ניסוי מס' 10 – ניסוי לקביעת אנטלפיה ואנטרופיה של המסת אוריאה במים מבוא
לשם קיבעת אנטלפית ההמסה יש צורך למדוד את שיעור השינוי בטמפ' עקב המסת כמות שקולה של אוריאה לתוך נפח מדוד של מים. סימן האנטלפיה יקבע במידה והתגובה היא אקסו- או אנדו- תרמית וזאת על פי ירידה או עליה בטמפ' הסופית של התמיסה עקב ההמסה. שינוי האנטרופיה עקב ההמסה יחושב בעזרת קביעה ניסויית של קבוע ש"מ של תהליך ההמסה – Urea (s) + H2O(l) ↔ Urea(aq).
בעזרת עיבוד הנתונים נוכל לחשב Keq,, ולבסוף  ובהשוואה לנתונים בספרות, נוכל להעריך את התוצאות המתקבלות בניסוי.
מטרת הניסוי קביעת אנטלפיה ואנטרופיה של המסת אוריאה במים.
תשובות לשאלות הכנה
1 .      מולקולה האוריאה קוטבית בשל החמצן האלקטרושלילי  .
2 .      אוריאה מתמוססת במים בשל אופי קשרי מימן דומה בין שתי המולקולות. למולקולת האוריאה שתי אטומי חנקן בעלי אלקטרונים חופשיים היוצרים קשרי מימן. בנוסף, למולקולת האוריאה אטום חמצן המושך איליו את אטומי המימן הנמצאים במים ולשני המולקולות קוטביות.
3.      הכוח הבין-מולקולרי העיקרי באוריאה במצב מוצק הוא קשרי מימן. כל חמצן במולקולה ימשוך את אטמי המימן מהמולקולה השניה.
4.      ניתן להסביר משפט זה לפי המשוואה הבאה: . לפי המשפט שנכתב, בהתמוססות האוראה במים התהליך ספונטני, כלומר  יהיה בסימן שלילי (-). מכיוון שהתהליך הוא אנדותרמי,  יהיה בסימן חיובי (+). לכן, בהנחה שהתגובה מתרחשת ב- 298.0°k , ניתן להסיק שהגורם היחיד שיכול להשפיע על  שיהיה שלילי הוא האנטרופיה – . 5.      כשהאנטלפיה בסימן (-) כלומר, – , סימן שהתגובה היא אקסותרמית – התגובה פולטת חום לסביבה. אם האנטלפיה בסימן (+) כלומר, +, סימן שהתגובה היא אנדותרמית והתגובה המתרחשת לוקחת חום מן הסביבה.
כאשר האנטרופיה בסימן (-) כלומר, – , סימן שהמולקולות בתגובה שואפות לאי סדר, כאשר האנטרופיה בסימן (+) כלומר,+ , סימן שהמולקולות בתגובה שואפות לסדר.
 תלוי בכמה אפשרויות יש למולקולה להסתדר במרחב.
      6.  ניתן לנתח את השגיאות לפי הנתונים בספרות בכל אחת משתי הקבועות ולראות האם התוצאות המתקבלות על-ידינו תואמות את הטווח המצוין בספרות. חלק זה מצוין בסעיף – עיבוד הנתונים.
מהלך הניסוי הניסוי התחלק ל-2 חלקים – חלק א' – קביעת ∆Ho.
נלקחו 3 קלורימטרים ולכל אחד מהם הוספו 50 סמ"ק של מים ונמדדה הטמפ' שלהם. לאחר מכן, לכל קלורימטר הוכנסה מנה של אוריאה (בין 2-3 גר') ומייד נמדדה השתנות הטמפ' בקלורימטר תוך בחישה עם הבוחש. חלק ב' – קביעת ה- K.
נשקלו 3 כמויות של אוריה בין 3-5 גר'. לאחר מכן, אחת הכמויות הועברה לתוך משורה אשר הוכנס לתוך אמבט מים חמים בעל טמפ' של 350C.
לאחר מכן, בעזרת פיפטת פסטר טופטפו מס' מינימלי של טיפות מים לתוך המשורה תוך בחירה רצינית של האוריאה. לאחר שהאוריאה התמוססה, המשורה הוכנסה לתוך אמבט של
5 0C ונבדקה שהאוריאה איננה שוקעת. בוצעה חזרה על פעולות אלו עם 2 כמויות האוריאה הנוספות שנשקלו. תוצאות חלק א' – קביעת ∆Ho ה- ∆H המתקבל מתוצאות הניסוי מס' מנת אוריאה כמות האוריאה (גר') נפח מים (סמ"ק) טמפ' מים (צלזיוס) טמפ' סופית (צלזיוס) ∆T ∆H מחושב
1
2 .031
50
2 3.2
2 1
2 .2

