Bomkalorimetrie

Bomkalorimetrie is 'n metode om die verbrandingswarmte van 'n chemiese stof te meet.

Skema van 'n bomkalorimeter

Die apparaat bestaan uit 'n silinder van staal met 'n deksel dat daarop geskroef kan word. Die silinder (die bom) kan gevul word met suiwere suurstof, gewoonlik met 'n druk van 25 Atm. Deur die deksel steek twee elektrode. In een daarvan is 'n bakkie bevestig met daarin 'n geperste tablet van die chemiese stof. Gewoonlik weeg die 1-1.6 gram. Die elektrodes word verbind deur 'n dun ysterdraadjie wat met 'n skerp punt op die tablet rus. 'n Elektriese stroom word deur die draadjie gevoer wat roodgloeiend word en die verbranding ontsteek. Die stof verbrand in 'n ontploffing en die verbrandingswarmte word vrygestel. Die bom bevind hom in 'n waterbad met gewoonlik presies twee liter gedemineraliseerde water. Die temperatuur van die water word dopgehou deur 'n termokoppel wat met 'n rekenaar verbind is. Die verskil in temperatuur ΔT voor en ná die ontploffing is 'n maat vir die verbrandingsenergie van die chemiese reaksie.

Yking

By die meting word die volume van die bom konstant gehou en wat gemeet word is Δ_rU die verandering in die interne energie van die reaksie. Dit kan verkry word uit die temperatuurverandering:

${\displaystyle {\Delta }_{r}U=C\Delta T}$

C is die warmtekapasiteit van die heel sisteem. Daarvan is die kapasiteit van die water die grootste aandeel, maar die bom, die elektrodes ens. dra ook by. Die waarde van C kan egter deur yking bepaal word. Dit kan gedoen word deur 'n ykstof soos bensoësuur te verbrand waarvan die molêre verbrandingsentalpie Δ_rH in die literatuur bekend is.

Die verskille tussen Δ_rU en Δ_rH is gewoonlik nie groot nie en kan geskat word deur te kyk na die gebalanseerde reaksievergelying:

${\displaystyle C_{7}H_{6}O_{2}+3.5O_{2}(gas)\to 3H_{2}O(vl.)+2CO_{2}(gas)}$

Die aantal mole gas verminder van 3.5 na 2 mol (vir 1 mol brandstof) in hierdie reaksie, en dat wil in hierdie geval sê dat:

${\displaystyle {\Delta }_{r}H={\Delta }_{r}U+RT{\Delta }_{r}n_{gas}={\Delta }_{r}U-1.5RT}$

Uit die ykproef en die literatuurwaarde kan C vir die instrument bepaal word en daarmee onbekende stowwe gemeet word.