Kalorimetri vilka studier och applikationer

De kalorimetri Det är en teknik som bestämmer förändringarna i kaloriinnehållet i ett system som är associerat med en kemisk eller fysisk process. Det är baserat på mätningen av temperaturförändringar när ett system absorberar eller avger värme. Kalorimetern är utrustningen som används i reaktionerna där ett termiskt utbyte är involverat.

Den som kallas "kaffekopp" är den enklaste formen för denna typ av enhet. Genom dess användning mäts mängden värme som är involverad i reaktioner som görs vid konstant tryck i en vattenhaltig lösning. En typ kopp kaffe består av en polystyrenbehållare, som placeras i en bägare.

Vattnet placeras i polystyrenbehållaren, utrustad med ett lock med samma material som ger det en viss grad av termisk isolering. Dessutom har behållaren en termometer och en mekanisk omrörare.

I denna kalorimeter mäts mängden värme som absorberas eller avger, beroende på om reaktionen är endoterm eller exoterm, när en reaktion äger rum i en vattenlösning. Systemet att studera utgörs av reagens och produkter.

[TOC]

Vilka studerar kalorimetri?

Kalorimetri studerar förhållandet som värmeenergin associerad med en kemisk reaktion har och hur den används för att bestämma variabler av samma. Dina applikationer inom forskningsområden motiverar omfattningen av dessa metoder.

Kalorikkapacitet för en kalorimeter

Denna kapacitet beräknas genom att dela mängden värme som absorberar kalorimetern mellan temperaturvariationen. Denna variation är produkten av värmen som släpps ut i en exoterm reaktion, som är lika med:

Mängden värme som absorberar kalorimeter + mängden värme som absorberar lösningen

Variationen kan bestämmas genom att lägga till en känd mängd värme genom att mäta temperaturförändringen. För denna bestämning av kalorifunktion används bensoesyra vanligtvis, eftersom dess förbränningsvärme är känd (3 227 kJ/mol).

Kalorisk kapacitet kan också bestämmas genom värmeberoende med hjälp av en elektrisk ström.

Det kan tjäna dig: aluminiumfosfat (Alpo4): Struktur, egenskaper, erhållning, användning

Exempel av användningen av kalorimetern för att beräkna den specifika värmen

En 95 g stång av en metall upphettas vid 400 ° C och tar omedelbart en kalorimeter med 500 g vatten, initialt vid 20 ºC. Den slutliga systemtemperaturen är 24 ºC. Beräkna metallens specifika värme.

Δq = m x ce x Δt

I detta uttryck:

Δq = lastvariation.

m = massa.

CE = specifik värme.

ΔT = temperaturvariation.

Värme som tjänas av vatten är lika med värmen som är fristående från metallstången.

Detta värde ser ut som det som visas i en specifik värmebord för silver (234 J/kg ºC).

Så en av tillämpningarna av kalorimetri är samarbetet för identifiering av material.

Kalorimetrisk pump

Den består av en stålbehållare, känd som pumpen, resistent mot det höga tryck som kan komma från de reaktioner som förekommer i denna behållare; Denna behållare är ansluten till en tändkrets för att starta reaktionerna.

Pumpen är nedsänkt i en stor behållare med vatten, vars funktion är att absorbera värmen som genereras i pumpen under reaktioner, vilket gör temperaturvariationen. Vattenbehållaren är utrustad med en termometer och en mekanisk omrörare.

Energiförändringar mäts vid konstant volym och temperatur, så inget arbete görs i reaktionerna som inträffar i pumpen.

ΔE = q

ΔE är variationen av inre energi i reaktionen och att värmen som genereras i detta.

Typer av kalorimeter

Isotermic titelhörn (CTI)

Kalorimetern har två celler: i det ena placeras provet och i det andra placeras referensen, vattnet vanligtvis.

Temperaturskillnaden som genereras mellan cellerna - på grund av reaktionen som inträffar i provcellen - upphävs av ett återkopplingssystem som injicerar värme för att matcha cellernas temperaturer.

Denna typ av kalorimeter gör det möjligt att följa interaktionen mellan makromolekyler och deras ligander.

Det kan tjäna dig: isoamylalkohol: struktur, egenskaper, användningar och risker

Differentiell skanningskalorimeter

Denna kalorimeter har två celler, precis som CTI, men den har en enhet som gör det möjligt att bestämma temperaturen och värmeflöden associerade med förändringar i ett material beroende på tid.

Denna teknik ger information om vikningen av proteiner och nukleinsyror, liksom deras stabilisering.

