Mnoge kemijske reakcije oslobađaju energiju u obliku topline, svjetlosti ili zvuka. Ovi su egzotermne reakcije. Egzotermne reakcije mogu se pojaviti spontano i rezultirati većom slučajnošću ili entropija (ΔS> 0) sustava. Označeni su negativnim protokom topline (toplina se gubi u okolini) i smanjenjem entalpije (ΔH <0). U laboratoriju, egzotermne reakcije proizvode toplinu ili mogu biti čak i eksplozivne.
Postoje i druge kemijske reakcije koje moraju apsorbirati energiju da bi nastavile. Ovi su endotermičke reakcije. Endotermičke reakcije ne može se pojaviti spontano. Morate se raditi kako bi se te reakcije pojavile. Kad endotermičke reakcije apsorbiraju energiju, mjeri se pad temperature tijekom reakcije. Endotermičke reakcije karakteriziraju pozitivan protok topline (u reakciju) i porast entalpije (+ ΔH).
Primjeri endotermičkih i egzotermičkih procesa
Fotosinteza je primjer endotermičke kemijske reakcije. U tom procesu biljke koriste energiju iz sunca za pretvaranje ugljičnog dioksida i vode u glukozu i kisik. Ova reakcija zahtijeva 15 MJ energije (sunčeve svjetlosti) za svaki kilogram proizvedene glukoze:
sunčevo svjetlo + 6CO2(g) + H2O (l) = C6H12O6(vod.) + 6O2(G)
Ostali primjeri endotermičkih procesa uključuju:
- Otapanje amonijevog klorida u vodi
- Pukotine alkana
- Nukleosinteza elemenata teži od nikla u zvijezdama
- Isparavanje tekuće vode
- LED koji se topi
Primjer egzotermne reakcije je smjesa natrija i klora da bi se dobila kuhinjska sol. Ova reakcija proizvodi 411 kJ energije za svaki mol soli koji se proizvede:
Na (s) + 0,5Cl2(s) = NaCl (i)
Ostali primjeri egzotermičkih procesa uključuju:
- reakcija termita
- Reakcija neutralizacije (npr. Miješanje kiseline i baze kako bi se dobila sol i voda)
- Većina reakcija polimerizacije
- Izgaranje goriva
- Disanje
- Nuklearna fizija
- Korozija metala (oksidacijska reakcija)
- Otapanje kiseline u vodi
Demonstracije koje možete izvesti
Mnoge egzotermne i endotermičke reakcije uključuju toksične kemikalije, ekstremnu toplinu ili hladnoću ili neuredne metode uklanjanja. Primjer brze egzotermne reakcije je otapanje praška za pranje rublja u ruci s malo vode. Primjer jednostavne endotermičke reakcije je otapanje kalijevog klorida (koji se prodaje kao zamjena soli) u ruci s vodom.
Ove endotermičke i egzotermičke demonstracije su sigurne i jednostavne:
- Uzbudljive egzotermičke reakcije za pokušaj: Zagrijte stvari jednom od ovih jednostavnih demonstracija egzotermičke reakcije.
- Stvorite endometrijsku reakciju: Neke endotermičke reakcije postaju dovoljno hladne da uzrokuju smrzavanje. Evo primjera dovoljno sigurne reakcije da je djeca dodirnu.
- Kako stvoriti egzotermičku kemijsku reakciju: Neke egzotermne reakcije stvaraju plamen i jako se zagrijavaju (poput reakcije termita). Ovdje je sigurna egzotermna reakcija koja proizvodi toplinu, ali neće započeti vatru ili izazvati opekline.
- Napravite vrući led od octa i sode bikarbone: Natrijev acetat ili "vrući led" mogu se koristiti kao endotermička ili egzotermna reakcija, ovisno o tome kristalizirate li ili otopite krutu tvar.
Endotermna usporedba s egzotermnom usporedbom
Evo kratkog sažetka razlika između endotermičkih i egzotermičkih reakcija:
| Endotermički | egzotermičan |
| toplina se apsorbira (osjeća se hladno) | oslobađa se toplina (osjeća se toplo) |
| za reakciju se mora dodati energija | reakcija nastaje spontano |
| poremećaj se smanjuje (ΔS <0) | entropija se povećava (ΔS> 0) |
| porast entalpije (+ ΔH) | smanjenje entalpije (-ΔH) |
Endergonske i exergonske reakcije
Endotermičke i egzotermne reakcije odnose se na apsorpciju ili oslobađanje topline. Postoje i druge vrste energije koje se mogu proizvesti ili apsorbirati kemijskom reakcijom. Primjeri uključuju svjetlost i zvuk. Općenito, reakcije koje uključuju energiju mogu se klasificirati kao endergonski ili ekstrogonski, Endotermička reakcija je primjer endergonske reakcije. Egzotermna reakcija je primjer ekstrogonske reakcije.
Ključne činjenice
- Endotermičke i egzotermne reakcije kemijske su reakcije koje apsorbiraju i oslobađaju toplinu.
- Dobar primjer endotermičke reakcije je fotosinteza. Izgaranje je primjer egzotermne reakcije.
- Kategorizacija reakcije kao endo- ili egzotermna ovisi o neto prijenosu topline. U bilo kojoj reakciji toplina se apsorbira i oslobađa. Na primjer, energija mora biti uključena u reakciju izgaranja da bi se pokrenula (paljenje vatre šibicom), ali tada se oslobađa više topline nego što je bilo potrebno.
Resursi i daljnje čitanje
- Qian, Y.-Z. i sur. „Razni izvori Supernove za r-Postupak." The Astrophysical Journal, vol. 494, br. 1., 10. veljače 1998., pp. 285-296, doi: 10.1086 / 305198.
- Yin, Xi i sur. „Pristup samozagrijavanju brzoj proizvodnji ujednačenih metalnih nanostruktura.“ Kemija Nanomaterijala za energiju, biologiju i još mnogo toga, vol. 2, br. 1, 26. kolovoza. 2015., pp. 37-41, doi: 10.1002 / cnma.201500123.