Reakcje endotermiczne i egzotermiczne

Kiedy zachodzą reakcje chemiczne , mogą uwalniać energię w postaci ciepła i nazywane są egzotermicznymi lub muszą absorbować energię, aby zaszły, iw tym przypadku nazywane są endotermicznymi. Najczęstszymi przykładami tego typu reakcji są spalanie i fotosynteza.

Endotermiczne i egzotermiczne reakcje chemiczne

Reakcje chemiczne to procesy, w których wiązania chemiczne między atomami są rozrywane, tworząc nowe wiązania. W reakcjach chemicznych uczestniczą reagenty , czyli substancje, które spowodują reakcję, oraz produkty , czyli substancje otrzymywane w wyniku reakcji chemicznej.

W zależności od sposobu, w jaki energia jest zaangażowana, to znaczy, czy jest absorbowana, czy uwalniana, reakcje chemiczne mogą być odpowiednio endotermiczne lub egzotermiczne.

Co to są reakcje endotermiczne

Słowo endotermia pochodzi od greckich terminów: endo , co oznacza „do wewnątrz” i termos , co oznacza „ciepło”. Dlatego jest używany w chemii w odniesieniu do reakcji pochłaniających energię. Reakcje te nie zachodzą spontanicznie, ale wymagają dostarczenia energii.

Gdy reakcje endotermiczne pochłaniają energię, podczas reakcji następuje spadek temperatury. Charakteryzują się również wzrostem entalpii (+ ΔH), która jest wielkością wskazującą na zawartość ciepła.

Typowym przykładem reakcji endotermicznej jest fotosynteza. W tym procesie rośliny pochłaniają energię świetlną i przekształcają dwutlenek węgla i wodę w tlen i glukozę, składniki odżywcze roślin. Aby wyprodukować jeden kilogram glukozy, reakcja ta wymaga dużej ilości energii, której dostarcza światło słoneczne.

Co to są reakcje egzotermiczne

Słowo egzotermia pochodzi od greckiego rdzenia exo oznaczającego „na zewnątrz” i thermos oznaczającego „ciepło”.Egzotermiczne reakcje chemiczne uwalniają energię w postaci ciepła. W przypadku eksplozji emitowana jest również energia kinetyczna.

Reakcje egzotermiczne mogą zachodzić spontanicznie. Podobnie mają wyższą entropię (ΔS > 0) i niższą entalpię (ΔH <0). Reakcje egzotermiczne mogą być również wybuchowe.

Przykładem powszechnej reakcji egzotermicznej jest spalanie, które zachodzi podczas zapalania zapałki lub drewna opałowego.

Przykłady reakcji endotermicznych i egzotermicznych

Niektóre przykłady reakcji endotermicznych to:

• Roztwór chlorku amonu (NH ₄ Cl) w wodzie.
• Odparowanie wody w stanie ciekłym.
• stopić lód.
• Rozkład wody na wodór (H) i tlen (O).
• Produkcja ozonu (O ₃ ).
• Rozkład dwutlenku węgla (CO ₂ ) na węgiel i tlen.
• Rozkład białek pod wpływem ciepła.
• Rozkład węglanu wapnia (CaCO ₃ ).
• Reakcja chlorowodoru (HCl) z aluminium w celu wytworzenia wodoru.

Niektóre przykłady reakcji egzotermicznych to:

• Mieszanina sodu i chloru do produkcji soli kuchennej.
• Spalanie drewna, węgla i oleju opałowego.
• Reakcja termitowa.
• Mieszanina kwasu i zasady.
• Oddech.
• Rozszczepienia jądrowego.
• Korozja metalu.
• Rozpuść kwas w wodzie.
• Kondensacja pary wodnej.
• Reakcja metali z halogenami lub tlenem.

Doświadczenia z reakcjami endotermicznymi i egzotermicznymi

Aby dokładniej zrozumieć, jak zachodzą reakcje endotermiczne i egzotermiczne oraz jak energia jest absorbowana i uwalniana w postaci ciepła, można przeprowadzić następujące eksperymenty.

