Много химични реакции отделят енергия под формата на топлина, светлина или звук. Това са екзотермични реакции. Екзотермичните реакции могат да възникнат спонтанно и да доведат до по-висока случайност или ентропия (ΔS> 0) на системата. Те се означават с отрицателен топлинен поток (топлината се губи към околната среда) и намаляване на енталпията (ΔH <0). В лабораторията екзотермичните реакции произвеждат топлина или дори могат да бъдат експлозивни.
Има и други химически реакции, които трябва да поемат енергия, за да продължат. Това са ендотермични реакции. Ендотермични реакции не може да възникне спонтанно. Трябва да се работи, за да се появят тези реакции. Когато ендотермичните реакции поглъщат енергия, по време на реакцията се измерва спад на температурата. Ендотермичните реакции се характеризират с положителен топлинен поток (в реакцията) и увеличаване на енталпията (+ ΔH).
Примери за ендотермични и екзотермични процеси
фотосинтеза е пример за ендотермична химична реакция. В този процес растенията използват енергията от слънцето, за да преобразуват въглеродния диоксид и водата в глюкоза и кислород. Тази реакция изисква 15 MJ енергия (слънчева светлина) за всеки килограм глюкоза, която се произвежда:
слънчева светлина + 6CO2(ж) + Н2O (l) = С6Н12О6(aq) + 6O2(Ж)
Други примери за ендотермични процеси включват:
- Разтваряне на амониев хлорид във вода
- Крекинг алкани
- Нуклеосинтеза на елементи, по-тежки от никела в звездите
- Изпарява се течна вода
- Топящ се лед
Пример за екзотермична реакция е сместа на натрий и хлор за получаване на трапезна сол. Тази реакция произвежда 411 kJ енергия за всеки мол сол, който се произвежда:
Na (s) + 0.5Cl2(s) = NaCl (s)
Други примери за екзотермични процеси включват:
- Най- термитна реакция
- Реакция на неутрализация (например смесване на киселина и основа за образуване на сол и вода)
- Повечето реакции на полимеризация
- Изгаряне на гориво
- дишане
- Ядрено делене
- Корозия на метал (окислителна реакция)
- Разтваряне на киселина във вода
Демонстрации, които можете да изпълните
Много екзотермични и ендотермични реакции включват токсични химикали, екстремни горещини или студ или разхвърляни методи за изхвърляне. Пример за бърза екзотермична реакция е разтварянето на прахообразен прах за пране в ръката ви с малко вода. Пример за лесна ендотермична реакция е разтварянето на калиев хлорид (продава се като заместител на солта) в ръката ви с вода.
Тези ендотермични и екзотермични демонстрации са безопасни и лесни:
- Вълнуващи екзотермични реакции за опит: Загрейте нещата с една от тези прости демонстрации на екзотермични реакции.
- Създайте ендотермична реакция: Някои ендотермични реакции стават достатъчно студени, за да причинят измръзване. Ето пример за реакция, достатъчно безопасна за докосване на децата.
- Как да създадете екзотермична химическа реакция: Някои екзотермични реакции водят до пламъци и стават изключително горещи (като термитната реакция). Ето една безопасна екзотермична реакция, която произвежда топлина, но няма да започне пожари или да причини изгаряне.
- Направете горещ лед от оцет и сода за хляб: Натриевият ацетат или "горещият лед" могат да се използват като ендотермична или екзотермична реакция, в зависимост от това дали кристализирате или стопявате твърдото вещество.
Ендотермично сравнение с екзотермично сравнение
Ето кратко резюме на разликите между ендотермични и екзотермични реакции:
| Ендотермичен | екзотермичен |
| топлината се абсорбира (усеща се студ) | отделя се топлина (усеща се топло) |
| трябва да се добави енергия, за да възникне реакция | реакцията възниква спонтанно |
| разстройството намалява (ΔS <0) | ентропията се увеличава (ΔS> 0) |
| увеличение на енталпията (+ ΔH) | намаляване на енталпията (-ΔH) |
Ендергонични и екзергонични реакции
Ендотермичните и екзотермични реакции се отнасят до абсорбцията или освобождаването на топлина. Има и други видове енергия, които могат да бъдат произведени или абсорбирани чрез химическа реакция. Примерите включват светлина и звук. Като цяло реакциите, включващи енергия, могат да бъдат класифицирани като ендергонични или ексергонични, Ендотермичната реакция е пример за ендергонична реакция. Екзотермичната реакция е пример за ергонична реакция.
Ключови факти
- Ендотермичните и екзотермичните реакции са химични реакции, които съответно поглъщат и отделят топлина.
- Добър пример за ендотермична реакция е фотосинтезата. Изгарянето е пример за екзотермична реакция.
- Категоризирането на реакцията като ендо- или екзотермична зависи от нетния топлопренос. При всяка реакция топлината се абсорбира и отделя. Например енергията трябва да бъде въведена в реакция на горене, за да я стартира (запалване на огън с кибрит), но след това се отделя повече топлина, отколкото е необходимо.
Ресурси и допълнително четене
- Qian, Y.-Z. и др. „Различни източници на свръхнови за R-Process ". The Astrophysical Journal, кн. 494, бр. 1, 10 февр. 1998, с. 285-296, doi: 10.1086 / 305198.
- Yin, Xi и др. „Подход за самозагряване към бързото производство на униформени метални наноструктури.“ Химия на наноматериалите за енергия, биология и др, кн. 2, бр. 1, 26 август. 2015 г., стр. 37-41, doi: 10.1002 / cnma.201500123.