Számos kémiai reakció az energiát hő, fény vagy hang formájában bocsátja ki. Ezek exoterm reakciók. Az exoterm reakciók spontán módon fordulhatnak elő, és nagyobb véletlenszerűséget okozhatnak entrópia (ΔS> 0). Ezeket negatív hőárammal (hő veszít a környezetbe) és az entalpia csökkenését (ΔH <0) jelölik. A laboratóriumban az exoterm reakciók hőt termelnek, vagy akár robbanásveszélyesek is lehetnek.
Vannak más kémiai reakciók is, amelyeknek el kell abszorbeálniuk az energiát ahhoz, hogy folytassuk. Ezek endoterm reakciók. Endoterm reakciók nem fordulhat elő spontán módon. Dolgozni kell ezen reakciók előfordulása érdekében. Amikor az endoterm reakciók elnyelik az energiát, a reakció során megmérjük a hőmérséklet csökkenését. Az endoterm reakciókat pozitív hőáramlás (a reakcióba) és az entalpia növekedése (+ ΔH) jellemzi.
Példák endoterm és exoterm folyamatokra
Fotoszintézis az endoterm kémiai reakció példája. Ebben a folyamatban a növények a nap energiáját felhasználják a szén-dioxid és a víz glükózzá és oxigénné történő átalakításához. Ez a reakció 15MJ energiát (napfény) igényel minden előállított glükóz kilogrammonként:
napfény + 6CO2(g) + H2O (l) = C6H12O6(aq) + 6O2(G)
Az endoterm folyamatok további példái:
- Az ammónium-klorid feloldása vízben
- Krakkoló alkánok
- A nikkelnél nehezebb elemeknek a csillagokban történő nukleoszintézise
- Párolgó folyékony víz
- Olvadó jég
Az exoterm reakció például a nátrium és a klór keveréke, így asztali sót kapunk. Ez a reakció minden só moljára 411 kJ energiát eredményez:
Na (s) + 0,5CI2(s) = NaCl (s)
Az exoterm folyamatok további példái:
- Az termit reakció
- Semlegesítési reakció (például egy sav és egy bázis összekeverése só és víz előállításához)
- A legtöbb polimerizációs reakció
- Üzemanyag elégetése
- Légzés
- Nukleáris maghasadás
- A fém korróziója (oxidációs reakció)
- Sav feloldása vízben
Végezhető demonstrációk
Számos exoterm és endoterm reakció toxikus vegyi anyagokat, extrém hő vagy hideg vagy rendetlen ártalmatlanítási módszereket tartalmaz. A gyors exoterm reakció egyik példája a poros mosószer feloldása a kezedben egy kis vízzel. A könnyű endoterm reakció egy példája a kálium-klorid (sópótlóként értékesített) feloldása a kezedben vízzel.
Ezek az endoterm és exoterm demonstrációk biztonságosak és egyszerűek:
- Izgalmas exoterm reakciók kipróbálásra: Melegítse fel a dolgokat ezen egyszerű egzotermikus reakció bemutatóinak egyikével.
- Hozzon létre egy endoterm reakciót: Egyes endoterm reakciók eléggé meghűlnek, hogy fagyot okozhassanak. Íme egy példa egy olyan reakcióra, amely elég biztonságos a gyerekek számára.
- Hogyan lehet exoterm kémiai reakciót létrehozni?: Egyes exoterm reakciók lángot okoznak és rendkívül melegednek (például a termitreakció). Ez egy biztonságos exoterm reakció, amely hőt bocsát ki, de nem indít tüzet vagy égést okozhat.
- Készítsen forró jeget ecetből és sütésből: A nátrium-acetát vagy a "forró jég" endoterm vagy exoterm reakcióként is használható, attól függően, hogy kristályosodik vagy megolvadja a szilárd anyagot.
Endoterm és exoterm összehasonlítás
Az alábbiakban röviden összefoglaljuk az endoterm és az exoterm reakciók közötti különbségeket:
| endoterm | hőtermelő |
| a hő elnyelődik (hidegnek érzi magát) | hő felszabadul (melegnek érzi magát) |
| energiát kell hozzáadni a reakció bekövetkezéséhez | A reakció spontán lép fel |
| a rendellenesség csökken (ΔS <0) | az entrópia növekszik (ΔS> 0) |
| az entalpia növekedése (+ ΔH) | az entalpia csökkenése (-ΔH) |
Endergonikus és exergonikus reakciók
Az endoterm és az exoterm reakciók a hő abszorpciójára vagy felszabadítására utalnak. Vannak más típusú energiák, amelyeket kémiai reakcióval lehet előállítani vagy elnyelni. Ilyenek például a fény és a hang. Általában az energiát érintő reakciókat az alábbiak szerint lehet besorolni: endergonikus vagy exergonikus, Az endoterm reakció egy példa az endergonikus reakcióra. Az exoterm reakció egy példája az exergonikus reakciónak.
Legfontosabb tényeket
- Az endoterm és az exoterm reakciók olyan kémiai reakciók, amelyek hőt abszorbeálnak és szabadítanak fel.
- Az endoterm reakció jó példája a fotoszintézis. Az égés az exoterm reakció példája.
- A reakció endo- vagy exoterm kategóriába sorolása a nettó hőátadástól függ. Bármely adott reakcióban a hő abszorbeálódik és felszabadul. Például az égetési reakcióba energiát kell bevinni annak elindításához (tűz gyújtással gyufával), de ekkor több hő szabadul fel, mint amennyire szükség volt.
Források és további olvasmányok
- Qian, Y.‐Z., et al. "Sokszínű szupernóva források a r-Folyamat." Az asztrofizikai folyóirat, vol. 494, nem Február 1, 10. 1998, pp. 285-296, doi: 10.1086 / 305198.
- Yin, Xi, et al. "Önmelegítő megközelítés az egységes fém nanoszerkezetek gyors előállításához." Az energia, biológia és egyebek mellett a nanoanyagok kémiája, vol. 2, nem Augusztus 1., 26. 2015, pp. 37-41, doi: 10.1002 / cnma.201500123.