2
2 .543
50
2 3.3
2 0.9
2 .4

3
2 .995
50
2 3.4
2 0.3
3 .1
את חישובי ∆H בצענו לפי הנוסחה: . כש- n מייצג את מס' המולים של האוריאה לו אנו מודדים ∆H.
את Q נחשב לפי הנוסחה: .
חום סגולי של מים  את מס' מולי האוריאה ישבנו לפי חלוקת המסה במסה המולרית של האוריאה:  1.  2.   3.                                                                                             ß להלן טבלה המתארת את החישובים שבוצעו ע"פ הנתונים:
 1.

2 .

3 .
חלק ב' – קביעת ה- K. ה- Keq המתקבל מתוצאות הניסוי מס' מנת אוריאה כמות האוריאה (גר') טמפ' מים (צלזיוס) נפח מים להמסה (סמ"ק) נפח תמיסה (סמ"ק) Keq
1
3 .049
2 3
2 .2
7
2 3.07M
2
4 .0014
2 4
4
8  16.65M
3
4 .943
2 4.7
6
1 1
 13.72M חישוב מולי האוריאה לפי הנוסחה:                                 כש-       חישוב ריכוז האוריאה לפי הנוסחה:      חישוב Keq התבצע לפי הנוסחה  . השתמשנו גם בחישוב ריכוז המים מכיוון שהתמיסה מאד מרוכזת.  נוסחה מפורטת יותר תבהיר איך השתמשנו בנתונים בטבלה כי לחשב keq:
                                                                                 ß מנה מס' 1:        מנה מס' 2:    מנה מס' 3:                             עיבוד תוצאות חישוב  לכל מס' מנת אוריאה על- פי -:
.

1 .
2.
3 . חישוב ממוצע של   :  התוצאה שהתקבלה תואמת את הרף העליון של טווח הנתונים:.
ניתן לחשב בנוסף את ממוצע :  .
הטווח בו אמו להיות  לפי הספרות: . הממוצע שקיבלנו נמוך מן הקו התחתון בטווח זה ויתכן כי טעות זאת נובעת במדידות של TΔ  נמוך מדי ובכך  נוצרה גם טעות במדידת Q המשפיע על מדידת .
לפי חישובי הממוצעים של  ושל  ניתן לחשב  על-פי-                   :
על פי הנתונים בספרות הטווח בו אמור להימצא הוא:  . ניתן לראות כי התוצאות שקיבלנו, קרובות אל הטווח התחתון של הנתונים אך אינו תואם. יתכן כי טעות במדידות של Q כפי שהוזכר בסעיף הקודם גרמו לכך גם כאן.
מסקנות מצאנו במהלך הניסוי את קבוע שיווי המשקל ובעזרתו מצאנו את .
מהתוצאות בניסוי ניתן להסיק כי ההמסה קוראת באופן ספונטאני שכן  שהתקבל נמצא בסימן שלילי. מצאנו כי רוב הערכים שהתקבלו ע"י נמצאו קרובים אם לא מדויקים לנתונים בספרות. יתכן שחלק מן השגיאות נבע מאי מדידה נכונה של הפרשי הטמפ' ולבסוף ממוצע  המשפיע על הניסוי כולו שכן רוב החישובים תלויים בנתון זה בצורה זאת או אחרת.
נראה כי כל נתון תלוי במשנהו ולכן טעות בחישוב אחד משפיע באופן ישיר כמעט על שאר החישובים.