menghitung panas spesifik

Batang 95 g logam dipanaskan hingga 400 ° C, segera mengambil kalorimeter dengan 500 g air, awalnya pada 20 ° C. Suhu akhir sistem adalah 24ºC. Hitung panas spesifik logam.

Δq = m x ce x Δt

Dalam ungkapan ini:

Δq = memuat variasi.

m = massa.

ce = panas spesifik.

Δt = variasi suhu.

Panas yang diperoleh oleh air sama dengan panas yang dilepaskan dari batang logam.

Nilai ini mirip dengan yang muncul di tabel panas khusus untuk perak (234 J / kg ºC).

Jadi, salah satu aplikasi kalorimetri adalah kerja sama untuk identifikasi bahan.

Pompa kalorimetri

Ini terdiri dari wadah baja, yang dikenal sebagai pompa, tahan terhadap tekanan tinggi yang mungkin timbul selama reaksi yang terjadi dalam wadah ini; wadah ini terhubung ke sirkuit pengapian untuk memulai reaksi.

Pompa direndam dalam wadah besar dengan air, yang fungsinya untuk menyerap panas yang dihasilkan pompa selama reaksi, membuat variasi suhu menjadi kecil. Wadah air dilengkapi dengan termometer dan pengaduk mekanis.

Perubahan energi diukur secara praktis pada volume dan suhu konstan, sehingga tidak ada pekerjaan yang dilakukan pada reaksi yang terjadi di pompa.

ΔE = q

ΔE adalah variasi energi internal dalam reaksi dan q panas yang dihasilkan dalam ini.

Jenis kalorimeter

Kalorimeter titrasi isotermal (CTI)

Kalorimeter memiliki dua sel: dalam satu sampel ditempatkan dan yang lain, referensi satu, air biasanya ditempatkan.

Perbedaan suhu yang dihasilkan antara sel - karena reaksi yang terjadi dalam sel sampel - dibatalkan oleh sistem umpan balik yang menyuntikkan panas untuk menyamakan suhu sel.

Jenis kalorimeter ini memungkinkan untuk mengikuti interaksi antara makromolekul dan ligannya.

Kalorimeter pemindaian diferensial

Kalorimeter ini memiliki dua sel, sama dengan CTI, tetapi memiliki perangkat yang memungkinkan untuk menentukan suhu dan aliran panas yang terkait dengan perubahan suatu bahan sebagai fungsi waktu..

Teknik ini memberikan informasi tentang pelipatan protein dan asam nukleat, serta stabilisasi mereka.

Aplikasi

-Kalorimetri memungkinkan untuk menentukan pertukaran panas yang terjadi dalam reaksi kimia, memungkinkan untuk memahami lebih jelas mekanisme ini.

-Dengan menentukan panas spesifik suatu bahan, kalorimetri menyediakan data yang membantu identifikasi.

-Karena ada proporsionalitas langsung antara perubahan panas suatu reaksi dan konsentrasi reaktan, ditambah dengan fakta bahwa kalorimetri tidak memerlukan sampel yang jelas, teknik ini dapat digunakan untuk menentukan konsentrasi zat yang ada dalam matriks kompleks..

-Di bidang teknik kimia, kalorimetri digunakan dalam proses keselamatan, serta di berbagai bidang proses optimasi, reaksi kimia dan di unit operasi.

Penggunaan kalorimetri titrasi isotermal

-Ini berkolaborasi dalam pembentukan mekanisme aksi enzimatik, serta dalam kinetiknya. Teknik ini dapat mengukur reaksi antar molekul, menentukan afinitas pengikatan, stoikiometri, entalpi dan entropi dalam larutan tanpa perlu penanda..

-Mengevaluasi interaksi nanopartikel dengan protein dan, bersama dengan metode analitis lainnya, merupakan alat penting untuk merekam perubahan konformasi protein..

-Ini memiliki aplikasi dalam konservasi makanan dan tanaman.

-Adapun konservasi makanan, Anda dapat menentukan kerusakan dan umur simpannya (aktivitas mikrobiologis). Anda dapat membandingkan efisiensi berbagai metode pengawetan makanan, dan Anda dapat menentukan dosis pengawet yang optimal, serta degradasi dalam kontrol pengemasan..

-Sedangkan untuk tanaman sayuran, Anda bisa mempelajari perkecambahan benih. Berada di dalam air dan di hadapan oksigen, mereka melepaskan panas yang dapat diukur dengan kalorimeter isotermal. Ini meneliti umur dan penyimpanan benih yang tidak memadai dan mempelajari tingkat pertumbuhannya ketika dihadapkan dengan variasi suhu, pH atau bahan kimia yang berbeda..

-Akhirnya, dapat mengukur aktivitas biologis tanah. Selain itu, dapat mendeteksi penyakit.

Penggunaan kalorimetri pemindaian diferensial

-Bersama dengan kalorimetri isotermal, telah memungkinkan untuk mempelajari interaksi protein dengan ligan mereka, interaksi alosterik, lipatan protein dan mekanisme stabilisasi mereka..

-Anda dapat langsung mengukur panas yang dilepaskan atau diserap selama acara ikatan molekul.

-Kalorimetri pemindaian diferensial adalah alat termodinamika untuk pembentukan langsung penyerapan energi kalori yang terjadi dalam sampel. Ini memungkinkan kita untuk menganalisis faktor-faktor yang mengintervensi stabilitas molekul protein.

-Dia juga mempelajari termodinamika transisi lipat asam nukleat. Teknik ini memungkinkan penentuan stabilitas oksidatif asam linoleat yang diisolasi dan digabungkan dengan lipid lain.

-Teknik ini diterapkan dalam kuantifikasi nano-padatan farmasi dan dalam karakterisasi termal transporter lipid berstrukturnano.

Referensi

1. Whitten, K., Davis, R., Peck, M. dan Stanley, G. Kimia. (2008). Edisi ke 8 Edit Pembelajaran Cengage.
2. Rehak, N. N. dan Young, D. S. (1978). Aplikasi Calorimetri prospektif di laboratorium klinis. Clin. Chem. 24 (8): 1414-1419.
3. Stossel, F. (1997). Aplikasi kalorimetri reaksi dalam teknik kimia. J. Therm. Anal 49 (3): 1677-1688.
4. Weber, P. C. dan Salemme, F. R. (2003). Aplikasi metode kalorimetri untuk penemuan obat dan studi interaksi protein. Curr. Opini. Struct. Biol 13 (1): 115-121.
5. Gill, P., Moghadem, T. dan Ranjbar, B. (2010).  Teknik kalorimetri pemindaian diferensial: aplikasi dalam Biologi dan nanosains. J. Biol Tech.21 (4): 167-193.
6. Omanovic-Miklicanin, E., Manfield, I. and Wilkins, T. (2017). Aplikasi kalorimetri titrasi isotermal dalam evaluasi interaksi protein-nanopartikel. J. Therm. Anal 127: 605-613.
7. Konsorsium Community College untuk Kredensial Biosains. (7 Juli 2014). Kalorimeter cangkir kopi. [Gambar] Diperoleh pada 7 Juni 2018, dari: commons.wikimedia.org