Vad är en bombkalorimeter?
Bombkalorimetern är en laboratorieenhet som innehåller en "bomb" eller förbränningskammare - vanligtvis konstruerad av icke-reaktivt rostfritt stål - där en organisk förening konsumeras genom att bränna i syre. Inkluderat är en Dewar-kolv med en viss mängd vatten i vilken bomben är nedslagen. All värme (Q) som genereras genom förbränningen passerar i vattnet vars temperatur (T) stiger och mäts mycket noggrant. Från vikterna, temperaturen och apparatparametrarna kan en exakt värme eller "entalpi" av förbränning (ΔHc) bestämmas. Det värdet kan användas för att utvärdera det konsumerade ämnets strukturella egenskaper.
Volymutvidgning förhindras av den styva bombdesignen, så även om koldioxid och vattenånga produceras genom förbränningen, sker den med konstant volym (V). Eftersom dV = 0 i ekvationen dW = P (dV), där arbetet är W, utförs inget arbete. Eftersom värme (Q) varken kommer in eller lämnar - eftersom allt är inom Dewar-kolven - är processen "adiabatisk", det vill säga dQ = 0. Detta betyder ΔH c = C v ΔT, där C v är värmekapaciteten vid konstant volym. Datajustering behövs på grund av egenskaperna för själva bombkalorimetern; det finns värmen som införs genom förbränningen av säkringen som utlöser förbränningen, och det faktum att bombkalorimetern endast fungerar ungefär adiabatiskt.
Bombkalorimetern har ett antal tillämpningar, inklusive både teknisk och industriell användning. Historiskt har i laboratoriet bränts kolväten och kolväterivat i en bombkalorimeter med målet att tilldela bindningsenergier. Anordningen har också använts för att härleda teoretiska stabiliseringsenergier, såsom den för pi-bindningen i aromatiska föreningar. Tillvägagångssättet kan visas för - om inte praktiseras av - studenter, som en del av deras grundutbildning. Industriellt används bombkalorimetern vid testning av drivmedel och sprängämnen, i studien av livsmedel och ämnesomsättning och vid utvärderingen av förbränning och växthusgaser.
Med tanke på exemplet med ett aromatiskt lösningsmedel, bensen (C6H6), finns det sex ekvivalenta kol-kolbindningar och sex ekvivalent kol-väte-bindningar i varje molekyl. Utan begreppet resonans bör kol-kol-bindningarna i bensen till synes vara olika - det borde finnas tre dubbelbindningar och tre enkelbindningar. Bensen ska vara väl representerad av den fiktiva kemikalien 1, 3, 5-cyklohexatrien. Genom att använda en bombkalorimeter ger emellertid den faktiska energin i de sex enhetliga bindningarna en energiförskjutning för bensen jämfört med trienen, på 36 kcal / mol eller 151 kj / mol. Denna energidifferens är bensenens resonansstabiliseringsenergi.