Eksperymenty z reakcjami endotermicznymi

eksperymentować z octem

Materiały

• Ocet lub sok z cytryny
• Wodorowęglan sodu
• zlewka
• termometr laboratoryjny

Przygotowanie : wlej trochę octu do zlewki i włóż termometr. Odczekaj 5 minut, aż temperatura się ustabilizuje. Następnie dodaj małe łyżki sody oczyszczonej. Obserwuj, jak mieszanina pochłania ciepło i obniża temperaturę.

Eksperyment z kwasem solnym

Aby przeprowadzić ten eksperyment, należy zachować ostrożność podczas obchodzenia się z materiałami.

Materiały :

Kwas solny (kwas solny) 25%

Wodorowęglan sodu

termometr laboratoryjny

Przygotowanie : umieść trochę kwasu solnego w pojemniku. Dodaj kilka małych łyżek sody oczyszczonej . Obserwuj, jak przebiega reakcja pochłaniania ciepła i obniżania temperatury do kilku stopni poniżej zera.

Eksperymenty z reakcjami egzotermicznymi

eksperyment z pianką

• Materiały :
  • Nadtlenek wodoru (H ₂ O ₂ )
  • jodek potasu (Kl)
  • Miska
• Przygotowanie : najpierw wlej nadtlenek wodoru do pojemnika. Następnie dodać jodek potasu. Odczekaj kilka sekund i obserwuj, jak rozwija się reakcja chemiczna.

Reakcje chemiczne przebiegają z określoną szybkością, którą nazywamy kinetyką reakcji. Niektóre związki mogą zwiększać szybkość reakcji lub ją spowalniać. Substancje te nazywane są odpowiednio katalizatorami i inhibitorami. Po zmieszaniu nadtlenku wodoru z jodkiem potasu rozpoczęła się reakcja rozkładu nadtlenku wodoru. W rezultacie powstają pęcherzyki tlenu.

Eksperyment z gorącym lodem

• Materiały :
  • Ocet
  • Wodorowęglan sodu
  • Rondel
  • Szklany pojemnik z pokrywką (odporny na ciepło)
  • Danie
• Przygotowanie : do pół litra octu dodać powoli 2 łyżki sody oczyszczonej. Ta mieszanka da efekt musujący. Gdy burzenie ustanie, gotuj mieszaninę w rondlu przez godzinę w umiarkowanej temperaturze, aż na powierzchni płynu zacznie tworzyć się skorupa. Zdejmij z ognia i wlej pozostały płyn, który jest teraz octanem sodu, do szklanego pojemnika. Dobrze przykryj i schłodź w lodówce przez pół godziny. Zeskrob łyżką kryształki, które pozostały na krawędzi i dnie rondla. Ułóż je na talerzu. Po pół godzinie ostrożnie wyjmij szklany pojemnik z lodówki i odkryj go. Weź kilka kryształów z talerza i wlej je do płynu. Obserwuj, jak ciecz krystalizuje i staje się gorąca.

Podczas mieszania octu i wodorowęglanu sodu zachodzi reakcja, w której uwalnia się dwutlenek węgla w postaci bąbelków i powstaje octan sodu w stanie ciekłym. Gdy mieszanina się zagotuje, woda odparowuje i pozostaje roztwór, który krzepnie w temperaturze poniżej 54°C. Dzięki szybkiemu ochłodzeniu mieszaniny roztwór pozostaje płynny, nawet jeśli jest poniżej punktu zamarzania. Ponieważ pozostaje w stanie niestabilnym, wszelkie zakłócenia, takie jak te, które pojawiają się podczas rzucania kryształów, zmieniają kolejność cząsteczek, powodując krystalizację i wydzielanie ciepła. Daje to efekt gorącego lodu.

Bibliografia

• Różni autorzy. uczyć chemii. Od substancji do reakcji chemicznych. (2020). Hiszpania. Redakcja Grao.
• Sykes, P. Mechanizmy reakcji w chemii organicznej. (2009). Hiszpania. Powrót redakcyjny.
• Levenspiel, O. Inżynieria reakcji chemicznych . (2009). Hiszpania. Powrót redakcyjny.