Kalorimetri (Kjemi 1)

Hensikt

Hensikten er å bestemme entalpiendringen (ΔH) for nøytralisasjon av saltsyre med natriumhydroksid ved å måle temperaturstigningen i et enkelt kalorimeter.

Teori

Nøytralisasjon er en eksoterm reaksjon: HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l). Energien som frigjøres, varmer opp løsningen. Varmen beregnes med:

der m er massen av løsningen, c = 4,18 J/(g·°C) for vann, og ΔT er temperaturendringen. Reaksjonsentalpien per mol finner vi med ΔH = −q / n, der minustegnet viser at reaksjonen er eksoterm.

Utstyr og kjemikalier

• Kalorimeter (isoporkopp med lokk) eller dobbelt begerglass
• Termometer (0,1 °C)
• Målesylinder
• 1,0 mol/L HCl og 1,0 mol/L NaOH

⚠️ HMS og risikovurdering

Bruk vernebriller og hansker. HCl og NaOH er etsende – skyll med rikelig vann ved søl. Gjør en risikovurdering før du starter.

Framgangsmåte

1. Mål opp 50 mL HCl (1,0 mol/L) i kalorimeteret og noter starttemperaturen.
2. Mål opp 50 mL NaOH (1,0 mol/L) og noter temperaturen (de bør være like).
3. Hell NaOH raskt over i HCl, sett på lokk og rør forsiktig.
4. Følg termometeret og noter den høyeste temperaturen som nås.
5. Regn ut temperaturendringen ΔT.

Resultater og observasjoner

Løsningen ble merkbart varmere – reaksjonen er eksoterm. Eksempeldata:

Beregninger

Varme: q = m · c · ΔT = 100 g · 4,18 J/(g·°C) · 6,8 °C = 2842 J ≈ 2,84 kJ.

Stoffmengde: n(HCl) = c · V = 1,0 mol/L · 0,050 L = 0,050 mol.

Reaksjonsentalpi: ΔH = −q / n = −2,84 kJ / 0,050 mol = −57 kJ/mol.

Dette stemmer godt med litteraturverdien for nøytralisasjon (ca. −57 kJ/mol).

⚠️ Feilkilder

• Varmetap til omgivelsene (kalorimeteret er ikke perfekt isolert) → for lav ΔT.
• Vi neglisjerer kalorimeterets egen varmekapasitet.
• Antar at løsningen har samme tetthet og varmekapasitet som vann.
• Termometeret leses av for sent, etter at toppen er passert.

Konklusjon

Nøytralisasjonen var eksoterm, og reaksjonsentalpien ble beregnet til ca. −57 kJ/mol, i god overensstemmelse med litteraturen. Et lite avvik forklares med varmetap og forenklingene i beregningen.

🎯 Til muntlig-praktisk eksamen

Vis at du kan bruke q = m·c·ΔT og deretter ΔH = −q/n, og at du forklarer fortegnet (eksoterm = negativ ΔH). Sensor liker at du drøfter varmetap som hovedfeilkilde og forklarer hvorfor måltverdien blir litt for lav.