Kalorimetri hvilke studier og applikasjoner

De kalorimetri Det er en teknikk som bestemmer endringene i kaloriinnholdet i et system assosiert med en kjemisk eller fysisk prosess. Det er basert på måling av temperaturendringer når et system absorberer eller avgir varme. Kalorimeteret er utstyret som brukes i reaksjonene der en termisk utveksling er involvert.

Den som er kjent som "Coffee Cup" er den enkleste formen for denne typen enheter. Gjennom bruken måles mengden varme som er involvert i reaksjoner som er gjort ved konstant trykk i en vandig løsning. En type kopp kaffe består av en polystyrenbeholder, som er plassert i et begerglass.

Vannet er plassert i polystyrenbeholderen, utstyrt med et lokk av samme materiale som gir det en viss grad av termisk isolasjon. I tillegg har beholderen et termometer og en mekanisk agitator.

I dette kalorimeteret måles mengden varme som absorberes eller avgir, avhengig av om reaksjonen er endotermisk eller eksotermisk, når en reaksjon finner sted i en vandig løsning. Systemet for å studere utgjøres av reagenser og produkter.

[TOC]

Hva studerer kalorimetri?

Kalorimetri studerer forholdet som varmeenergien assosiert med en kjemisk reaksjon har, og hvordan den brukes til å bestemme variabler av det samme. Søknadene dine innen forskningsfelt rettferdiggjør omfanget av disse metodene.

Kalorikapasitet til et kalorimeter

Denne kapasiteten beregnes ved å dele mengden varme som absorberer kalorimeteret mellom temperaturvariasjonen. Denne variasjonen er produktet av varmen som sendes ut i en eksoterm reaksjon, som er lik:

Mengde varme som absorberer kalorimeteret + mengden varme som absorberer løsningen

Variasjonen kan bestemmes ved å tilsette en kjent mengde varme ved å måle temperaturendringen. For denne bestemmelsen av kalorikapasitet brukes vanligvis benzosyre, siden forbrenningsvarmen er kjent (3 227 kJ/mol).

Kalorikapasitet kan også bestemmes ved varmeavhengighet ved hjelp av en elektrisk strøm.

Det kan tjene deg: aluminiumfosfat (ALPO4): struktur, egenskaper, innhenting, bruk

Eksempel av bruken av kalorimeteret for å beregne den spesifikke varmen

En 95 g stang med metall varmes opp ved 400 ° C, og tar umiddelbart et kalorimeter med 500 g vann, opprinnelig ved 20 ºC. Den endelige systemtemperaturen er 24 ºC. Beregn metallets spesifikke varme.

Δq = m x Ce x Δt

I dette uttrykket:

ΔQ = Lastvariasjon.

m = masse.

CE = spesifikk varme.

Δt = temperaturvariasjon.

Varme opptjent av vann er lik varmen løsrevet fra metallstangen.

Denne verdien ser ut som den som vises i et spesifikt varmetabell for sølv (234 J/kg ºC).

Så en av anvendelsene av kalorimetri er samarbeidet for identifisering av materialer.

Kalorimetrisk pumpe

Den består av en stålbeholder, kjent som pumpen, motstandsdyktig mot det høye trykk som kan stamme under reaksjonene som oppstår i denne beholderen; Denne beholderen er koblet til en tenningskrets for å starte reaksjonene.

Pumpen er nedsenket i en stor beholder med vann, hvis funksjon er å absorbere varmen som genereres i pumpen under reaksjoner, noe som gjør temperaturvariasjonen. Vannbeholderen er utstyrt med et termometer og en mekanisk agitator.

Energiendringer måles ved konstant volum og temperatur, så det utføres ikke noe arbeid i reaksjonene som oppstår i pumpen.

ΔE = q

ΔE er variasjonen av indre energi i reaksjonen og at varmen som genereres i dette.

Typer kalorimeter

Isotermisk tittel hjørne (CTI)

Kalorimeteret har to celler: I den ene er prøven plassert og i den andre, referansen, blir vann vanligvis plassert.

Temperaturforskjellen som genereres mellom cellene - på grunn av reaksjonen som oppstår i prøvecellen - blir annullert av et tilbakemeldingssystem som injiserer varme for å matche temperaturen i cellene.

Denne typen kalorimeter gjør det mulig å følge samspillet mellom makromolekyler og deres ligander.

Det kan tjene deg: Isoamylalkohol: Struktur, egenskaper, bruksområder og risikoer

Differensiell skanningskalorimeter

Dette kalorimeteret har to celler, akkurat som CTI, men det har en enhet som gjør det mulig å bestemme temperaturen og varmestrømmene forbundet med endringer i et materiale avhengig av tiden.

