Clases de química

La mayoría de los laboratorios de química introductoria piden a los alumnos que construyan un calorímetro con una taza de café en algún momento. Este tipo de calorímetro consiste en dos tazas de café de espuma; una taza se inserta dentro de la otra, luego se coloca una tapa en la parte superior y un termómetro se inserta a través de la tapa. Esto puede parecer simplista, pero con la práctica puedes realizar mediciones sorprendentemente confiables con este dispositivo. Haciendo que los estudiantes midan la entalpía para reacciones simples, la reacción de neutralización entre un ácido y una base, por ejemplo, los maestros ayudan a los estudiantes a aprender más sobre química.

Laboratorios de química

Muchos laboratorios de química física utilizan un dispositivo algo más sofisticado llamado calorímetro de bomba. En este sistema, los reactivos se aíslan en una cámara llamada bomba, que se sumerge bajo el agua. Los reactivos se encienden con una corriente eléctrica, y el cambio de temperatura es monitorizado. El instrumento se calibra de modo que la cantidad de energía liberada pueda deducirse a partir del cambio en la temperatura. Los químicos pueden usar estos datos para determinar la entalpía de la reacción, y a partir de ello, se puede calcular el cambio en la energía libre de Gibbs. Esto último es muy importante, porque el químico puede usar este valor para determinar en qué punto la reacción alcanza el equilibrio (es decir, cuál será la relación entre reactivos y productos cuando se complete la reacción).

Laboratorios de bioquímica

Muchos laboratorios de bioquímica ahora usan un instrumento denominado calorímetro de titulación isotérmica, que inyecta soluciones que contienen dos proteínas en una célula mantenida a una temperatura ligeramente más alta que sus alrededores. Si la interacción entre estas dos proteínas libera energía, se necesita menos energía para calentar la célula, y si la interacción recoge energía, se necesita más energía para calentar la célula. Un ordenador controla el proceso y mide la cantidad de energía calorífica absorbida o consumida. Los bioquímicos pueden usar estos datos para calcular la fuerza de la interacción entre las dos proteínas o compañeras de unión y su constante de disociación (Kd) y estos valores son muy importantes para la comprensión de algunas de las interacciones que tienen lugar dentro de las células.

Termodinámica

En última instancia, independientemente de la configuración, el uso específico o el tipo de calorímetro, el objetivo en toda calorimetría es obtener una mejor comprensión de las reacciones químicas en función del calor que liberan o absorben. Estos datos se pueden utilizar para calcular el cambio de entalpía asociado con otras reacciones similares que utilizan un principio llamado Ley de Hess. Junto con el cambio de entropía para la reacción, las mediciones de entalpía también se pueden utilizar para determinar cuándo la reacción alcanzará el equilibrio, y para hacer predicciones. Una reacción con un cambio negativo en la energía libre de Gibbs, por ejemplo, es termodinámicamente espontánea, lo que significa que no requiere una entrada de energía desde el exterior para que la reacción ocurra.