Wat is een bomcalorimeter?
De bomcalorimeter is een laboratoriumapparaat dat een 'bom' of verbrandingskamer bevat - meestal gemaakt van niet-reactief roestvrij staal - waarin een organische verbinding wordt verbruikt door zuurstof te verbranden. Inbegrepen is een Dewar-fles die een specifieke hoeveelheid water bevat waarin de bom is ondergedompeld. Alle door de verbranding gegenereerde warmte (Q) stroomt in het water, waarvan de temperatuur (T) stijgt, en wordt zeer zorgvuldig gemeten. Uit de gewichten, temperaturen en apparaatparameters kan een nauwkeurige warmte of "enthalpie" van verbranding (ΔH c ) worden bepaald. Die waarde kan worden gebruikt om de structurele eigenschappen van de verbruikte stof te evalueren.
Volume-expansie wordt voorkomen door het stijve bomontwerp, dus hoewel koolstofdioxide en waterdamp worden geproduceerd door de verbranding, vindt dit plaats bij constant volume (V). Aangezien dV = 0 in de vergelijking dW = P (dV), waarbij werk W is, wordt er geen werk uitgevoerd. Omdat warmte (Q) niet binnenkomt of verlaat - omdat alles binnen de Dewar-kolf is - is het proces 'adiabatisch', dat wil zeggen dQ = 0. Dit betekent ΔH c = C v ΔT, waarbij Cv de warmtecapaciteit bij constant volume is. Gegevensaanpassing is nodig vanwege de kenmerken van de bomcalorimeter zelf; er is de hitte die wordt geïntroduceerd door het verbranden van de lont die de verbranding in gang zet, en het feit dat de bomcalorimeter slechts ongeveer adiabatisch werkt.
De bomcalorimeter heeft een aantal toepassingen, waaronder zowel technisch als industrieel gebruik. Historisch gezien zijn in het laboratorium koolwaterstoffen en koolwaterstofderivaten verbrand in een bomcalorimeter met als doel het toewijzen van bindingsenergieën. Het apparaat is ook gebruikt om theoretische stabilisatie-energieën af te leiden, zoals die van de pi-binding in aromatische verbindingen. De procedure kan worden aangetoond aan - als deze niet wordt toegepast door - studenten, als onderdeel van hun bacheloropleiding. Industrieel wordt de bomcalorimeter gebruikt bij het testen van drijfgassen en explosieven, bij de studie van voedsel en metabolisme en bij de evaluatie van verbranding en broeikasgassen.
Beschouw het voorbeeld van één aromatisch oplosmiddel, benzeen (C6H6), er zijn zes equivalente koolstof-koolstofbindingen en zes equivalente koolstof-waterstofbindingen in elk molecuul. Zonder het concept van resonantie zouden de koolstof-koolstofbindingen in benzeen er anders uit moeten zien - er zouden drie dubbele bindingen en drie enkele bindingen moeten zijn. Benzeen moet goed worden weergegeven door de fictieve chemische stof 1, 3, 5-cyclohexatrieen. Door het gebruik van een bomcalorimeter geeft de werkelijke energie van de zes uniforme bindingen echter een energieverschil voor benzeen in vergelijking met het trieen, van 36 kcal / mol of 151 kj / mol. Dit energieverschil is de resonantiestabilisatie-energie van benzeen.