Hoe om die kalorie-inhoud van Versus Splenda-suiker te analiseer deur pompkalorimetrie

Het jy al ooit gewonder of Splenda `n kalorievrye versoeter is soos geadverteer? Hierdie artikel sal u spesifieke instruksies gee om `n eksperiment op `n kalorimetriese bom uit te voer en die resultate te analiseer en die kalorie-inhoud van suiwer suiker (sukrose) teenoor Splenda (sucralose) te bepaal.

conținut

Stappe
Wenke

Die kalorimetrie in die pomp tot konstante volume is `n proses wat gebruik word om die energie van die verbrandingsreaksies te bepaal. Die konstante volume van die proses beperk die energie wat in die reaksie op hitte-energie geproduseer word. Die hitte-energie, of entalpie (H), van die reaksie word gegee deur:

ΔH = ΔU (T, V) + Δ (PV) (Vergelyking I.1)

Waar die interne energie, U, `n funksie van temperatuur en volume is, is Δ (PV) die verandering in druk en volume. Die energie word bewaar in geïsoleerde stelsels, die totale ΔU = 0, maar U is `n funksie toestand, wat beteken dat dit slegs afhang van die aanvanklike en finale toestand.

ΔU = 0 = ΔU_f- 〖ΔU〗 _i

wat impliseer

〖ΔU〗 _f = - 〖ΔU〗 _i (vergelyking I.2)

waar

ΔU_f = C_P (T_f-T_i) (Vergelyking I.3)

In watter C_P is die spesifieke hitte van die stelsel. Deur hierdie inligting en die wet van die ideale gas te gebruik om Δ (PV) as RΔ (nT) uit te druk, word die entalpie van die reaksie uitgedruk as

ΔH_i = 〖- C〗 _P (T_f-T_i) + RT_i Δn (Vergelyking I.4)

waar Δn die verandering in die aantal mol gas van produkte na reaktante is.

(Sien Figuur I.1: Kalorimeterbom) ¹

(Sien Figuur I.2: Voltooi kalorimetriese pomp.) ¹

In hierdie eksperiment sal die ΔH van drie verskillende stowwe, sukralose, sukrose en benzoësuur gemeet word met behulp van die bomkalorimeter hierbo.

(Sien Figuur I.3: Molekulêre strukture van: sukrose, sukralose en bensoesuur)

Die analise van bensoesuur word gebruik as kalibrasie van die toestel. Suiker en Splenda ™ is algemene soetmiddels vir kos. Splenda ™ word geadverteer as `n nie-kalorie-versoeter in vergelyking met suiker, dus in hierdie eksperiment sal die hoeveelheid kalorieë wat uit die verbranding van albei monsters voortspruit, ontleed word. Die hipotese is dat Splenda ™ minder energie as suiker sal gee, maar sonder nul kalorieë.

bespreking

Drie chemiese reaksies sal ontleed word om die eksperiment te voltooi. Die verbranding van bensoesuur,

2 C7H6O2 (s) + 15 O2 (g) → 14 CO2 (g) + 6 H2O (l) -

die verbranding van sukrose,

C12H22O11 (s) + 12 O2 (g) → 12 CO2 (g) + 11 H2O (l) -

en die verbranding van sucralose,

C 12 H 19 O 8 Cl 3 (s) + 12 O 2 (g) → 12 CO 2 (g) + 8 H 2 O (1) + 3 HCl (1).

