Chemici moeten vaak weten hoeveel warmte-energie een bepaalde reactie afgeeft of absorbeert. Deze meting helpt hen meer te begrijpen over waarom de reactie plaatsvindt en helpt hen om nuttige voorspellingen te doen. Calorimeters zijn instrumenten die de hoeveelheid warmte meten die wordt afgegeven of wordt opgenomen door de inhoud tijdens een reactie. Het is eenvoudig om een ​​eenvoudige calorimeter te maken, maar de instrumenten die in laboratoria worden gebruikt, zijn doorgaans nauwkeuriger.

TL; DR (te lang; heeft niet gelezen)

Met calorimeters kunt u de hoeveelheid meten. warmte in een reactie. Hun belangrijkste beperkingen zijn het verliezen van warmte aan het milieu en ongelijkmatige verwarming.

De functies van een calorimeter

Kort gezegd meet een calorimeter de verandering in temperatuur van de calorimeter en de inhoud ervan. Na de calorimeter-kalibratie heeft de chemicus al een nummer dat de calorimeterconstante wordt genoemd, die aangeeft hoeveel de temperatuur van de calorimeter verandert per hoeveelheid toegevoegde warmte. Met behulp van deze informatie en de massa van de reactanten kan de chemicus bepalen hoeveel warmte wordt afgegeven of geabsorbeerd. Het is belangrijk dat de calorimeter de snelheid van warmteverlies naar buiten minimaliseert, aangezien snel warmteverlies naar de omringende lucht de resultaten zou schaden.

Verschillende soorten calorimeters

Eenvoudig een eenvoudig maken calorimeter zelf. U hebt twee piepschuimkoffiekoppen, een thermometer of een deksel nodig. Deze caloriemeter voor koffiekopjes is verrassend betrouwbaar en is daarom een ​​veelvoorkomend kenmerk van de chemielaboratoria. Fysisch-chemische laboratoria hebben meer geavanceerde instrumenten zoals "bomb calorimeters". In deze apparaten bevinden de reactanten zich in een afgesloten kamer die de bom wordt genoemd. Nadat een elektrische vonk ze heeft ontstoken, helpt de verandering in temperatuur om de verloren of gewonnen warmte te bepalen.

Kalibratie van een calorimeter

Om een ​​calorimeter te kalibreren, kunt u een proces gebruiken dat een bekende hoeveelheid overdraagt van warmte zoals het meten van de temperatuur van sommige warm en koud water. U kunt bijvoorbeeld koud en warm water in uw koffiekop-calorimeter mengen. Vervolgens meet u de temperatuur in de tijd en gebruikt u lineaire regressie om de "eindtemperatuur" van de calorimeter en de inhoud ervan te berekenen. Het aftrekken van de warmte die wordt verkregen door het koude water van de warmte die verloren gaat door het hete water, levert de warmte op die wordt verkregen door de calorimeter. Door deze figuur te delen door de temperatuurverandering van de calorimeter, wordt de calorimeter constant, die u in andere experimenten kunt gebruiken.

Beperkingen van calorimetrie

Geen enkele calorimeter is perfect omdat deze warmte kan verliezen aan zijn omgeving . Hoewel bomcalorimeters in laboratoria isolatie hebben om deze verliezen te minimaliseren, is het onmogelijk om al het warmteverlies te stoppen. Bovendien zijn de reagentia in de calorimeter mogelijk niet goed gemengd, wat leidt tot ongelijkmatige verwarming en een andere mogelijke bron van fouten in uw metingen.

Naast mogelijke oorzaken van fouten, omvat een andere beperking de soorten reacties die u uitvoert. kan studeren. U wilt bijvoorbeeld weten hoe de ontleding van TNT warmte afgeeft. Dit soort reactie zou onmogelijk te bestuderen zijn in een koffiekop-calorimeter en zou zelfs niet praktisch zijn in een bomcalorimeter. Als alternatief kan een reactie zeer langzaam plaatsvinden, zoals de oxidatie van ijzer om roest te vormen. Dit soort reactie zou erg moeilijk zijn om te bestuderen met een calorimeter.