Endotermiset ja eksotermiset reaktiot

Kun kemiallisia reaktioita tapahtuu , ne voivat vapauttaa energiaa lämmön muodossa, ja niitä kutsutaan eksotermisiksi, tai niiden on absorboitava energiaa tapahtuakseen, ja tässä tapauksessa niitä kutsutaan endotermisiksi. Yleisimpiä esimerkkejä tämäntyyppisistä reaktioista ovat palaminen ja fotosynteesi.

Endotermiset ja eksotermiset kemialliset reaktiot

Kemialliset reaktiot ovat prosesseja, joissa atomien väliset kemialliset sidokset katkeavat ja muodostavat uusia sidoksia. Kemiallisiin reaktioihin osallistuvat reagoivat aineet , jotka ovat aineita, jotka saavat aikaan reaktion, ja tuotteet , jotka ovat kemiallisesta reaktiosta saatavia aineita.

Riippuen tavasta, jolla energiaa käytetään, eli absorboituuko tai vapautuu, kemialliset reaktiot voivat olla endotermisiä tai vastaavasti eksotermisiä.

Mitä ovat endotermiset reaktiot

Sana endoterminen tulee kreikkalaisista termeistä: endo , joka tarkoittaa ”sisäänpäin” ja termos , joka tarkoittaa ”lämpöä”. Siksi sitä käytetään kemiassa viittaamaan reaktioihin, jotka absorboivat energiaa. Nämä reaktiot eivät tapahdu spontaanisti, vaan vaativat energian syöttämistä.

Kun endotermiset reaktiot absorboivat energiaa, lämpötila laskee reaktion aikana. Niille on myös ominaista entalpian (+ ΔH) kasvu, joka on lämpöpitoisuutta osoittava suuruus.

Yleinen esimerkki endotermisestä reaktiosta on fotosynteesi. Tässä prosessissa kasvit absorboivat valoenergiaa ja muuttavat hiilidioksidin ja veden hapeksi ja glukoosiksi, kasvin ravintoaineeksi. Yhden kilogramman glukoosin tuottamiseksi tämä reaktio vaatii suuren määrän energiaa, joka saadaan auringonvalosta.

Mitä ovat eksotermiset reaktiot

Sana eksoterminen on johdettu kreikkalaisista juurista exo , joka tarkoittaa ”ulospäin” ja thermos , joka tarkoittaa ”lämpöä”. Eksotermiset kemialliset reaktiot vapauttavat energiaa lämmön muodossa. Räjähdysten yhteydessä vapautuu myös liike-energiaa.

Eksotermisiä reaktioita voi tapahtua spontaanisti. Samoin niillä on korkeampi entropia (ΔS > 0) ja pienempi entalpia (ΔH < 0). Eksotermiset reaktiot voivat myös olla räjähtäviä.

Esimerkki yleisestä eksotermisestä reaktiosta on palaminen, joka syntyy tulitikkua tai polttopuita sytytessä.

Esimerkkejä endotermisistä ja eksotermisistä reaktioista

Joitakin esimerkkejä endotermisistä reaktioista ovat:

• Ammoniumkloridin (NH ₄ Cl) liuos vedessä.
• Nestemäisen veden haihtuminen.
• sulattaa jäätä.
• Veden hajoaminen vedyksi (H) ja hapeksi (O).
• Otsonin tuotanto (O ₃ ).
• Hiilidioksidin (CO ₂ ) hajoaminen hiileksi ja hapeksi.
• Proteiinien hajoaminen lämmön vaikutuksesta.
• _{Kalsiumkarbonaatin (CaCO 3} ) hajoaminen .
• Kloorivedyn (HCl) reaktio alumiinin kanssa tuottaa vetyä.

Joitakin esimerkkejä eksotermisistä reaktioista ovat:

• Natriumin ja kloorin seos pöytäsuolan tuottamiseksi.
• Puun, hiilen ja öljyn poltto.
• Termiittireaktio.
• Hapon ja emäksen seos.
• Hengitys.
• Ydinfissio.
• Metallin korroosio.
• Liuota happo veteen.
• Vesihöyryn kondensoituminen.
• Metallien reaktio halogeenien tai hapen kanssa.

Endotermiset ja eksotermiset reaktiokokeet

Jotta ymmärtäisimme paremmin, kuinka endotermiset ja eksotermiset reaktiot tapahtuvat ja kuinka energia imeytyy ja vapautuu lämmön muodossa, voidaan suorittaa seuraavat kokeet.

