Mnoho chemických reakcií uvoľňuje energiu vo forme tepla, svetla alebo zvuku. To sú exotermické reakcie. Exotermické reakcie sa môžu vyskytnúť spontánne a ich výsledkom je vyššia náhodnosť alebo entropia (ΔS> 0) systému. Označujú sa negatívnym tepelným tokom (teplo sa stráca do okolia) a poklesom entalpie (ΔH <0). V laboratóriu exotermické reakcie produkujú teplo alebo môžu byť dokonca výbušné.
Existujú aj ďalšie chemické reakcie, ktoré musia absorbovať energiu, aby mohli pokračovať. To sú endotermické reakcie. Endotermické reakcie nemôže nastať spontánne. Aby sa tieto reakcie objavili, musí sa urobiť veľa práce. Keď endotermické reakcie absorbujú energiu, počas reakcie sa meria pokles teploty. Endotermické reakcie sa vyznačujú pozitívnym tokom tepla (do reakcie) a zvýšením entalpie (+ AH).
Príklady endotermických a exotermických procesov
fotosyntéza je príklad endotermickej chemickej reakcie. V tomto procese rastliny využívajú energiu zo slnka na premenu oxidu uhličitého a vody na glukózu a kyslík. Táto reakcia vyžaduje 15MJ energie (slnečné svetlo) na každý vyrobený kilogram glukózy:
slnečné svetlo + 6CO2(g) + H2O (l) = C6H12O6(aq) + 6O2(G)
Medzi ďalšie príklady endotermických procesov patria:
- Rozpustenie chloridu amónneho vo vode
- Praskajúce alkány
- Nukleosyntéza prvkov ťažších ako nikel v hviezdach
- Odparovacia kvapalná voda
- Topiaci sa ľad
Príkladom exotermickej reakcie je zmes sodíka a chlóru, čím sa získa jedlá soľ. Táto reakcia produkuje 411 kJ energie na každý vyrobený mól soli:
Na (s) + 0,5Cl2(s) = NaCl (s)
Medzi ďalšie príklady exotermických procesov patria:
- termitová reakcia
- Neutralizačná reakcia (napr. Zmiešanie kyseliny a zásady za vzniku soli a vody)
- Väčšina polymerizačných reakcií
- Spaľovanie paliva
- Dýchanie
- Jadrové štiepenie
- Korózia kovu (oxidačná reakcia)
- Rozpustenie kyseliny vo vode
Ukážky, ktoré môžete vykonať
Mnoho exotermických a endotermických reakcií sa týka toxických chemikálií, extrémneho tepla alebo chladu alebo špinavých metód zneškodňovania. Príkladom rýchlej exotermickej reakcie je rozpustenie práškového pracieho prostriedku v ruke trochou vody. Príkladom ľahkej endotermickej reakcie je rozpustenie chloridu draselného (predávaného ako náhrada soli) v ruke vodou.
Tieto endotermické a exotermické demonštrácie sú bezpečné a ľahké:
- Vzrušujúce exotermické reakcie na vyskúšanie: Zahrejte veci jednou z týchto jednoduchých ukážok exotermických reakcií.
- Vytvorte endotermickú reakciu: Niektoré endotermické reakcie sú dostatočne chladné, aby spôsobili omrzliny. Tu je príklad dostatočne bezpečnej reakcie, aby sa deti mohli dotknúť.
- Ako vytvoriť exotermickú chemickú reakciu: Niektoré exotermické reakcie spôsobujú plamene a sú veľmi horúce (ako je termitová reakcia). Toto je bezpečná exotermická reakcia, ktorá produkuje teplo, ale nezačne horieť alebo nespáli popáleniny.
- Vyrobte horúci ľad z octu a jedlej sódyAcetát sodný alebo „horúci ľad“ sa môže použiť ako endotermická alebo exotermická reakcia v závislosti od toho, či kryštalizujete alebo topíte tuhú látku.
Endotermické vs. exotermické porovnanie
Tu je rýchle zhrnutie rozdielov medzi endotermickými a exotermickými reakciami:
| endothermic | exotermická |
| teplo sa absorbuje (cíti sa chladno) | teplo sa uvoľňuje (cíti sa teplo) |
| na uskutočnenie reakcie musí byť pridaná energia | reakcia nastáva spontánne |
| porucha klesá (ΔS <0) | entropia sa zvyšuje (ΔS> 0) |
| zvýšenie entalpie (+ AH) | zníženie entalpie (-AH) |
Endergonické a exergonické reakcie
Endotermické a exotermické reakcie sa týkajú absorpcie alebo uvoľňovania tepla. Existujú aj iné druhy energie, ktoré sa môžu chemickou reakciou vyrábať alebo absorbovať. Príklady zahŕňajú svetlo a zvuk. Reakcie zahŕňajúce energiu sa vo všeobecnosti môžu klasifikovať ako endergonický alebo exergonickýEndotermická reakcia je príkladom endergonickej reakcie. Exotermická reakcia je príkladom exergonickej reakcie.
Kľúčové fakty
- Endotermické a exotermické reakcie sú chemické reakcie, ktoré absorbujú a uvoľňujú teplo.
- Dobrým príkladom endotermickej reakcie je fotosyntéza. Spaľovanie je príkladom exotermickej reakcie.
- Kategorizácia reakcie ako endo- alebo exotermická závisí od čistého prenosu tepla. V akejkoľvek danej reakcii sa teplo absorbuje aj uvoľňuje. Napríklad energia musí byť privedená do spaľovacej reakcie, aby sa mohla začať (zapálenie ohňa zápasom), ale potom sa uvoľní viac tepla, ako bolo potrebné.
Zdroje a ďalšie čítanie
- Qian, Y.‑Z., a kol. "Rôzne zdroje Supernovy pre r-Process. " The Astrofyzical Journal, zv. 494, č. 1, 10 február 1998, str. 285-296, doi: 10,1086 / 305198.
- Yin, Xi, a kol. „Samovoľný prístup k rýchlej výrobe uniformných kovových nanoštruktúr.“ Chémia nanomateriálov pre energetiku, biológiu a ďalšie, zv. 2, č. 1, 26 augusta. 2015, str. 37-41, doi: 10,1002 / cnma.201500123.