Paljud keemilised reaktsioonid eraldavad energiat soojuse, valguse või heli kujul. Need on eksotermilised reaktsioonid. Eksotermilised reaktsioonid võivad ilmneda spontaanselt ja põhjustada suuremat juhuslikkust või entroopia (ΔS> 0) süsteemist. Neid tähistatakse negatiivse soojusvooga (soojus kaob ümbrusesse) ja entalpia langus (ΔH <0). Laboris tekitavad eksotermilised reaktsioonid soojust või võivad olla isegi plahvatusohtlikud.
On ka teisi keemilisi reaktsioone, mis peavad toimumiseks energiat neelama. Need on endotermilised reaktsioonid. Endotermilised reaktsioonid ei saa tekkida spontaanselt. Nende reaktsioonide ilmnemiseks tuleb teha tööd. Kui endotermilised reaktsioonid neelavad energiat, mõõdetakse reaktsiooni ajal temperatuuri langus. Endotermilisi reaktsioone iseloomustab positiivne soojusvoog (reaktsiooni sisse) ja entalpia suurenemine (+ ΔH).
Endotermiliste ja eksotermiliste protsesside näited
Fotosüntees on näide endotermilisest keemilisest reaktsioonist. Selles protsessis kasutavad taimed päikeseenergiat süsihappegaasi ja vee muundamiseks glükoosiks ja hapnikuks. See reaktsioon nõuab 15MJ energiat (päikesevalgust) toodetud glükoosi iga kilogrammi kohta:
päikesevalgus + 6CO2(g) + H2O (l) = C6H12O6(aq) + 6O2(g)
Muud näited endotermilistest protsessidest hõlmavad:
- Ammooniumkloriidi lahustamine vees
- Alkaanide lõhenemine
- Niklist raskemate elementide tuumasüntees tähtedes
- Vedela vee aurustumine
- Jää sulamine
Eksotermilise reaktsiooni näide on lauasoola saamiseks naatriumi ja kloori segu. See reaktsioon annab 411 kJ energiat iga toodetud soola mooli kohta:
Na (s) + 0,5CI2(s) = NaCl (s)
Muud eksotermiliste protsesside näited hõlmavad:
- termiitreaktsioon
- Neutraliseerimisreaktsioon (nt happe ja aluse segamine soola ja vee saamiseks)
- Enamik polümerisatsioonireaktsioone
- Kütuse põlemine
- Hingamine
- Tuuma lõhustumine
- Metalli korrosioon (oksüdatsioonireaktsioon)
- Happe lahustamine vees
Demonstratsioonid, mida saate läbi viia
Paljud eksotermilised ja endotermilised reaktsioonid hõlmavad mürgiseid kemikaale, äärmuslikku kuumust või külma või segaseid kõrvaldamismeetodeid. Kiire eksotermilise reaktsiooni näide on pulbrilise pesupesemisvahendi lahustamine käes vähese veega. Kerge endotermilise reaktsiooni näide on kaaliumkloriidi (müüakse soolaasendajana) lahustamine veega.
Need endotermilised ja eksotermilised demonstratsioonid on ohutud ja lihtsad:
- Põnevad eksotermilised reaktsioonid, mida proovida: Kuumutage asju ühe sellise lihtsa eksotermilise reaktsiooni demonstratsiooni abil.
- Loo endotermiline reaktsioon: Mõned endotermilised reaktsioonid jahtuvad piisavalt külma. Siin on näide reaktsioonist, mis on lastele piisavalt turvaline.
- Kuidas luua eksotermiline keemiline reaktsioon: Mõned eksotermilised reaktsioonid tekitavad leeke ja kuumenevad eriti kiiresti (nagu termiidireaktsioon). Siin on ohutu eksotermiline reaktsioon, mis tekitab kuumust, kuid ei käivita tulekahjusid ega põhjusta põletust.
- Tehke äädika ja keedusoodaga kuum jääNaatriumatsetaati või "kuuma jää" võib kasutada kas endotermilise või eksotermilise reaktsioonina, sõltuvalt sellest, kas kristalliseerite või sulatate tahke aine.
Endotermiline vs eksotermiline võrdlus
Siin on kiire kokkuvõte endotermiliste ja eksotermiliste reaktsioonide erinevustest:
| Endotermiline | Eksotermiline |
| kuumus imendub (tunneb külma) | soojus eraldub (tundub soe) |
| reaktsiooni toimumiseks tuleb lisada energiat | reaktsioon toimub spontaanselt |
| häire väheneb (ΔS <0) | entroopia suureneb (ΔS> 0) |
| entalpia suurenemine (+ ΔH) | entalpia langus (-ΔH) |
Endergonic ja Exergonic reaktsioonid
Endotermilised ja eksotermilised reaktsioonid viitavad soojuse neeldumisele või vabanemisele. On ka teisi energialiike, mida keemilise reaktsiooni käigus toodetakse või neelatakse. Näited hõlmavad valgust ja heli. Üldiselt võib energiaga seotud reaktsioone liigitada järgmisteks: endergonic või exergonic, Endotermiline reaktsioon on näide endergoonilisest reaktsioonist. Eksotermiline reaktsioon on näide eksotergilisest reaktsioonist.
Võtme faktid
- Endotermilised ja eksotermilised reaktsioonid on keemilised reaktsioonid, mis vastavalt imavad ja eraldavad soojust.
- Endotermilise reaktsiooni heaks näiteks on fotosüntees. Põlemine on eksotermilise reaktsiooni näide.
- Reaktsiooni liigitamine endo- või eksotermiliseks sõltub soojusenergia netoülekandest. Iga reaktsiooni korral neeldub ja eraldub ka soojus. Näiteks selle käivitamiseks tuleb põlemisreaktsioonis sisestada energiat (tule süütamine tikuga), kuid siis eraldub rohkem soojust, kui oli vaja.
Ressursid ja edasine lugemine
- Qian, Y.‐Z., et al. "Mitmekesised Supernova allikad r‐Protsess. ” Astrofüüsikaline ajakiri, vol. 494, nr. 1., 10. veebr. 1998, lk. 285-296, doi: 10.1086 / 305198.
- Yin, Xi, et al. "Isekuumenev lähenemisviis ühtlaste metallist nanostruktuuride kiirele tootmisele." Nanomaterjalide keemia energia, bioloogia ja muu jaoks, vol. 2, ei. 1., 26. august 2015, lk 37-41, doi: 10.1002 / cnma.201500123.