Co je kalorimetr bomby?
Kalorimetr bomby je laboratorní zařízení, které obsahuje „bombu“ nebo spalovací komoru - obvykle konstruovanou z nereaktivní nerezové oceli - ve které je organická sloučenina spotřebována spálením kyslíku. Zahrnuta je Dewarova baňka obsahující specifické množství vody, ve které je bomba ponořena. Veškeré teplo (Q) vytvářené spalováním prochází do vody, jejíž teplota (T) stoupá a je velmi pečlivě změřena. Z hmotností, teplot a parametrů přístroje lze určit přesné teplo nebo „entalpii“ spalování (ΔH c ). Tuto hodnotu lze použít k vyhodnocení strukturních vlastností spotřebované látky.
Expanze objemu je zabráněno konstrukcí tuhé bomby, takže i když se spalováním vytváří oxid uhličitý a vodní pára, vyskytuje se při konstantním objemu (V). Protože dV = 0 v rovnici dW = P (dV), kde je práce W, není prováděna žádná práce. Protože teplo (Q) ani nevstoupí ani neopustí - protože je vše v Dewarově baňce - proces je „adiabatický“, tj. DQ = 0. To znamená ΔH c = Cv ΔT, kde Cv je tepelná kapacita při konstantním objemu. Úprava údajů je nutná kvůli vlastnostem samotného kalorimetru bomby; je zde teplo přiváděné spálením pojistky, které spouští spalování, a skutečnost, že kalorimetr bomby funguje jen přibližně adiabaticky.
Kalorimetr bomby má řadu aplikací, včetně technického i průmyslového využití. Historicky byly v laboratoři spalovány uhlovodíky a deriváty uhlovodíků v kalorimetru bomby s cílem přiřadit energii vazby. Zařízení bylo také použito k odvození teoretických stabilizačních energií, jako je energie p-vazby v aromatických sloučeninách. Tento postup může být studentům prokázán - není-li praktikován - jako součást jejich vysokoškolské výuky. Průmyslově je kalorimetr bomb používán při testování pohonných hmot a výbušnin, při studiu potravin a metabolismu a při hodnocení spalování a skleníkových plynů.
Pokud jde o příklad jednoho aromatického rozpouštědla, benzenu (C6H6), je v každé molekule šest ekvivalentních vazeb uhlík-uhlík a šest ekvivalentních vazeb uhlík-vodík. Bez pojmu rezonance by se vazby uhlík-uhlík v benzenu měly zdát jinak - měly by existovat tři dvojné a tři jednoduché vazby. Benzen by měl být dobře reprezentován fiktivní chemickou látkou 1, 3, 5-cyklohexatrienu. Použitím kalorimetru bomby však skutečná energie šesti stejných vazeb dává rozdíl energie pro benzen ve srovnání s trienem, 36 kcal / mol nebo 151 kj / mol. Tento energetický rozdíl je benzenovou rezonanční stabilizační energií.