Jak lze určit, zda je reakce v kalorimetrickém experimentu endotermická nebo exotermická?

Kalorimetr je zařízení, které pečlivě měří teplotu izolovaného systému před i po reakci. Změna teploty nám říká, zda byla tepelná energie absorbována nebo uvolněna a kolik. To nám dává důležité informace o produktech, reaktantech a povaze reakce.

•••Jupiterimages / Pixland / Getty Images

Endotermický proces absorbuje teplo z okolí, zatímco exotermický proces uvolňuje teplo do okolí. Přidáním tepla se cukr a sůl rozpustí ve vodě. Tato reakce je endotermická: Reaktanty + Energie → Produkty. Chemické reakce v plameni svíčky vydávají teplo. Jedná se o exotermní: Reaktanty → Produkt + Energie.

Kalorimetrické experimenty měří množství tepelné energie získané nebo ztracené během reakce měřením teploty před a po. Na základě změny teploty, hmotností látek a zařízení a další vlastnosti zvané tepelná kapacita (který se může u každé složky lišit), vypočítá se změna tepelné energie, ke které došlo během reakce. Pokud je změna pozitivní, uvolnila se tepelná energie a proces je exotermický. Pokud je změna záporná, byla absorbována tepelná energie a proces je endotermický.

Kalorimetr je uzavřená izolovaná nádoba, ve které chemická reakce probíhá v izolovaném prostředí. Kalorimetr také zahrnuje způsob měření teploty před a po reakci. Existují dva hlavní typy kalorimetrů: kalorimetry s konstantním tlakem a kalorimetry s konstantním objemem. Hrnek z polystyrenu s víkem a teploměrem činí základní kalorimetr s konstantním tlakem užitečným pro domácí experimenty. Reakce je vždy za atmosférického tlaku. Kalorimetr s konstantním objemem bomby je složitější. Reakce probíhá v silnostěnné uzavřené nádobě, která je ponořena do izolované vodní lázně.

•••Goodshoot / Goodshoot / Getty Images

Kalorií v potravinách lze určit jejich spalováním v bombovém kalorimetru. Vzorek jídla, který se má měřit, se umístí do vnitřní komory, která je naplněna kyslíkem a má topný článek, který vzorek zapálí. Protože používáme potraviny k získávání energie, proces jejich spalování musí uvolňovat energii - jsou exotermické. Následně bude teplota poté vyšší než dříve. Dalším příkladem exotermické reakce je to, co probíhá v horkém balení.

•••Thinkstock / Stockbyte / Getty Images

Mnoho lidí provedlo experiment, při kterém smícháte sódu a ocet a získáte vzrušující reakci. Tato reakce je endotermická. Nebylo by těžké to otestovat v jednoduchém domácím kalorimetru. Opakem okamžitých horkých balíčků jsou okamžité studené balíčky, které se často nacházejí v lékárničkách a používají endotermické reakce.

•••Comstock / Stockbyte / Getty Images

Slovo „reakce“ v tomto článku by mělo být považováno za obecnější. Fázové změny, jako je zmrazování nebo vaření vody, jsou fyzikální procesy, nikoli chemické reakce. Teplo, které je třeba přidat nebo odebrat, aby došlo k těmto fázovým změnám, nám dává důležitou fyzikální konstantu zvanou teplo transformace. K měření lze použít kalorimetr.