Ansökningar

-Kalorimetri gör det möjligt att bestämma värmeutbytet som inträffar i en kemisk reaktion, vilket gör att det tydligare kan förstå mekanismen för detta.

-Genom att bestämma det specifika värmen i ett material ger kalorimetri data som hjälper dess identifiering.

-Eftersom det finns en direkt proportionalitet mellan förändringen av värme i en reaktion och koncentrationen av reaktanter, i kombination med det faktum att kalorimetri inte kräver begränsade prover, kan denna teknik användas för att bestämma koncentrationen av ämnen som finns i komplexa matriser.

-Inom kemiteknik används kalorimetri i säkerhetsprocessen, liksom inom olika områden för optimering, kemisk reaktion och i driftsenheten.

Användning av isotermisk titreringskalorimetri

-Samarbetar för att upprätta mekanismen för enzymatisk verkan, såväl som i dess kinetik. Denna teknik kan mäta reaktioner mellan molekyler, vilket bestämmer affiniteten för länk, stökiometri, entalpi och entropi i lösning utan markörer behov.

-Utvärdera interaktionen mellan nanopartiklar med proteiner och är tillsammans med andra analysmetoder ett viktigt verktyg för att registrera de konformationella förändringarna av proteiner.

-Den har tillämpning i livsmedelsbevarande och grödor.

-När det gäller livsmedelsbevarande kan det bestämma dess försämring och livstid på hyllorna (mikrobiologisk aktivitet). Det kan jämföra effektiviteten hos olika livsmedelsbevarande metoder och kan bestämma den optimala dosen av konserveringsmedel samt nedbrytning i förpackningskontrollen.

-När det gäller vegetabiliska grödor kan du studera fröspiring. När de är i vatten och i närvaro av syre släpper de värme som kan mätas med en isotermisk kalorimeter. Undersök ålder och olämplig lagring av frön och studera deras tillväxttakt mot temperaturvariationer, pH eller olika kemikalier.

Kan tjäna dig: Enkelt mikroskop

-Slutligen kan du mäta jordens biologiska aktivitet. Dessutom kan du upptäcka sjukdomar.

Användning av differentiell skanning

-Tillsammans med isotermisk kalorimetri har det gjort det möjligt att studera interaktionen av proteiner med dess ligander, AL, vikningen av proteiner och mekanismen för deras stabilisering.

-Du kan direkt mäta värmen som släpps eller absorberas under en molekylärlänkhändelse.

-Differential Scanning Calorimetry är ett termodynamiskt verktyg för direkt etablering av kalorinerginsamling som förekommer i ett prov. Detta gör det möjligt att analysera de faktorer som är involverade i stabiliteten hos proteinmolekylen.

-Studerar också termodynamiken för övergången av vikning av nukleinsyror. Tekniken möjliggör bestämning av oxidativ stabilitet för isolerad och kopplad linolsyra till andra lipider.

-Tekniken tillämpas i kvantifiering av farmaceutiska användningsområden och i den termiska karakteriseringen av nanostrukturerade lipidtransportörer.

Referenser

1. Whitten, K., Davis, r., Peck, m. och Stanley, G. Kemi. (2008). 8: e upplagan. Cengage Learning Edit.
2. Rehak, n. N. och ung, D. S. (1978). Prospektiva tillämpningar av kalorimetri i det kliniska laboratoriet. Klinka. Kem. 24 (8): 1414-1419.
3. Stanssel, f. (1997). Tillämpningar av reaktionskalorimetri i kemiteknik. J. Dem. Anal. 49 (3): 1677-1688.
4. Weber, s. C. och Salemme, f. R. (2003). Tillämpningar av kalorimetriska metoder för läkemedelsupptäckt och studie av proteininteraktioner. Curn. Åsikt. Struktur. Biogus. 13 (1): 115-121.
5. Gill, s., Moghadem, t. och Ranjbar, f. (2010).  Differentiell skanning kalimotriska tekniker: applikationer inom biologi och nanovetenskap. J. Biogus. Tekniker.21 (4): 167-193.
6. Omanovic-Miklicanin, E., Manfield, jag. och Wilkins, T. (2017). Tillämpningar av isotermisk titleringskalorimetri vid utvärdering av protein-nanopartikelinteraktioner. J. Dem. Anal. 127: 605-613.
7. Community College Consortium for Bioscience referenser. (7 juli 2014). Kaffekoppkalimeter. [Figur]. Hämtad den 7 juni 2018, från: Commons.Wikimedia.org