■第一章　目的と理論

［目的］
塩酸と水酸化ナトリウムの中和熱を、ベックマン温度計を用いて求める。


(３.４MB)
［理論］
全ての塩類は溶媒に溶解するとき、周囲と熱の授受を行う。
このように、熱量の出入りがあるとき、この反応系全体が外部と熱的に遮断されている場合には、温度はこの系に独特な定数（熱容量）と熱量変化との積に比例して変化し、
　　　ΔＨ＝Ｗ・ΔＴ　　　・・・（1）
が成立する。
ここで、Ｗ は熱容量で、これに等しい熱容量をもつ水の質量で表し”水当量”という。
さて、Ｗ が既知の場合には、ある化学変化が起こり熱量変化がある場合、これに比例する温度変化 ΔＴ が実測され、直ちに熱量変化 ΔＨ が計算される。
次に、酸と塩基の中和反応は、温度上昇に伴う発熱反応であり、酸ＨＡと塩基ＢＯＨ間の中和反応は、イオン反応で表すと、次のようになる。

　　ＨＡ　→　Ｈ^＋　　＋　　Ａ^-
　　　　　　　＋　　　　　＋
　　　　　　　ＯＨ⁻　＋　　Ｂ⁺
　　　　　　　‖　　　　　‖
　　　　　　　Ｈ₂Ｏ　　　　 ＡＢ

塩ＡＢは多く完全解離し、中和分子と生成する。一般に水が反応主生成物である。
最初の酸、及び塩基が完全解離している溶液間で中和反応を行うと、次式のように1molの水素イオンと1molの水酸化物イオンから1molの水が生成する。

　Ｈ^＋　＋　ＯＨ⁻　→　Ｈ₂Ｏ　＋　13800 cal　　・・・（2）

すなわち、13800cal がその中和熱である。
実験の要点は、測定に用いる装置（カロリーメーター）の特有の水当量 Ｗ が既知の場合に、温度変化ΔＴを測定することが出来ることである。

この実験は、２つの点に分かれている。
・電気的加熱によって、熱量を加えカロリーメーターの水当量を測定する。
・中和熱を測定する。
いずれも式（1）を基本とするが、最初の場合は、ΔＨを電気的に与えた熱量Ｑに置き換え、Ｑは次式で与えられる。

　Ｑ＝Ｉ²・Ｒ・Ｓ／4.183
　　＝Ｅ・Ｉ・Ｓ／4.183　　・・・（3）

ここで、Ｉは所要電流[アンペア]、Ｒは加熱体の抵抗[オーム]、Ｅは加熱体の端子電圧[ボルト]、Ｓは電流を流した時間[秒]である。
実際の測定値からの計算は、温度上昇を時間に対してプロットし、温度 - 時間曲線を描き、この曲線の比較的直線の部分を選び、近接した2点を曲線上に取る。
この点に相当する温度をそれぞれＴ₁､Ｔ₂、時間をｔ₁､ｔ₂とし、ΔＴ=Ｔ₂-Ｔ₁　Ｓ=ｔ₂-ｔ₁　とする。