Wiele reakcji chemicznych uwalnia energię w postaci ciepła, światła lub dźwięku. To są reakcje egzotermiczne. Reakcje egzotermiczne mogą wystąpić spontanicznie i skutkować większą losowością lub entropia (ΔS> 0) układu. Są one oznaczone ujemnym przepływem ciepła (ciepło jest tracone do otoczenia) i zmniejszeniem entalpii (ΔH <0). W laboratorium reakcje egzotermiczne wytwarzają ciepło, a nawet mogą być wybuchowe.
Istnieją inne reakcje chemiczne, które muszą pochłonąć energię, aby kontynuować. To są reakcje endotermiczne. Reakcje endotermiczne nie może wystąpić spontanicznie. Należy wykonać prace, aby reakcje te wystąpiły. Gdy reakcje endotermiczne pochłaniają energię, podczas reakcji mierzy się spadek temperatury. Reakcje endotermiczne charakteryzują się dodatnim przepływem ciepła (do reakcji) i wzrostem entalpii (+ ΔH).
Przykłady procesów endotermicznych i egzotermicznych
Fotosynteza jest przykładem endotermicznej reakcji chemicznej. W tym procesie rośliny wykorzystują energię słoneczną do przekształcania dwutlenku węgla i wody w glukozę i tlen. Ta reakcja wymaga 15 MJ energii (światła słonecznego) na każdy kilogram wyprodukowanej glukozy:
światło słoneczne + 6CO2(g) + H2O (l) = C6H.12O6(aq) + 602(sol)
Inne przykłady procesów endotermicznych obejmują:
- Rozpuszczanie chlorku amonu w wodzie
- Pękające alkany
- Nukleosynteza pierwiastków cięższych od niklu w gwiazdach
- Parowanie ciekłej wody
- Topniejący lód
Przykładem reakcji egzotermicznej jest mieszanina sodu i chloru z wytworzeniem soli kuchennej. Ta reakcja wytwarza 411 kJ energii na każdy wyprodukowany mol soli:
Na (s) + 0,5Cl2(s) = NaCl (s)
Inne przykłady procesów egzotermicznych obejmują:
- The reakcja termitowa
- Reakcja neutralizacji (np. Zmieszanie kwasu i zasady z wytworzeniem soli i wody)
- Większość reakcji polimeryzacji
- Spalanie paliwa
- Oddychanie
- Rozszczepienia jądrowego
- Korozja metalu (reakcja utleniania)
- Rozpuszczanie kwasu w wodzie
Demonstracje, które możesz wykonać
Wiele reakcji egzotermicznych i endotermicznych obejmuje toksyczne chemikalia, ekstremalne ciepło lub zimno lub niechlujne metody usuwania. Przykładem szybkiej reakcji egzotermicznej jest rozpuszczenie w dłoni sproszkowanego detergentu do prania z odrobiną wody. Przykładem łatwej reakcji endotermicznej jest rozpuszczenie chlorku potasu (sprzedawanego jako substytut soli) w dłoni za pomocą wody.
Te demonstracje endotermiczne i egzotermiczne są bezpieczne i łatwe:
- Ekscytujące reakcje egzotermiczne do wypróbowania: Rozgrzej rzeczy dzięki jednej z tych prostych demonstracji reakcji egzotermicznych.
- Utwórz reakcję endotermiczną: Niektóre reakcje endotermiczne stają się wystarczająco zimne, aby spowodować odmrożenia. Oto przykład reakcji wystarczająco bezpiecznej, by dzieci mogły ją dotknąć.
- Jak stworzyć egzotermiczną reakcję chemiczną: Niektóre reakcje egzotermiczne wytwarzają płomienie i stają się bardzo gorące (jak reakcja termitowa). Oto bezpieczna reakcja egzotermiczna, która wytwarza ciepło, ale nie rozpala ognia ani nie powoduje oparzenia.
- Zrobić gorący lód z octu i sody oczyszczonej: Octan sodu lub „gorący lód” można stosować jako reakcję endotermiczną lub egzotermiczną, w zależności od tego, czy krystalizujesz, czy topisz ciało stałe.
Porównanie endotermiczne vs egzotermiczne
Oto krótkie podsumowanie różnic między reakcjami endotermicznymi i egzotermicznymi:
| Endotermiczny | Egzotermiczny |
| ciepło jest pochłaniane (uczucie zimna) | ciepło jest uwalniane (czuje się ciepło) |
| energia musi zostać dodana, aby zaszła reakcja | reakcja zachodzi spontanicznie |
| zaburzenie maleje (ΔS <0) | wzrost entropii (ΔS> 0) |
| wzrost entalpii (+ ΔH) | spadek entalpii (-ΔH) |
Reakcje endergoniczne i egzergoniczne
Reakcje endotermiczne i egzotermiczne odnoszą się do absorpcji lub wydzielania ciepła. Istnieją inne rodzaje energii, które mogą być wytwarzane lub pochłaniane przez reakcję chemiczną. Przykłady obejmują światło i dźwięk. Ogólnie reakcje z udziałem energii można zaklasyfikować jako endergoniczna lub egzergoniczna, Reakcja endotermiczna jest przykładem reakcji endergonicznej. Reakcja egzotermiczna jest przykładem reakcji egzergonicznej.
Kluczowe fakty
- Reakcje endotermiczne i egzotermiczne to reakcje chemiczne, które odpowiednio absorbują i oddają ciepło.
- Dobrym przykładem reakcji endotermicznej jest fotosynteza. Spalanie jest przykładem reakcji egzotermicznej.
- Podział reakcji na endo- lub egzotermiczny zależy od wymiany ciepła netto. W każdej reakcji ciepło jest zarówno absorbowane, jak i uwalniane. Na przykład energia musi zostać wprowadzona do reakcji spalania, aby ją uruchomić (rozpalenie ognia zapałką), ale wtedy uwalniane jest więcej ciepła niż było to konieczne.
Zasoby i dalsze czytanie
- Qian, Y.-Z., i in. „Różne źródła Supernowej dla r-Proces." The Astrophysical Journal, vol. 494, nr 1, 10 lutego 1998, ss. 285–296, doi: 10.1086 / 305198.
- Yin, Xi i in. „Podejście samonagrzewające się do szybkiej produkcji jednolitych nanostruktur metalowych”. Chemia nanomateriałów dla energii, biologii i innych, vol. 2, nr 1, 26 sierpnia 2015, ss. 37–41, doi: 10.1002 / cnma.201500123.