Hvordan avgjør man om en reaksjon er endoterm eller eksoterm i et kalorimetrisk eksperiment?

Et kalorimeter er en enhet som nøye måler temperaturen i et isolert system både før og etter at en reaksjon finner sted. Endringen i temperatur forteller oss om termisk energi ble absorbert eller frigitt, og hvor mye. Dette gir oss viktig informasjon om produktene, reaktantene og reaksjonens art.

•••Jupiterimages / Pixland / Getty Images

En endoterm prosess absorberer varme fra omgivelsene, mens en eksoterm prosess frigjør varme i omgivelsene. Tilsetning av varme hjelper sukker og salt til å oppløses i vann. Den reaksjonen er endoterm: Reaktanter + Energi → Produkter. De kjemiske reaksjonene i en lysflamme gir fra seg varme. Disse er eksoterme: Reaktanter → Produkt + Energi.

Kalorimetrieksperimenter måler mengden termisk energi oppnådd eller tapt under en reaksjon ved å måle temperaturen før og etter. Basert på temperaturendringen, massene av stoffene og utstyret, og en annen egenskap kalt Varmekapasitet (som kan være forskjellig for hver komponent), beregner man endringen i termisk energi som skjedde under reaksjonen. Hvis endringen er positiv, ble termisk energi frigjort, og prosessen er eksoterm. Hvis endringen er negativ, ble termisk energi absorbert, og prosessen er endoterm.

Et kalorimeter er en lukket, isolert beholder der den kjemiske reaksjonen foregår i et isolert miljø. Kalorimeteret inkluderer også en måte å måle temperaturen før og etter reaksjonen. Det er to hovedtyper av kalorimetre: kalorimetre med konstant trykk og kalorimetre med konstant volum. En isoporskål med lokk og termometer gjør et grunnleggende konstant trykk kalorimeter nyttig for hjemmeeksperimenter. Reaksjonen er alltid ved atmosfærisk trykk. Et bombekalorimeter med konstant volum er mer komplisert. Reaksjonen foregår i en tettvegget, forseglet beholder som er nedsenket i et isolert vannbad.

•••Goodshoot / Goodshoot / Getty Images

Kaloriene i matvarer kan bestemmes ved å brenne dem i et bomberkalorimeter. Matprøven som skal måles, plasseres i det indre kammeret, som er fylt med oksygen og har et varmeelement som vil antenne prøven. Fordi vi bruker mat for å få energi, må prosessen med å brenne dem frigjøre energi - de er eksoterme. Følgelig vil temperaturen være høyere etterpå enn på forhånd. Et annet eksempel på en eksoterm reaksjon er hva som skjer i en øyeblikkelig varmepakke.

•••Thinkstock / Stockbyte / Getty Images

Mange har utført eksperimentet der du blander natron og eddik sammen og får en spennende reaksjon. Denne reaksjonen er endoterm. Det ville ikke være vanskelig å teste dette i et enkelt kalorimeter for hjemmet. Det motsatte av øyeblikkelig varme pakker er øyeblikkelige kalde pakker, som ofte finnes i førstehjelpssett og bruker endotermiske reaksjoner.

•••Comstock / Stockbyte / Getty Images

Ordet "reaksjon" i denne artikkelen bør tenkes mer generelt. Faseendringer, slik som vannfrysing eller koking, er fysiske prosesser, ikke kjemiske reaksjoner. Varmen som må tilsettes eller fjernes for å få disse faseendringene til å skje gir oss en viktig fysisk konstant kalt transformasjonsvarmen. Man kan bruke et kalorimeter for å måle dette.