Daugybė cheminių reakcijų išskiria energiją šilumos, šviesos ar garso pavidalu. Šitie yra egzoterminės reakcijos. Egzoterminės reakcijos gali įvykti spontaniškai ir sukelti didesnį atsitiktinumą ar entropija (ΔS> 0) sistemos. Jie žymimi neigiamu šilumos srautu (šiluma prarandama aplinkoje) ir entalpijos sumažėjimu (ΔH <0). Laboratorijoje egzoterminės reakcijos skleidžia šilumą arba netgi gali būti sprogstamosios.
Yra ir kitų cheminių reakcijų, kurios, norint tęsti, turi sugerti energiją. Šitie yra endoterminės reakcijos. Endoterminės reakcijos negali įvykti savaime. Reikia atlikti darbus, kad šios reakcijos pasireikštų. Kai endoterminės reakcijos sugeria energiją, reakcijos metu išmatuojamas temperatūros kritimas. Endoterminėms reakcijoms būdingas teigiamas šilumos srautas (į reakciją) ir entalpijos padidėjimas (+ ΔH).
Endoterminių ir egzoterminių procesų pavyzdžiai
Fotosintezė yra endoterminės cheminės reakcijos pavyzdys. Šiame procese augalai naudoja saulės energiją, norėdami anglies dioksidą ir vandenį paversti gliukoze ir deguonimi. Šiai reakcijai reikia 15MJ energijos (saulės šviesos) kiekvienam pagamintos gliukozės kilogramui:
saulės spinduliai + 6CO2(g) + H2O (l) = C6H12O6(aq) + 6O2(g)
Kiti endoterminių procesų pavyzdžiai:
- Tirpinamas amonio chloridas vandenyje
- Krekingo alkanai
- Žvaigždžių sunkesnių nei nikelis elementų branduolio sintezė
- Garuojantis skystas vanduo
- Tirpstantis ledas
Egzoterminės reakcijos pavyzdys yra natrio ir chloro mišinys, gaunantis stalo druskos. Ši reakcija sukuria 411 kJ energijos kiekvienam pagamintos druskos moliui:
Na (s) + 0,5Cl2(-ai) = NaCl (-ai)
Kiti egzoterminių procesų pavyzdžiai:
- termito reakcija
- Neutralizacijos reakcija (pvz., Rūgšties ir bazės sumaišymas, kad būtų druska ir vanduo)
- Dauguma polimerizacijos reakcijų
- Kuro deginimas
- Kvėpavimas
- Branduolio dalijimasis
- Metalo korozija (oksidacijos reakcija)
- Tirpinant rūgštį vandenyje
Demonstracijos, kurias galite atlikti
Daugybė egzoterminių ir endoterminių reakcijų yra susijusios su toksiškomis cheminėmis medžiagomis, dideliu karščiu ar šalčiu ar netvarkingais šalinimo būdais. Greitos egzoterminės reakcijos pavyzdys yra skalbimo miltelių miltelių ištirpinimas rankoje su trupučiu vandens. Lengvos endoterminės reakcijos pavyzdys yra kalio chlorido (parduodamo kaip druskos pakaitalas) tirpinimas rankoje su vandeniu.
Šios endoterminės ir egzoterminės demonstracijos yra saugios ir lengvos:
- Įspūdingos egzoterminės reakcijos, kurias reikia išbandyti: Sušildykite viską atlikdami vieną iš šių paprastų egzoterminės reakcijos demonstracijų.
- Sukurkite endoterminę reakciją: Kai kurios endoterminės reakcijos pakankamai atšąla, kad sušaltų. Čia yra pakankamai saugios reakcijos, kurią vaikai gali liesti, pavyzdys.
- Kaip sukurti egzoterminę cheminę reakciją: Kai kurios egzoterminės reakcijos sukelia liepsną ir labai įkaista (pvz., Termito reakcija). Čia yra saugi egzoterminė reakcija, kuri išskiria šilumą, bet nepradės gaisro ar nesukels nudegimo.
- Iš acto ir kepimo sodos pasidarykite karšto ledoNatrio acetatas arba „karštas ledas“ gali būti naudojami kaip endoterminė arba egzoterminė reakcija, priklausomai nuo to, ar kristalizuojate, ar tirpinate kietą medžiagą.
Endoterminis ir egzoterminis palyginimas
Čia yra trumpa endoterminių ir egzoterminių reakcijų skirtumų santrauka:
| Endoterminė | Egzoterminė |
| šiluma sugeriama (jaučia šaltį) | šiluma išsiskiria (jaučiasi šilta) |
| turi būti pridėta energijos, kad įvyktų reakcija | reakcija vyksta spontaniškai |
| sutrikimas mažėja (ΔS <0) | entropija padidėja (ΔS> 0) |
| entalpijos padidėjimas (+ ΔH) | entalpijos sumažėjimas (-ΔH) |
Endergoninės ir eksergoninės reakcijos
Endoterminės ir egzoterminės reakcijos reiškia šilumos absorbciją ar išsiskyrimą. Yra ir kitų rūšių energija, kuri gali būti pagaminta ar absorbuota cheminės reakcijos metu. Pavyzdžiai yra šviesa ir garsas. Paprastai reakcijos, susijusios su energija, gali būti klasifikuojamos kaip: endergonic arba exergonic, Endoterminė reakcija yra endergoninės reakcijos pavyzdys. Egzoterminė reakcija yra egzergoninės reakcijos pavyzdys.
Pagrindiniai faktai
- Endoterminės ir egzoterminės reakcijos yra cheminės reakcijos, kurios atitinkamai sugeria ir išskiria šilumą.
- Geras endoterminės reakcijos pavyzdys yra fotosintezė. Degimas yra egzoterminės reakcijos pavyzdys.
- Reakcijos klasifikavimas kaip endo- arba egzoterminė priklauso nuo grynosios šilumos perdavimo. Bet kurioje reakcijoje šiluma tiek absorbuojama, tiek išleidžiama. Pvz., Energiją reikia įnešti į degimo reakciją, kad ji prasidėtų (ugnis uždegama degtuku), tačiau tada išsiskiria daugiau šilumos, nei reikėjo.
Šaltiniai ir tolesnis skaitymas
- Qian, Y.‐Z., et al. „Įvairūs„ Supernovos “šaltiniai r‐Procesas “. Astrofizinis žurnalas, t. 494, Nr. Vasario 1, 10 d. 1998, pp. 285-296, doi: 10.1086 / 305198.
- Yin, Xi ir kt. „Savarankiško kaitinimo metodas greitai gaminant vienodas metalo nanostruktūras“. Nanomedžiagų chemija, skirta energijai, biologijai ir dar daugiau, t. 2, ne. Rugpjūčio 1, 26 d. 2015, p. 37-41, doi: 10.1002 / cnma.201500123.