Daudzas ķīmiskās reakcijas izdala enerģiju siltuma, gaismas vai skaņas veidā. Šie ir eksotermiskas reakcijas. Eksotermiskas reakcijas var notikt spontāni un izraisīt lielāku nejaušību vai entropija (ΔS> 0) no sistēmas. Tos apzīmē ar negatīvu siltuma plūsmu (siltums tiek zaudēts apkārtnei) un entalpijas samazināšanos (ΔH <0). Laboratorijā eksotermiskās reakcijas rada siltumu vai pat var būt eksplozīvas.
Ir arī citas ķīmiskas reakcijas, kurām ir jāabsorbē enerģija, lai turpinātu. Šie ir endotermiskas reakcijas. Endotermiskās reakcijas nevar notikt spontāni. Ir jādara, lai šīs reakcijas notiktu. Kad endotermiskās reakcijas absorbē enerģiju, reakcijas laikā mēra temperatūras kritumu. Endotermiskajām reakcijām raksturīga pozitīva siltuma plūsma (reakcijā) un entalpijas palielināšanās (+ ΔH).
Endotermisko un eksotermisko procesu piemēri
Fotosintēze ir endotermiskās ķīmiskās reakcijas piemērs. Šajā procesā augi izmanto saules enerģiju, lai oglekļa dioksīdu un ūdeni pārvērstu glikozē un skābeklī. Šai reakcijai nepieciešami 15MJ enerģijas (saules gaismas) uz katru saražoto glikozes kilogramu:
saules gaisma + 6CO2(g) + H2O (l) = C6H12O6(aq) + 6O2(g)
Citi endotermisko procesu piemēri:
- Amonija hlorīda izšķīdināšana ūdenī
- Krekinga alkāni
- Par niķeli smagāku elementu kodolsintēze zvaigznēs
- Iztvaicē šķidru ūdeni
- Kušanas ledus
Eksotermiskas reakcijas piemērs ir nātrija un hlora maisījums, lai iegūtu galda sāli. Šī reakcija rada 411 kJ enerģijas katram sāls molam, ko iegūst:
Na (s) + 0,5Cl2(s) = NaCl (s)
Citi eksotermisko procesu piemēri:
- termīta reakcija
- Neitralizācijas reakcija (piemēram, skābes un bāzes sajaukšana, lai iegūtu sāli un ūdeni)
- Lielākā daļa polimerizācijas reakciju
- Degvielas sadedzināšana
- Elpošana
- Kodolskaldīšana
- Metāla korozija (oksidācijas reakcija)
- Skābes izšķīdināšana ūdenī
Demonstrācijas, kuras varat veikt
Daudzās eksotermiskās un endotermiskās reakcijās ir iesaistītas toksiskas ķīmiskas vielas, ekstrēms karstums vai aukstums vai netīras iznīcināšanas metodes. Ātras eksotermiskas reakcijas piemērs ir pulvera veļas mazgāšanas līdzekļa izšķīdināšana rokā ar nedaudz ūdens. Vieglas endotermiskas reakcijas piemērs ir kālija hlorīda (pārdots kā sāls aizstājējs) izšķīdināšana rokā ar ūdeni.
Šīs endotermiskās un eksotermiskās demonstrācijas ir drošas un vienkāršas:
- Aizraujošas eksotermiskas reakcijas, lai izmēģinātu: Uzkarsējiet lietas ar vienu no šīm vienkāršajām eksotermiskās reakcijas demonstrācijām.
- Izveidojiet endotermisku reakciju: Dažas endotermiskas reakcijas kļūst pietiekami aukstas, lai izraisītu apsaldējumus. Šeit ir pietiekami drošas reakcijas piemērs, lai bērni to varētu pieskarties.
- Kā izveidot eksotermisku ķīmisku reakciju: Dažas eksotermiskas reakcijas rada liesmas un sakarst (piemēram, termīta reakcija). Šeit ir droša eksotermiska reakcija, kas rada siltumu, bet nesāk uguni vai neizraisīs apdegumus.
- Pagatavojiet karstu ledu no etiķa un cepamās soda: Nātrija acetātu vai "karstu ledu" var izmantot kā endotermisku vai eksotermisku reakciju atkarībā no tā, vai kristalizējat vai izkausējat cietu vielu.
Endotermiskais un eksotermiskais salīdzinājums
Šeit ir īss kopsavilkums par atšķirībām starp endotermiskajām un eksotermiskajām reakcijām:
| Endotermiska | Eksotermisks |
| siltums tiek absorbēts (jūtas auksts) | siltums izdalās (jūtas silts) |
| enerģija jāpievieno, lai notiktu reakcija | reakcija notiek spontāni |
| traucējumi samazinās (ΔS <0) | palielinās entropija (ΔS> 0) |
| entalpijas palielināšanās (+ ΔH) | entalpijas (-ΔH) samazināšanās |
Endergonic un exergonic reakcijas
Endotermiskās un eksotermiskās reakcijas attiecas uz siltuma absorbciju vai izdalīšanos. Ir arī citi enerģijas veidi, kurus var iegūt vai absorbēt ķīmiska reakcija. Kā piemēri var minēt gaismu un skaņu. Parasti reakcijas, kurās iesaistīta enerģija, var klasificēt kā: endergonic vai exergonic, Endotermiska reakcija ir endergoniskas reakcijas piemērs. Eksotermiska reakcija ir eksergoniskas reakcijas piemērs.
Atslēgas fakti
- Endotermiskās un eksotermiskās reakcijas ir ķīmiskas reakcijas, kas attiecīgi absorbē un atbrīvo siltumu.
- Labs endotermiskās reakcijas piemērs ir fotosintēze. Degšana ir eksotermiskas reakcijas piemērs.
- Reakcijas klasificēšana kā endo- vai eksotermiskā ir atkarīga no neto siltuma pārneses. Katrā reakcijā siltums tiek gan absorbēts, gan atbrīvots. Piemēram, degšanas reakcijā ir jāiegūst enerģija, lai to sāktu (uguns iededzināšana ar sērkociņu), bet pēc tam izdalās vairāk siltuma, nekā bija nepieciešams.
Resursi un turpmākā lasīšana
- Qian, Y.‐Z., et al. Dažādi supernovas avoti r‐Process. ” Astrofizikas žurnāls, sēj. 494, Nr. 1., 10. febr. 1998, lpp. 285-296, doi: 10.1086 / 305198.
- Yin, Xi, et al. “Pašsildīšanas pieeja vienveidīgu metālu nanostruktūru ātrai ražošanai.” Nanomateriālu ķīmija enerģētikai, bioloģijai un citur, sēj. 2, nē. 1., 26. aug. 2015, lpp. 37-41, doi: 10.1002 / cnma.201500123.