¿Qué es un calorímetro de bomba?
El calorímetro de la bomba es un dispositivo de laboratorio que contiene una "bomba" o una cámara de combustión, generalmente construida con acero inoxidable no reactivo, en el que se consume un compuesto orgánico al quemar en oxígeno. Se incluye un matraz dewar que contiene una cantidad específica de agua en la que se sumerge la bomba. Todo el calor (Q) generado por la combustión pasa al agua, cuya temperatura (t) aumenta, y se mide con mucho cuidado. A partir de los pesos, las temperaturas y los parámetros del aparato, se puede determinar un calor preciso o "entalpía" de combustión (ΔH C ). Ese valor puede usarse para evaluar las propiedades estructurales de la sustancia consumida.
La expansión del volumen es evitada por el diseño rígido de la bomba, por lo que a pesar de que el dióxido de carbono y el vapor de agua son producidos por la combustión, ocurre a volumen constante (V). Como dv = 0 en la ecuación dw = p (dv), donde el trabajo es w, no se realiza trabajo. Además, como el calor (q) no entra ni se va, ya que todo es wEn el matraz de dewar: el proceso es "adiabático", es decir, dq = 0. Esto significa ΔH C = C V Δt, donde C V es la capacidad de calor a volumen constante. El ajuste de datos es necesario debido a las características del calorímetro de bombas en sí; Existe el calor introducido por la quema de la combustión que desencadena el fusible y el hecho de que el calorímetro de bombas solo funciona aproximadamente adiabáticamente.
El calorímetro de la bomba tiene una serie de aplicaciones, incluidos usos técnicos e industriales. Históricamente, en el laboratorio, los hidrocarburos y los derivados de hidrocarburos se han quemado en un calorímetro de bombas con el objetivo de asignar energías de enlace. El dispositivo también se ha utilizado para derivar energías de estabilización teórica, como la del enlace PI en compuestos aromáticos. El procedimiento puede demostrarse a los estudiantes, si no practicado, como parte desu instrucción universitaria de pregrado. Industrialmente, el calorímetro de la bomba se usa en la prueba de propulsores y explosivos, en el estudio de alimentos y metabolismo, y en la evaluación de la incineración y los gases de efecto invernadero.
Teniendo en cuenta el ejemplo de un disolvente aromático, benceno (c 6 h 6 ), hay seis enlaces de carbono de carbono equivalentes y seis enlaces de hidrógeno de carbono equivalentes en cada molécula. Sin el concepto de resonancia, los enlaces de carbono-carbono en el benceno deberían ser diferentes: debería haber tres enlaces dobles y tres enlaces individuales. El benceno debe estar bien representado por el químico ficticio 1, 3, 5-ciclohexatrieno. Sin embargo, mediante el uso de un calorímetro de bomba, la energía real de los seis enlaces uniformes da una diferencia de energía para el benceno en comparación con el trieno, de 36 kcal/mol o 151 kJ/mol. Esta diferencia de energía es la energía de estabilización de resonancia de benceno.