Endotermiset reaktiokokeet

kokeile etikalla

Materiaalit

• Etikka tai sitruunamehu
• Natriumbikarbonaatti
• dekantterilasi
• laboratorion lämpömittari

Valmistus : laita dekantterilasiin hieman etikkaa ja aseta lämpömittari paikalleen. Odota 5 minuuttia, kunnes lämpötila tasaantuu. Lisää sitten pienet ruokalusikalliset ruokasoodaa. Tarkkaile, kuinka seos imee lämpöä ja alentaa lämpötilaa.

Muriaattihappokoe

Tämän kokeen suorittamiseksi on tärkeää olla varovainen materiaalien käsittelyssä.

Materiaalit :

Muriaattihappo (suolahappo) 25 %

Natriumbikarbonaatti

laboratorion lämpömittari

Valmistus : laita astiaan hieman suolahappoa. Lisää muutama pieni ruokalusikallinen ruokasoodaa . Tarkkaile, kuinka reaktio tapahtuu absorboimalla lämpöä ja alentaen lämpötilaa muutamaan asteeseen nollan alapuolelle.

Eksotermiset reaktiokokeet

vaahtokoe

• Materiaalit :
  • Vetyperoksidi (H ₂ O ₂ )
  • kaliumjodidi (Kl)
  • Kulho
• Valmistelu : laita ensin vetyperoksidi säiliöön. Lisää sitten kaliumjodidi. Odota muutama sekunti ja tarkkaile, miten kemiallinen reaktio kehittyy.

Kemialliset reaktiot etenevät tietyllä nopeudella, jota kutsutaan reaktiokinetiikaksi. Jotkut yhdisteet voivat lisätä reaktion nopeutta tai hidastaa sitä. Näitä aineita kutsutaan vastaavasti katalyyteiksi ja inhibiittoreiksi. Sekoittamalla vetyperoksidia kaliumjodidiin, vetyperoksidin hajoamisreaktio alkoi. Tämän seurauksena muodostuu happikuplia.

kuuman jään kokeilu

• Materiaalit :
  • Etikka
  • Natriumbikarbonaatti
  • Kasari
  • Lasisäiliö kannella (lämmönkestävä)
  • Ruokalaji
• Valmistus : lisää puoleen litraan etikkaa hitaasti 2 ruokalusikallista ruokasoodaa. Tämä seos tuottaa poreilevan vaikutuksen. Kun kuohuminen loppuu, keitä seosta kattilassa tunnin ajan kohtuullisessa lämpötilassa, kunnes nesteen pinnalle alkaa muodostua kuorta. Poista lämmöltä ja kaada jäljellä oleva neste, joka on nyt natriumasetaattia, lasiastiaan. Peitä hyvin ja anna jäähtyä jääkaapissa puoli tuntia. Kaavi lusikalla kattilan reunalle ja pohjalle jääneet kiteet. Aseta ne lautaselle. Puolen tunnin kuluttua poista lasiastia varovasti jääkaapista ja avaa se. Ota levyltä joitain kiteitä ja kaada ne nesteeseen. Tarkkaile, kuinka neste kiteytyy ja kuumenee.

Etikkaa ja natriumbikarbonaattia sekoitettaessa tapahtuu reaktio, jossa hiilidioksidia vapautuu kuplien muodossa ja natriumasetaattia muodostuu nestemäisessä tilassa. Kun seos kiehuu, vesi haihtuu ja jäljelle jää liuosta, joka jähmettyy alle 54 °C:ssa. Seosta jäähdyttämällä nopeasti liuos pysyy nestemäisenä, vaikka se on jäätymispisteensä alapuolella. Koska se pysyy epävakaassa tilassa, kaikki häiriöt, kuten kiteitä heitettäessä, muuttavat molekyylien järjestystä aiheuttaen kiteytymistä ja lämpöä vapautuu. Tämä saa aikaan kuuman jään vaikutuksen.

Bibliografia

• Erilaisia ​​kirjoittajia. opettaa kemiaa. Aineista kemialliseen reaktioon. (2020). Espanja. Pääkirjoitus Grao.
• Sykes, P. Reaktiomekanismit orgaanisessa kemiassa. (2009). Espanja. Pääkirjoitus Reverté.
• Levenspiel, O. Engineering Chemical Reactions . (2009). Espanja. Pääkirjoitus Reverté.