Denne teknikken gir informasjon om folding av proteiner og nukleinsyrer, så vel som deres stabilisering.

applikasjoner

-Kalorimetrien gjør det mulig å bestemme utveksling av varme som oppstår i en kjemisk reaksjon, og dermed tillater tydeligere å forstå mekanismen for dette.

-Ved å bestemme den spesifikke varmen til et materiale, gir kalorimetri data som hjelper dens identifikasjon.

-Siden det er en direkte proporsjonalitet mellom endring av varme av en reaksjon og konsentrasjonen av reaktanter, kombinert med det faktum at kalorimetri ikke krever begrensede prøver, kan denne teknikken brukes til å bestemme konsentrasjonen av stoffer som er til stede i komplekse matriser.

-Innen kjemisk prosjektering brukes kalorimetri i sikkerhetsprosessen, så vel som i forskjellige felt av optimalisering, kjemisk reaksjon og i operasjonsenheten.

Bruk av isotermisk titreringskalorimetri

-Samarbeid om å etablere mekanismen for enzymatisk handling, så vel som i sin kinetikk. Denne teknikken kan måle reaksjoner mellom molekyler, og bestemme affiniteten til kobling, støkiometri, entalpi og entropi i løsning uten behov for markører.

-Evaluer interaksjonen mellom nanopartikler med proteiner og sammen med andre analysemetoder er et viktig verktøy for å registrere konformasjonsendringene av proteiner.

-Den har anvendelse i matbevaring og avlinger.

-Når det gjelder bevaring av mat, kan det bestemme dens forverring og livstid i hyllene (mikrobiologisk aktivitet). Det kan sammenligne effektiviteten til forskjellige matbevaringsmetoder, og er i stand til å bestemme den optimale dosen av konserveringsmidler, samt nedbrytning i emballasjekontrollen.

-Når det gjelder grønnsaksavlinger, kan du studere frø spiring. Når de er i vann og i nærvær av oksygen, frigjør de varme som kan måles med et isotermisk kalorimeter. Undersøk alderen og upassende lagring av frøene og studer deres veksthastighet mot temperaturvariasjoner, pH eller forskjellige kjemikalier.

Kan tjene deg: enkelt mikroskop

-Til slutt kan du måle den biologiske aktiviteten til jordsmonn. I tillegg kan du oppdage sykdommer.

Differensialskanningskalorimetri bruker

-Sammen med isotermisk kalorimetri har det tillatt å studere interaksjonen mellom proteiner med dets ligander, AL, folding av proteiner og mekanismen for deres stabilisering.

-Du kan direkte måle varmen som frigjøres eller absorberes under en molekylær koblingshendelse.

-Differensiell skanningskalorimetri er et termodynamisk verktøy for direkte etablering av kalorienergisamling som oppstår i en prøve. Dette gjør det mulig å analysere faktorene som er involvert i stabiliteten til proteinmolekylet.

-Studerer også termodynamikken i overgangen til sammenleggbare nukleinsyrer. Teknikken tillater bestemmelse av oksidativ stabilitet av isolert og koblet linolsyre til andre lipider.

-Teknikken brukes i kvantifisering av farmasøytisk bruk og i termisk karakterisering av nanostrukturerte lipidtransportører.

Referanser

1. Whitten, k., Davis, r., Peck, m. og Stanley, G. Kjemi. (2008). 8. utg. Cengage Learning Edit.
2. Rehak, n. N. og Young, D. S. (1978). Potensielle anvendelser av kalorimetri i det kliniske laboratoriet. Clin. Chem. 24 (8): 1414-1419.
3. Stossel, f. (1997). Anvendelser av reaksjonskalorimetri i kjemisk ingeniørarbeid. J. Dem. Anal. 49 (3): 1677-1688.
4. Weber, s. C. og Salemme, f. R. (2003). Anvendelser av kalorimetriske metoder til medikamentoppdagelse og studiet av proteininteraksjoner. Curr. Mening. Struktur. Biol. 13 (1): 115-121.
5. Gill, s., Moghadem, t. og Ranjbar, B. (2010).  Differensiell skanning av kalimotriske teknikker: Applications in Biology and Nanoscience. J. Biol. TECH.21 (4): 167-193.
6. Omanovic-Miklicanin, e., Manfield, i. og Wilkins, t. (2017). Bruksområder av isotermisk titleringskalorimetri i evaluering av protein-nanopartikkelinteraksjoner. J. Dem. Anal. 127: 605-613.
7. Community College Consortium for Bioscience -legitimasjon. (7. juli 2014). Kaffekopp kalimeter. [Figur]. Hentet 7. juni 2018, fra: Commons.Wikimedia.org