Die doel van hierdie eksperiment was om die kalorimetriese uitslag van die verbranding van Splenda ™ (of sucralose) teenoor sukrose te bepaal. Splenda ™ geadverteer as `n no-kalorie versoeter egter eksperimentele resultate dui daarop dat sucralose is ongeveer 2,5 keer die bedrag van kalorieë as sukrose, of suiker suiwer. As gevolg van die groot foutmarge van hierdie waardes, kan die kalorie-inhoud van sukralose egter hoogstens die helfte van dié van suiker wees. Literatuur oor die onderwerp dui daarop dat die kalorie-inhoud van sukralose relatief dieselfde as dié van suiker moet wees. Die struktuur is die hoofverskil tussen hierdie twee verbindings. Daarom is dit logies om aan te neem dat die molekulêre struktuur `n beduidende faktor is in die energie en hitte van verbranding van elke verbinding. Verskillende bande met verskillende hoeveelhede energie word in die verbrandingsreaksies gebreek. Ons kan dus veronderstel dat die ΔH en ΔE tussen die twee stowwe met `n mate sal verskil. Baie mense sê hulle het die verskil in smaak van Splenda ™ teenoor suiwer suiker opgemerk, terwyl nog `n groot aantal mense nie saamstem nie en geen verskil in smaak sien nie. Die ontbinding van hierdie stowwe in die verbruiksproses is anders en waarskynlik is die smaak anders.

stappe

Meet `n monster van 1,0 gram. Hierdie monster sluit benzoësuur, sucralose of sukrose in.

Gebruik `n tabletpers, druk die monster in die vorm van `n tablet om `n soliede monster van maklike vervoer te verkry. Maak seker dat jy die massa van die monster voor en na opneem, want dit sal tydens die proses verander.

Plaas elke monster in die kalorimeter soos in Figuur I.1 getoon

Meet die siklusskakels in kalorieë en teken die waardes op.

Koppel die smeltdrade so dat hulle niks raak nie, behalwe die monster en geen van die metaalkomponente van die toestel nie. As die smeltbare drade die metaaldele van die monsterplaat raak, sal die stroombaan weg van die monster af wees, wat lei tot `n reaksie sonder verbranding.

Nadat u die pomp gemonteer het, plaas die deksel op die pomp. Druk styf om water te voorkom (in latere stappe) om die pomp in te voer.

Druk die pomp met 0-2 na 2 of 3 atmosfeer, spoel twee keer om `n hoë konsentrasie van O2 te verseker en laat die finale druk in 10 atmosfeer.

Dit meet presies 2,00L gedeïoniseerde water in `n gegradueerde ballon.

Plaas 1,00 liter water in die kalorimeterkuvette. Hierdie water dien as `n termiese isolator in die eksperiment en absorbeer die hitte wat deur die ontploffing veroorsaak word.

Laer die emmer aan die buitenste omhulsel van die toestel. Maak seker dit is behoorlik in plek.

Verlaag die pomp noukeurig sodat dit nie die inhoud daarvan kan verander nie. Die monster kan verander in die skottel waar dit geplaas word en mag nie goeie kontak met die drade hê as hierdie stap stadig en versigtig gedoen word nie.

Hou die ontstekingskabels aan die pomp vas.

Voeg die oorblywende water by die emmer.

Voordat jy die ontsteking doen, maak `n hersiening om iets verkeerd op te spoor in die konfigurasie. Die lugborrels wat uit die pomp kom, beteken dat die houer nie behoorlik gesluit is nie.

Plaas die deksel op die kalorimeter en verseël dit.

Hou die rubbervoering vas en begin die enjin. Maak seker dat die motor nie die kante van die emmer of die pomp slaan nie, aangesien dit die sirkulasie van water binne die toerusting kan voorkom. Die water moet sirkuleer om die hitte eweredig te versprei.

Heg die eksterne ontstekingskomponente aan en laat die roerder vir `n paar minute hardloop.

Plaas die GLX sonde.

Voeg die data-opnemer in.

Laat data toe vir `n paar minute om `n stabiele databasis te bekom.

Begin die ontsteking en teken die data op totdat `n databasis weer bereik word nadat die temperatuur verander het. Dit beteken dat die data vir `n paar minute `n finale temperatuur moet bereik. As `n temperatuurverandering nie binne 3 minute na die ontsteking voorkom nie, is daar `n fout in die konfigurasie. Die prosedure moet herhaal word.

Stop die GLX en stoor die lêer na `n geheue.

Demonteer die pomp sorgvuldig.

Meet die lengte van die draad nie verbrand in kalorieë nie. ¹

Herhaal die bogenoemde proses ten minste twee keer, of meer, vir elke materiaal.