O que é um calorímetro de bomba?

O calorímetro da bomba é um dispositivo de laboratório que contém uma "bomba" ou câmara de combustão-geralmente construída de aço inoxidável não reativo-no qual um composto orgânico é consumido pela queima de oxigênio. Incluído está um frasco de dewar com uma quantidade específica de água na qual a bomba é submersa. Todo o calor (q) gerado pela combustão passa para a água, cuja temperatura (t) aumenta e é medida com muito cuidado. A partir dos pesos, temperaturas e parâmetros de aparelhos, pode ser determinado um calor preciso ou "entalpia" da combustão (ΔH c ). Esse valor pode ser usado para avaliar as propriedades estruturais da substância consumida. A expansão do volume

é impedida pelo projeto rígido da bomba, portanto, embora o dióxido de carbono e o vapor de água sejam produzidos pela combustão, ocorre em volume constante (V). Como dv = 0 na equação dw = p (dv), onde o trabalho é w, não há trabalho realizado. Além disso, como o calor (q) não entra nem sai - já que tudo é wIthin o balão de dewar - o processo é "adiabático", ou seja, dq = 0. Isso significa ΔH C = C _{V ΔT, onde C é a capacidade de calor em volume constante. O ajuste dos dados é necessário devido às características do próprio calorímetro da bomba; Há o calor introduzido pela queima da combustão desencadeadora do fusível e pelo fato de que o calorímetro da bomba funciona apenas aproximadamente adiabaticamente.}

O calorímetro da bomba possui várias aplicações, incluindo usos técnicos e industriais. Historicamente, no laboratório, hidrocarbonetos e derivados de hidrocarbonetos foram queimados em um calorímetro de bomba com o objetivo de atribuir energias de títulos. O dispositivo também foi usado para derivar energias de estabilização teórica, como a do liga PI em compostos aromáticos. O procedimento pode ser demonstrado a - se não praticado por - estudantes, como parte desuas instruções de graduação na faculdade. Industrialmente, o calorímetro da bomba é usado no teste de propulsores e explosivos, no estudo de alimentos e metabolismo e na avaliação da incineração e dos gases de efeito estufa.

Considerando o exemplo de um solvente aromático, benzeno (C ₆ H ₆ ), existem seis ligações equivalentes de carbono carbono e seis ligações de carbono-hidrogênio equivalentes em cada molécula. Sem o conceito de ressonância, as ligações carbono-carbono no benzeno devem ser aparentemente diferentes-deve haver três ligações duplas e três ligações únicas. O benzeno deve ser bem representado pelos produtos químicos 1, 3, 5-ciclohexatrieno fictício. Através do uso de um calorímetro de bomba, no entanto, a energia real das seis ligações uniformes fornece uma diferença de energia para o benzeno em comparação com o trieneno, de 36 kcal/mol ou 151 kJ/mol. Essa diferença de energia é a energia de estabilização de ressonância do benzeno.