Kas yra bombos kalorimetras?

Bombos kalorimetras yra laboratorinis prietaisas, kuriame yra „bomba“ arba degimo kamera, paprastai pagaminta iš nereaguojančio nerūdijančio plieno, kurioje organinis junginys sunaudojamas degant deguonyje. Komplekte yra Dewar kolba, kurioje yra tam tikras vandens kiekis, į kurį panardinama bomba. Visa degimo metu susidaranti šiluma (Q) patenka į vandenį, kurio temperatūra (T) pakyla ir yra labai kruopščiai matuojama. Iš svorių, temperatūrų ir aparato parametrų galima nustatyti tikslią degimo šilumą arba „entalpiją“ (ΔHc). Ta vertė gali būti naudojama suvartotos medžiagos struktūrinėms savybėms įvertinti.

Tūrio padidėjimas neleidžiamas dėl standžios bombos konstrukcijos, todėl, nors degant susidaro anglies dioksidas ir vandens garai, jis vyksta esant pastoviam tūriui (V). Kadangi dV=0 lygtyje dW=P(dV), kur darbas yra W, tai neatlikto darbo. Be to, kai šiluma (Q) nei patenka, nei išeina – kadangi viskas yra Dewar kolboje – procesas yra „adiabatinis“, tai yra, dQ=0. Tai reiškia ΔHc = CvΔT, kur Cv yra šilumos talpa esant pastoviam tūriui. Duomenų koregavimas reikalingas dėl paties bombos kalorimetro ypatybių; yra šiluma, atsirandanti degant saugikliui, sukeliančiam degimą, ir tai, kad bombos kalorimetras veikia tik maždaug adiabatiškai.

Bombos kalorimetras turi daugybę pritaikymų, įskaitant tiek techninį, tiek pramoninį. Istoriškai laboratorijoje angliavandeniliai ir angliavandenilių dariniai buvo deginami bombos kalorimetre, siekiant priskirti ryšių energiją. Prietaisas taip pat buvo naudojamas teorinei stabilizavimo energijai gauti, pvz., Pi-jungties aromatiniuose junginiuose. Ši procedūra gali būti parodyta studentams, jei jų nepraktikuoja, kaip dalį jų kolegijos bakalauro studijų. Pramoniniu požiūriu bombos kalorimetras naudojamas tiriant raketinius ir sprogmenis, tiriant maistą ir medžiagų apykaitą bei vertinant deginimą ir šiltnamio efektą sukeliančias dujas.

Atsižvelgiant į vieno aromatinio tirpiklio, benzeno (C6H6) pavyzdį, kiekvienoje molekulėje yra šeši ekvivalentiniai anglies-anglies ryšiai ir šeši ekvivalentiniai anglies-vandenilio ryšiai. Be rezonanso sąvokos, anglies ir anglies ryšiai benzene turėtų būti kitokie – turėtų būti trys dvigubos jungtys ir trys viengubos jungtys. Benzeną turėtų gerai reprezentuoti išgalvota cheminė medžiaga 1, 3, 5-cikloheksatrienas. Tačiau naudojant bombos kalorimetrą, faktinė šešių vienodų jungčių energija suteikia benzeno energijos skirtumą, palyginti su trienu, 36 kcal/mol arba 151 kj/mol. Šis energijos skirtumas yra benzeno rezonanso stabilizavimo energija.