Ahli kimia sering kali perlu mengetahui berapa banyak energi panas yang dilepaskan atau diserap oleh reaksi tertentu. Pengukuran ini membantu mereka lebih memahami mengapa reaksi terjadi dan membantu mereka membuat prediksi yang berguna. Kalorimeter adalah instrumen yang mengukur jumlah panas yang dilepaskan atau diserap oleh isi selama reaksi. Sangat mudah untuk membuat kalorimeter sederhana, tetapi instrumen yang digunakan di laboratorium biasanya lebih presisi.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)
Kalorimeter memungkinkan Anda mengukur jumlah panas dalam suatu reaksi. Keterbatasan utama mereka adalah kehilangan panas ke lingkungan dan pemanasan yang tidak merata.
Fungsi Kalorimeter
Pada dasarnya, kalorimeter mengukur perubahan suhu kalorimeter dan isinya. Setelah kalibrasi kalorimeter, ahli kimia akan memiliki angka yang disebut konstanta kalorimeter, yang menunjukkan berapa banyak suhu kalorimeter berubah per jumlah panas yang ditambahkan. Dengan menggunakan informasi ini dan massa reaktan, ahli kimia dapat menentukan berapa banyak panas yang dilepaskan atau diserap. Sangat penting bahwa kalorimeter meminimalkan laju kehilangan panas ke luar, karena kehilangan panas yang cepat ke udara sekitar akan merusak hasil.
Berbagai Jenis Kalorimeter
Sangat mudah untuk membuat kalorimeter sederhana sendiri. Anda membutuhkan dua cangkir kopi styrofoam, termometer, atau penutup. Kalorimeter cangkir kopi ini sangat andal dan dengan demikian merupakan fitur umum laboratorium kimia sarjana. Laboratorium kimia fisik memiliki instrumen yang lebih canggih seperti "kalorimeter bom". Dalam perangkat ini, reaktan berada di ruang tertutup yang disebut bom. Setelah percikan listrik menyalakannya, perubahan suhu membantu menentukan panas yang hilang atau diperoleh.
Kalibrasi Kalorimeter
Untuk mengkalibrasi kalorimeter, Anda dapat menggunakan proses yang mentransfer sejumlah panas yang diketahui seperti mengukur suhu air panas dan dingin. Misalnya, Anda dapat mencampur air dingin dan panas dalam kalorimeter cangkir kopi Anda. Selanjutnya, Anda mengukur suhu dari waktu ke waktu dan menggunakan regresi linier untuk menghitung "suhu akhir" kalorimeter dan isinya. Mengurangi panas yang diperoleh air dingin dari panas yang hilang oleh air panas menghasilkan panas yang diperoleh kalorimeter. Membagi angka ini dengan perubahan suhu kalorimeter memberikan konstanta kalorimeternya, yang dapat Anda gunakan dalam eksperimen lain.
Keterbatasan Kalorimetri
Tidak ada kalorimeter yang sempurna karena dapat melepaskan panas ke sekelilingnya. Meskipun kalorimeter bom di laboratorium memiliki insulasi untuk meminimalkan kehilangan ini, tidak mungkin untuk menghentikan semua kehilangan panas. Selain itu, reaktan dalam kalorimeter mungkin tidak tercampur dengan baik, yang menyebabkan pemanasan tidak merata dan kemungkinan sumber kesalahan lainnya dalam pengukuran Anda.
Selain kemungkinan sumber kesalahan, batasan lain melibatkan jenis reaksi yang dapat Anda pelajari. Misalnya, Anda mungkin ingin tahu bagaimana dekomposisi TNT melepaskan panas. Reaksi semacam ini tidak mungkin dipelajari dalam kalorimeter cangkir kopi dan bahkan mungkin tidak praktis dalam kalorimeter bom. Atau, reaksi dapat berlangsung sangat lambat seperti oksidasi besi untuk membentuk karat. Reaksi semacam ini akan sangat sulit dipelajari dengan kalorimeter.