Razumevanje endotermnih in eksotermnih reakcij

Endotermno proti eksotermnemu

ThoughtCo / Bailey Mariner

Mnoge kemične reakcije sproščajo energijo v obliki toplote, svetlobe ali zvoka. To so eksotermne reakcije . Eksotermne reakcije se lahko pojavijo spontano in povzročijo večjo naključnost oz entropija (ΔS > 0 ) sistema. Označujemo jih z negativnim toplotnim tokom (toplota se izgublja v okolico) in zmanjšanjem entalpije (ΔH<0). In the lab, exothermic reactions produce heat or may even be explosive.

Obstajajo tudi druge kemične reakcije, ki morajo absorbirati energijo, da lahko potekajo. To so endotermne reakcije . Endotermne reakcije ne more nastati spontano. Da bi prišlo do teh reakcij, je treba delati. Ko endotermne reakcije absorbirajo energijo, se med reakcijo meri padec temperature. Za endotermne reakcije je značilen pozitiven toplotni tok (v reakcijo) in povečanje entalpije (+ΔH).

Primeri endotermnih in eksotermnih procesov

fotosinteza je primer endotermne kemijske reakcije. Pri tem procesu rastline uporabljajo sončno energijo za pretvorbo ogljikovega dioksida in vode v glukozo in kisik. Ta reakcija zahteva 15 MJ energije (sončne svetlobe) za vsak kilogram proizvedene glukoze:

sončna svetloba + 6CO_dva(g) + H_dvaO(l) = C₆H₁₂O₆(aq) + 6O_dva(g)

Drugi primeri endotermnih procesov vključujejo:

• Raztapljanje amonijevega klorida v vodi
• Krekiranje alkanov
• Nukleosinteza elementov, težjih od niklja v zvezdah
• Izhlapevanje tekoče vode
• Taljenje ledu

Primer eksotermne reakcije je mešanica natrija in klora, da nastane kuhinjska sol. Ta reakcija proizvede 411 kJ energije za vsak mol proizvedene soli:

Na(s) + 0,5 Cl_dva(s) = NaCl (s)

Drugi primeri eksotermnih procesov vključujejo:

• The termitna reakcija
• Reakcija nevtralizacije (npr. mešanje kisline in baze, da nastane sol in voda)
• Večina polimerizacijskih reakcij
• Zgorevanje goriva
• dihanje
• Jedrska cepitev
• Korozija kovine (oksidacijska reakcija)
• Raztapljanje kisline v vodi

Predstavitve, ki jih lahko izvedete

Številne eksotermne in endotermne reakcije vključujejo strupene kemikalije, ekstremno vročino ali mraz ali neurejene metode odstranjevanja. Primer hitre eksotermne reakcije je raztapljanje detergenta za pranje perila v prahu v roki z malo vode. Primer enostavne endotermne reakcije je raztapljanje kalijevega klorida (prodaja se kot nadomestek soli) v roki z vodo.

Te endotermne in eksotermne demonstracije so varne in enostavne:

• Preizkusite vznemirljive eksotermne reakcije : Ogrejte stvari z eno od teh preprostih demonstracij eksotermne reakcije.
• Ustvarite endotermno reakcijo : Nekatere endotermne reakcije se dovolj ohladijo, da povzročijo ozebline. Tukaj je primer reakcije, ki je dovolj varna za otroke.
• Kako ustvariti eksotermno kemijsko reakcijo : Nekatere eksotermne reakcije povzročijo plamene in se zelo segrejejo (kot je termitska reakcija). Tukaj je varna eksotermna reakcija, ki proizvaja toploto, vendar ne bo povzročila požara ali opeklin.
• Naredite vroč led iz kisa in sode bikarbone : Natrijev acetat ali 'vroč led' se lahko uporablja kot endotermna ali eksotermna reakcija, odvisno od tega, ali kristalizirate ali talite trdno snov.

Endotermna in eksotermna primerjava

Tukaj je kratek povzetek razlik med endotermnimi in eksotermnimi reakcijami:

Endotermno	Eksotermno
toplota se absorbira (občutek mraza)	sprošča se toplota (topel je občutek)
je treba dodati energijo, da pride do reakcije	reakcija se pojavi spontano
motnja se zmanjša (ΔS<0)	entropija se poveča (ΔS > 0)
povečanje entalpije (+ΔH)	zmanjšanje entalpije (-ΔH)

Endergonske in eksergonske reakcije

Endotermne in eksotermne reakcije se nanašajo na absorpcijo ali sproščanje toplote. Obstajajo tudi druge vrste energije, ki jih lahko proizvede ali absorbira kemična reakcija. Primeri vključujejo svetlobo in zvok. Na splošno lahko reakcije, ki vključujejo energijo, razvrstimo kot endergonično ali eksergonično , Endotermna reakcija je primer endergonske reakcije. Eksotermna reakcija je primer eksergonske reakcije.

Ključna dejstva

• Endotermne in eksotermne reakcije so kemične reakcije, ki absorbirajo oziroma sproščajo toploto.
• Dober primer endotermne reakcije je fotosinteza. Zgorevanje je primer eksotermne reakcije.
• Kategorizacija reakcije kot endo- ali eksotermne je odvisna od neto prenosa toplote. Pri kateri koli reakciji se toplota absorbira in sprošča. Na primer, v reakcijo zgorevanja je treba vnesti energijo, da se ta začne (prižiganje ognja z vžigalico), vendar se nato sprosti več toplote, kot je bilo potrebno.

Viri in dodatno branje

• Qian, Y.-Z., et al. Različni viri supernov za r - Proces. Astrophysical Journal , vol. 494, št. 1, 10. februar 1998, str. 285-296, doi: 10.1086/305198.
• Yin, Xi, et al. Samosegrevalni pristop k hitri proizvodnji enotnih kovinskih nanostruktur. Kemija nanomaterialov za energijo, biologijo in drugo , vol. 2, št. 1., 26. avg. 2015, str. 101-1 37-41, doi:10.1002/cnma.201500123.