Hva er en bombe kalorimeter?

Bombekalorimeteret er et laboratorieutstyr som inneholder en "bombe" eller forbrenningskammer - vanligvis konstruert av ikke-reaktivt rustfritt stål - hvor en organisk forbindelse forbrukes ved å forbrenne oksygen. Inkludert er en Dewar-kolbe som inneholder en bestemt mengde vann som bomben er nedsenket i. All varmen (Q) som genereres ved forbrenningen passerer i vannet, hvis temperatur (T) stiger, og måles meget nøye. Fra vekter, temperaturer og apparatparametere, kan en nøyaktig varme eller "entalpi" av forbrenning (ΔH _c ) bestemmes. Denne verdien kan brukes til å evaluere strukturelle egenskaper for det forbrukte stoffet.

Volumutvidelse forhindres av den stive bombeutformingen, så selv om karbondioksid og vanndamp produseres ved forbrenningen, oppstår det med konstant volum (V). Siden dV = 0 i ligningen dW = P (dV), der arbeid er W, utføres det ikke noe arbeid. Ettersom varme (Q) verken kommer inn eller forlater - siden alt er i Dewar-kolben - er prosessen "adiabatisk", det vil si dQ = 0. Dette betyr ΔH _c = C _v ΔT, hvor C _v er varmekapasiteten ved konstant volum. Datatilpasning er nødvendig på grunn av egenskapene til selve bombekalorimeteret; det er varmen som blir introdusert ved brenningen av sikringen som utløser forbrenning, og det faktum at bombekalorimeteret bare fungerer omtrent adiabatisk.

Bombekalorimeteret har en rekke bruksområder, inkludert både teknisk og industriell bruk. Historisk sett har hydrokarboner og hydrokarbonderivater blitt brent i laboratoriet i et bombekalorimeter med målet å tilordne bindingsenergier. Innretningen har også blitt brukt til å utlede teoretiske stabiliseringsenergier, så som den for pi-bindingen i aromatiske forbindelser. Fremgangsmåten kan demonstreres for - hvis ikke praktisert av - studenter, som en del av studiene. Industrielt brukes bomkalorimeteret i testing av drivmidler og eksplosiver, i studiet av matvarer og stoffskifte, og i evalueringen av forbrenning og klimagasser.

Tatt i betraktning eksemplet med ett aromatisk løsningsmiddel, benzen (C6H6), er det seks ekvivalente karbon-karbonbindinger og seks ekvivalente karbon-hydrogenbindinger i hvert molekyl. Uten konseptet resonans, bør karbon-karbonbindingen i benzen tilsynelatende være annerledes - det bør være tre dobbeltbindinger og tre enkeltbindinger. Benzen skal være godt representert av den fiktive kjemiske 1, 3, 5-cyclohexatriene. Gjennom bruk av en bombe-kalorimeter gir imidlertid den faktiske energien i de seks ensartede bindinger en energiforskjell for benzen sammenlignet med trienen, på 36 kcal / mol eller 151 kj / mol. Denne energiforskjellen er benzenens resonansstabiliseringsenergi.