Monet kemialliset reaktiot vapauttavat energiaa lämmön, valon tai äänen muodossa. Nämä ovat eksotermiset reaktiot. Eksotermiset reaktiot voivat tapahtua spontaanisti ja johtaa suurempaan satunnaisuuteen tai haje (ΔS> 0) järjestelmästä. Niitä merkitään negatiivisella lämpövirtauksella (lämpö häviää ympäristöstä) ja entalpian vähenemisellä (ΔH <0). Laboratoriossa eksotermiset reaktiot tuottavat lämpöä tai voivat jopa olla räjähtäviä.
On myös muita kemiallisia reaktioita, joiden on absorboitava energiaa etenemiseksi. Nämä ovat endotermiset reaktiot. Endotermiset reaktiot ei voi tapahtua spontaanisti. Näiden reaktioiden saamiseksi on tehtävä työtä. Kun endotermiset reaktiot absorboivat energiaa, lämpötilan lasku mitataan reaktion aikana. Endotermisille reaktioille on ominaista positiivinen lämpövirtaus (reaktioon) ja entalpian lisääntyminen (+ ΔH).
Esimerkkejä endotermisistä ja eksotermisistä prosesseista
Fotosynteesi on esimerkki endotermisestä kemiallisesta reaktiosta. Tässä prosessissa kasvit käyttävät aurinkoenergiaa hiilidioksidin ja veden muuntamiseksi glukoosiksi ja happeksi. Tämä reaktio vaatii 15MJ energiaa (auringonvaloa) jokaisesta tuotetusta glukoosikilosta:
auringonvalo + 6CO2(g) + H2O (l) = C6H12O6(aq) + 6O2(G)
Muita esimerkkejä endotermisistä prosesseista ovat:
- Liukenee ammoniumkloridia veteen
- Krakkausalkaanit
- Tähtien nikkeliä raskaampien elementtien nukleosynteesi
- Haihtuva nestemäinen vesi
- Sulava jää
Esimerkki eksotermisestä reaktiosta on natriumin ja kloorin seos ruokasuolan tuottamiseksi. Tämä reaktio tuottaa 411 kJ energiaa jokaiselle tuotetulle suolamoolille:
Na (s) + 0,5CI2(s) = NaCl (s)
Muita esimerkkejä eksotermisistä prosesseista ovat:
- termiittireaktio
- Neutralointireaktio (esim. Hapon ja emäksen sekoittaminen suolan ja veden muodostamiseksi)
- Useimmat polymerointireaktiot
- Polttoaineen palaminen
- hengitys
- Ydinfissio
- Metallin korroosio (hapettumisreaktio)
- Hapon liuottaminen veteen
Voit suorittaa mielenosoituksia
Moniin eksotermisiin ja endotermisiin reaktioihin liittyy myrkyllisiä kemikaaleja, voimakasta lämpöä tai kylmää tai sotkuisia hävitysmenetelmiä. Esimerkki nopeasta eksotermisestä reaktiosta on jauheisen pyykinpesuaineen liuottaminen käteen vähän vettä. Esimerkki helposta endotermisestä reaktiosta on kaliumkloridin (myydään suolakorvikkeena) liuottaminen käteen veden kanssa.
Nämä endotermiset ja eksotermiset mielenosoitukset ovat turvallisia ja helppoja:
- Jännittäviä kokeilevia eksotermisiä reaktioita: Lämmitä asiat yhdellä näistä yksinkertaisista eksotermisistä reaktioesittelyistä.
- Luo endoterminen reaktio: Jotkut endotermiset reaktiot jäähtyvät tarpeeksi aiheuttamaan paleltumista. Tässä on esimerkki reaktiosta, joka on riittävän turvallinen lasten koskettaa.
- Kuinka luoda eksoterminen kemiallinen reaktio: Jotkut eksotermiset reaktiot tuottavat liekkejä ja kuumenevat erittäin paljon (kuten termiittireaktio). Tässä on turvallinen eksoterminen reaktio, joka tuottaa lämpöä, mutta ei käynnistä tulipaloja tai aiheuta palovammoja.
- Tee kuumaa jäätä etikasta ja leivinmasta: Natriumasetaattia tai "kuumaa jäätä" voidaan käyttää joko endotermisenä tai eksotermisenä reaktiona riippuen siitä, kiteytätkö vai sulatatko kiinteää ainetta.
Endoterminen vs. eksoterminen vertailu
Tässä on nopea yhteenveto endotermisten ja eksotermisten reaktioiden eroista:
| endoterminen | eksoterminen |
| lämpö imeytyy (tuntuu kylmältä) | lämpö vapautuu (tuntuu lämpimältä) |
| energiaa on lisättävä reaktion tapahtumiseksi | reaktio tapahtuu spontaanisti |
| häiriö vähenee (ΔS <0) | entropia kasvaa (ΔS> 0) |
| entalpian kasvu (+ ΔH) | entalpian lasku (-ΔH) |
Endergonic ja eksergonic reaktiot
Endotermisillä ja eksotermisillä reaktioilla tarkoitetaan lämmön imeytymistä tai vapautumista. On olemassa muita energiatyyppejä, joita voidaan tuottaa tai absorboida kemiallisella reaktiolla. Esimerkkejä ovat valo ja ääni. Yleensä energiaan liittyvät reaktiot voidaan luokitella reaktioiksi endergonic tai exergonic, Endoterminen reaktio on esimerkki endergonisesta reaktiosta. Eksoterminen reaktio on esimerkki eksergonisesta reaktiosta.
Keskeiset tosiasiat
- Endoterminen ja eksoterminen reaktio ovat kemiallisia reaktioita, jotka absorboivat ja vapauttavat lämpöä.
- Hyvä esimerkki endotermisestä reaktiosta on fotosynteesi. Palaminen on esimerkki eksotermisestä reaktiosta.
- Reaktion luokittelu endo- tai eksotermiseksi riippuu nettolämmönsiirrosta. Missä tahansa reaktiossa lämpö absorboituu ja vapautuu. Esimerkiksi energia on syötettävä palamisreaktioon sen käynnistämiseksi (tulen sytyttäminen tulitikulla), mutta sitten vapautuu enemmän lämpöä kuin tarvittiin.
Resurssit ja lisälukeminen
- Qian, Y.ZZ, et ai. "Monipuoliset supernovalähteet R-Käsitellä asiaa." The Astrophysical Journal, voi. 494, ei. 1., 10. helmikuuta 1998, s. 285 - 296, doi: 10.1086 / 305198.
- Yin, Xi, et ai. "Itsekuumentava lähestymistapa yhtenäisten metalli-nanorakenteiden nopeaan tuotantoon." Nanomateriaalien kemia energiaa, biologiaa ja muuta varten, voi. 2, ei. 1., 26. elokuuta 2015, s. 37-41, doi: 10.1002 / cnma.201500123.