Een calorimeter is een apparaat dat de temperatuur van een geïsoleerd systeem zorgvuldig meet, zowel voor als nadat een reactie plaatsvindt. De verandering in temperatuur vertelt ons of thermische energie werd geabsorbeerd of vrijgegeven, en hoeveel. Dit geeft ons belangrijke informatie over de producten, reactanten en de aard van de reactie.

Endotherme en exotherme reacties

Een endotherm proces absorbeert warmte van de omgeving, terwijl een exotherm proces warmte afgeeft aan de omgeving. omgeving. Door warmte toe te voegen, lossen suiker en zout op in water. Die reactie is endotherm: reactanten + energie → producten. De chemische reacties in een kaarsvlam geven warmte af. Deze zijn exotherm: Reactanten → Product + Energie.

Calorimetrie-experimenten

Calorimetrie-experimenten meten de hoeveelheid thermische energie die wordt opgedaan of verloren gaat tijdens een reactie door de temperatuur voor en na te meten. Op basis van de temperatuurverandering, de massa's van de stoffen en apparatuur en een andere eigenschap die de warmtecapaciteit wordt genoemd (die voor elke component verschillend kan zijn), berekent men de verandering in thermische energie die tijdens de reactie optrad. Als de verandering positief is, is thermische energie vrijgegeven en het proces is exotherm. Als de verandering negatief is, werd de thermische energie geabsorbeerd en het proces is endotherm.

Typen calorimeters

Een calorimeter is een gesloten, geïsoleerde container waarin de chemische reactie plaatsvindt in een geïsoleerde milieu. De calorimeter bevat ook een manier om de temperatuur voor en na de reactie te meten. Er zijn twee hoofdtypen calorimeters: calorimeters met constante druk en calorimeters met constant volume. Een piepschuimbeker met een deksel en een thermometer maakt een standaard calorimeter met constante druk bruikbaar voor thuisexperimenten. De reactie is altijd op atmosferische druk. Een bomcalorimeter met constant volume is gecompliceerder. De reactie vindt plaats in een dikwandige, afgesloten container die is ondergedompeld in een geïsoleerd waterbad.

Voorbeelden: exotherm

De calorieën in voedingsmiddelen kunnen worden bepaald door ze in een bomcalorimeter te verbranden. . Het te meten voedingsmonster wordt geplaatst in de binnenkamer, die is gevuld met zuurstof en een verwarmingselement heeft dat het monster zal doen ontbranden. Omdat we voedsel gebruiken om energie te krijgen, moet het proces om ze te verbranden energie vrijmaken - ze zijn exotherm. Hierdoor zal de temperatuur daarna hoger zijn dan van tevoren. Een ander voorbeeld van een exotherme reactie is wat zich in een onmiddellijk hot pack afspeelt.

Voorbeelden: endotherm

Veel mensen hebben het experiment uitgevoerd waarbij u baking soda en azijn combineert en een spannende reactie krijgt . Deze reactie is endotherm. Het zou niet moeilijk zijn om dit te testen in een eenvoudige thuiscalorimeter. Het tegenovergestelde van instant hot packs zijn instant cold packs, die vaak worden aangetroffen in EHBO-kits en endotherme reacties gebruiken.

Fysieke versus chemische processen

Het woord 'reactie' in dit artikel moet eigenlijk meer algemeen worden gedacht. Faseveranderingen, zoals bevriezen of koken van water, zijn fysieke processen, geen chemische reacties. De warmte die moet worden toegevoegd of verwijderd om deze faseveranderingen te laten plaatsvinden, geeft ons een belangrijke fysieke constante die we de hitte van transformatie noemen. Je kunt een calorimeter gebruiken om dit te meten.