Hvordan bestemmer man, om en reaktion er endoterm eller eksoterm i et kalorimetrisk eksperiment?

En kalorimeter er en enhed, som omhyggeligt måler temperaturen på et isoleret system både før og efter en reaktion finder sted. Temperaturændringen fortæller os, om termisk energi blev absorberet eller frigivet, og hvor meget. Dette giver os vigtige oplysninger om produkterne, reaktanterne og reaktionens art.

Endoterme og eksoterme reaktioner

En endoterm proces absorberer varme fra omgivelserne, mens en eksoterm proces frigiver varme i omgivelser. Tilsætning af varme hjælper sukker og salt opløses i vand. Denne reaktion er endoterm: Reaktanter + Energi → Produkter. De kemiske reaktioner i en lysflamme afgiver varme. Disse er eksoterme: Reaktanter → Produkt + Energi.

Kalorimetri Eksperimenter

Kalorimetri eksperimenter måler mængden af ​​termisk energi opnået eller tabt under en reaktion ved at måle temperaturen før og efter. Baseret på temperaturændringen, masserne af stofferne og udstyret og en anden egenskab kaldet varmekapaciteten (som kan være forskellig for hver komponent) beregnes en ændring i termisk energi, der opstod under reaktionen. Hvis ændringen er positiv, frigives termisk energi, og processen er eksoterm. Hvis ændringen er negativ, absorberes termisk energi, og processen er endoterm.

Typer af kalorimetre

En kalorimeter er en lukket, isoleret beholder, hvor den kemiske reaktion fortsætter i en isoleret miljø. Kalorimeteren indbefatter også en måde at måle temperaturen på før og efter reaktionen. Der er to hovedtyper af kalorimetre: konstante trykkalorimetre og kalorimetre med konstant volumen. En Styrofoam-kop med låg og termometer gør et grundlæggende konstant trykkalorimeter nyttigt til hjemmeforsøg. Reaktionen er altid ved atmosfærisk tryk. En konstant volumen bomber kalorimeter er mere kompliceret. Reaktionen finder sted i en tykvægget forseglet beholder, der er nedsænket i et isoleret vandbad.

Eksempler: Eksotermisk

Kalorierne i fødevarer kan bestemmes ved at brænde dem i en bomberkalorimeter . Den fødevareprøve, der måles, placeres i det indre kammer, som er fyldt med ilt og har et varmeelement, som vil antænde prøven. Fordi vi bruger mad til at få energi, skal processen med at brænde dem frigive energi - de er eksoterme. Derfor vil temperaturen være højere bagefter end på forhånd. Et andet eksempel på en eksoterm reaktion er, hvad der foregår i en øjeblikkelig hot pack.

Eksempler: Endotermisk

Mange mennesker har udført eksperimentet, hvor du blander natron og eddike sammen og få en spændende reaktion . Denne reaktion er endoterm. Det ville ikke være svært at teste dette i en simpel hjemmekalorimeter. Det modsatte af instant hot packs er instant cold packs, som ofte findes i førstehjælpskits og bruger endoterme reaktioner.

Fysiske vs kemiske processer

Ordet "reaktion" i denne artikel bør virkelig tænkes mere generelt. Faseændringer, såsom vandfrysning eller kogning, er fysiske processer, ikke kemiske reaktioner. Varmen, der skal til for at blive tilføjet eller fjernet for at gøre disse faseændringer skete, giver os en vigtig fysisk konstant kaldet transformationsvarmen. Man kan bruge en kalorimeter til at måle dette.