Endotermisko un eksotermisko reakciju izpratne

Endotermisks vs eksotermisks

ThoughtCo / Beilija Marinere

Daudzas ķīmiskās reakcijas atbrīvo enerģiju siltuma, gaismas vai skaņas veidā. Šie ir eksotermiskas reakcijas . Eksotermiskas reakcijas var notikt spontāni un izraisīt lielāku nejaušību vai entropija (ΔS > 0 ). Tos apzīmē ar negatīvu siltuma plūsmu (siltums tiek zaudēts apkārtējai videi) un entalpijas samazināšanos (ΔH<0). In the lab, exothermic reactions produce heat or may even be explosive.

Ir arī citas ķīmiskas reakcijas, kurām ir jāabsorbē enerģija, lai turpinātu. Šie ir endotermiskās reakcijas . Endotermiskas reakcijas nevar rasties spontāni. Ir jāstrādā, lai šīs reakcijas notiktu. Kad endotermiskās reakcijas absorbē enerģiju, reakcijas laikā tiek mērīts temperatūras kritums. Endotermiskās reakcijas raksturo pozitīva siltuma plūsma (reakcijā) un entalpijas palielināšanās (+ΔH).

Endotermisko un eksotermisko procesu piemēri

Fotosintēze ir endotermiskas ķīmiskas reakcijas piemērs. Šajā procesā augi izmanto saules enerģiju, lai pārvērstu oglekļa dioksīdu un ūdeni glikozē un skābeklī. Šai reakcijai ir nepieciešami 15 MJ enerģijas (saules gaismas) uz katru saražotās glikozes kilogramu:

saules gaisma + 6CO_divi(g) + H_diviO(l) = C₆H₁₂O₆(aq) + 6O_divi(g)

Citi endotermisko procesu piemēri ir:

• Amonija hlorīda izšķīdināšana ūdenī
• Krekinga alkāni
• Par niķeli smagāku elementu nukleosintēze zvaigznēs
• Šķidra ūdens iztvaikošana
• Kūstošs ledus

Eksotermiskas reakcijas piemērs ir nātrija un hlora maisījums, lai iegūtu galda sāli. Šī reakcija rada 411 kJ enerģijas uz katru saražotā sāls molu:

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

Citi eksotermisku procesu piemēri ir:

• The termīta reakcija
• Neitralizācijas reakcija (piemēram, skābes un bāzes sajaukšana, veidojot sāli un ūdeni)
• Lielākā daļa polimerizācijas reakciju
• Degvielas sadedzināšana
• Elpošana
• Kodola skaldīšana
• Metāla korozija (oksidācijas reakcija)
• Skābes izšķīdināšana ūdenī

Demonstrācijas, kuras varat veikt

Daudzas eksotermiskas un endotermiskas reakcijas ir saistītas ar toksiskām ķīmiskām vielām, ārkārtēju karstumu vai aukstumu vai netīrām iznīcināšanas metodēm. Ātras eksotermiskas reakcijas piemērs ir pulverveida veļas mazgāšanas līdzekļa izšķīdināšana rokā ar nedaudz ūdens. Vieglas endotermiskas reakcijas piemērs ir kālija hlorīda (ko pārdod kā sāls aizstājēju) izšķīdināšana rokā ar ūdeni.

Šīs endotermiskās un eksotermiskās demonstrācijas ir drošas un vienkāršas:

• Izmēģināt aizraujošas eksotermiskas reakcijas : Uzsildiet lietas ar kādu no šīm vienkāršajām eksotermiskās reakcijas demonstrācijām.
• Izveidojiet endotermisku reakciju : Dažas endotermiskas reakcijas kļūst pietiekami aukstas, lai izraisītu apsaldējumus. Šeit ir piemērs reakcijai, kas ir pietiekami droša, lai bērni varētu pieskarties.
• Kā izveidot eksotermisku ķīmisku reakciju : Dažas eksotermiskas reakcijas rada liesmas un kļūst ārkārtīgi karstas (piemēram, termīta reakcija). Šeit ir droša eksotermiska reakcija, kas rada siltumu, bet neizraisa ugunsgrēku vai neizraisa apdegumus.
• Pagatavojiet karstu ledu no etiķa un cepamās sodas : Nātrija acetātu vai “karsto ledu” var izmantot kā endotermisku vai eksotermisku reakciju atkarībā no tā, vai jūs kristalizējat vai kausējat cieto vielu.

Endotermiskais un eksotermiskais salīdzinājums

Šeit ir īss kopsavilkums par atšķirībām starp endotermiskām un eksotermiskām reakcijām:

Endotermisks	Eksotermisks
siltums tiek absorbēts (jūtas auksts)	izdalās siltums (jūtas silti)
jāpievieno enerģija, lai reakcija notiktu	reakcija notiek spontāni
traucējumi samazinās (ΔS<0)	entropija palielinās (ΔS > 0)
entalpijas pieaugums (+ΔH)	entalpijas samazināšanās (-ΔH)

Endergoniskās un eksergoniskās reakcijas

Endotermiskās un eksotermiskās reakcijas attiecas uz siltuma absorbciju vai izdalīšanos. Ir arī citi enerģijas veidi, ko var ražot vai absorbēt ķīmiskā reakcijā. Kā piemērus var minēt gaismu un skaņu. Kopumā reakcijas, kas saistītas ar enerģiju, var klasificēt kā endergoniski vai eksergoniski , Endotermiskā reakcija ir endergoniskas reakcijas piemērs. Eksotermiska reakcija ir eksergoniskas reakcijas piemērs.

Atslēgas fakti

• Endotermiskās un eksotermiskās reakcijas ir ķīmiskas reakcijas, kas attiecīgi absorbē un izdala siltumu.
• Labs endotermiskas reakcijas piemērs ir fotosintēze. Degšana ir eksotermiskas reakcijas piemērs.
• Reakcijas klasificēšana kā endo- vai eksotermiska ir atkarīga no neto siltuma pārneses. Jebkurā reakcijā siltums tiek absorbēts un atbrīvots. Piemēram, degšanas reakcijā jāievada enerģija, lai tā sāktos (uguns iekuršana ar sērkociņu), bet tad izdalās vairāk siltuma, nekā bija nepieciešams.

Resursi un turpmākā literatūra

• Qian, Y.-Z., et al. Dažādi supernovas avoti r - Process. Astrofizikas žurnāls , sēj. 494, Nr. 1, 1998. gada 10. februāris, 1. lpp. 285-296, doi: 10.1086/305198.
• Iņ, Sji u.c. Pašsasilstoša pieeja ātrai vienotu metāla nanostruktūru ražošanai. Nanomateriālu ķīmija enerģētikai, bioloģijai un citiem , sēj. 2, nē. 1., 26. augusts. 2015, 101.-1.lpp 37-41, doi:10.1002/cnma.201500123.