Was ist ein Bombenkalorimeter?
Der Bombenkalorimeter ist ein Laborgerät, das eine „Bombe“ oder eine Verbrennungskammer enthält-die normalerweise aus nicht reaktivem Edelstahl bestand-, bei dem eine organische Verbindung durch Verbrennen in Sauerstoff verbraucht wird. Eingeschlossen ist ein Dewar -Kolben, der eine bestimmte Menge Wasser hält, in der die Bombe eingetaucht ist. Die gesamte durch die Verbrennung erzeugte Wärme (q) geht in das Wasser ein, dessen Temperatur (T) steigt und sehr sorgfältig gemessen wird. Aus den Gewichten können Temperaturen und Geräteparameter eine genaue Wärme oder eine „Enthalpie“ der Verbrennung (ΔH c ) bestimmt werden. Dieser Wert kann verwendet werden, um die strukturellen Eigenschaften der verbrauchten Substanz zu bewerten.
Volumenausdehnung wird durch das starre Bombendesign verhindert. Obwohl Kohlendioxid und Wasserdampf durch die Verbrennung erzeugt werden, tritt er bei konstantem Volumen auf (V). Da DV = 0 in der Gleichung DW = P (DV), wo die Arbeit W ist, werden keine Arbeiten durchgeführt. Auch als Hitze (q) tritt weder ein noch verlässt - da alles w istDer Dewar -Kolben - der Prozess ist „adiabatisch“, dh DQ = 0. Dies bedeutet ΔH c = c v δt, wobei c v die Wärmekapazität bei konstantem Volumen ist. Die Datenanpassung ist aufgrund der Eigenschaften des Bombenkalorimeters selbst erforderlich. Es gibt die Wärme, die durch das Verbrennen der Verbrennung der Sicherungsauslöser eingeführt wird, und die Tatsache, dass die Bombenkalorimeter nur adiabatisch funktioniert.
Der Bombenkalorimeter verfügt über eine Reihe von Anwendungen, einschließlich technischer und industrieller Anwendungen. In der Vergangenheit wurden im Labor in einem Bombenkalorimeter Kohlenwasserstoffe und Kohlenwasserstoffderivate mit dem Ziel, Bond -Energien zuzuweisen, verbrannt. Das Gerät wurde auch verwendet, um theoretische Stabilisierungsenergien wie das der PI-Bindungen in aromatischen Verbindungen abzuleiten. Das Verfahren kann demonstriert werden, wenn - wenn auch nicht von Studenten praktiziert wird, als Teil vonihr Unterricht im Grundstudium. Industriell wird der Bombenkalorimeter bei den Tests von Treibmitteln und Sprengstoff, bei der Untersuchung von Lebensmitteln und Stoffwechsel sowie bei der Bewertung von Verbrennung und Treibhausgasen verwendet.
In Anbetracht des Beispiels eines aromatischen Lösungsmittels, Benzol (C 6 H 6 ), gibt es in jedem Molekül sechs äquivalente Kohlenstoffkohlenstoffbindungen und sechs äquivalente Kohlenstoffhydrogenbindungen. Ohne das Konzept der Resonanz sollten die Kohlenstoffkohlenstoffbindungen in Benzol anscheinend anders sein-es sollten drei Doppelbindungen und drei einzelne Bindungen geben. Benzol sollte gut durch die fiktive Chemikalie 1, 3, 5-Cyclohexatrien dargestellt werden. Durch die Verwendung eines Bombenkalorimeters ergibt die tatsächliche Energie der sechs gleichmäßigen Bindungen jedoch eine Energiedifferenz für Benzol im Vergleich zur Dreie von 36 kcal/mol oder 151 kJ/mol. Diese Energiedifferenz ist Benzoles Resonanzstabilisierungsenergie.