Многие химические реакции выделяют энергию в форме тепла, света или звука. Эти экзотермические реакции. Экзотермические реакции могут происходить самопроизвольно и приводить к большей случайности или энтропия (ΔS> 0) системы. Они обозначены отрицательным тепловым потоком (тепло теряется в окружающей среде) и уменьшением энтальпии (ΔH <0). В лаборатории экзотермические реакции производят тепло или даже могут быть взрывоопасными.
Есть другие химические реакции, которые должны поглощать энергию, чтобы протекать. Эти эндотермические реакции. Эндотермические реакции не может произойти спонтанно. Работа должна быть сделана, чтобы заставить эти реакции произойти. Когда эндотермические реакции поглощают энергию, во время реакции измеряется падение температуры. Эндотермические реакции характеризуются положительным тепловым потоком (в реакцию) и увеличением энтальпии (+ ΔH).
Примеры эндотермических и экзотермических процессов
фотосинтез является примером эндотермической химической реакции. В этом процессе растения используют солнечную энергию для преобразования углекислого газа и воды в глюкозу и кислород. Эта реакция требует 15 МДж энергии (солнечного света) на каждый килограмм производимой глюкозы:
солнечный свет + 6CO2(г) + Н2O (l) = C6ЧАС12О6(вод) + 602(г)
Другие примеры эндотермических процессов включают в себя:
- Растворение хлорида аммония в воде
- Крекинг алканы
- Нуклеосинтез элементов тяжелее никеля в звездах
- Испаряющаяся жидкая вода
- Тающий лед
Примером экзотермической реакции является смесь натрия и хлора с получением поваренной соли. Эта реакция производит 411 кДж энергии на каждый моль соли, которая производится:
Na (s) + 0,5 Cl2(s) = NaCl (s)
Другие примеры экзотермических процессов включают в себя:
- термитная реакция
- Реакция нейтрализации (например, смешивание кислоты и основания с образованием соли и воды)
- Большинство реакций полимеризации
- Сжигание топлива
- Дыхание
- Ядерное деление
- Коррозия металла (реакция окисления)
- Растворение кислоты в воде
Демонстрации, которые вы можете выполнить
Многие экзотермические и эндотермические реакции включают токсичные химические вещества, сильную жару или холод или грязные методы утилизации. Примером быстрой экзотермической реакции является растворение порошкообразного стирального порошка в руке с небольшим количеством воды. Примером легкой эндотермической реакции является растворение хлорида калия (продается как заменитель соли) в вашей руке с водой.
Эти эндотермические и экзотермические демонстрации безопасны и просты:
- Возбуждающие экзотермические реакции, чтобы попробовать: Нагреть вещи с одной из этих простых демонстраций экзотермической реакции.
- Создать эндотермическую реакциюНекоторые эндотермические реакции становятся достаточно холодными, чтобы вызвать обморожение. Вот пример реакции, достаточно безопасной для детей.
- Как создать экзотермическую химическую реакциюНекоторые экзотермические реакции вызывают пламя и очень сильно нагреваются (например, реакция термитов). Вот безопасная экзотермическая реакция, которая производит тепло, но не вызывает пожаров и не вызывает ожогов.
- Сделать горячий лед из уксуса и пищевой содыАцетат натрия или «горячий лед» можно использовать как эндотермическую или экзотермическую реакцию, в зависимости от того, кристаллизуетесь ли вы или плавите твердое вещество.
Эндотермическое и экзотермическое сравнение
Вот краткий обзор различий между эндотермическими и экзотермическими реакциями:
| эндотермический | экзотермический |
| тепло поглощается (чувствует себя холодно) | тепло выделяется (чувствует тепло) |
| энергия должна быть добавлена, чтобы реакция произошла | реакция происходит спонтанно |
| расстройство уменьшается (ΔS <0) | энтропия увеличивается (ΔS> 0) |
| увеличение энтальпии (+ ΔH) | уменьшение энтальпии (-ΔH) |
Эндергонические и Экзергонические Реакции
Эндотермические и экзотермические реакции относятся к поглощению или выделению тепла. Существуют другие виды энергии, которые могут быть получены или поглощены в результате химической реакции. Примеры включают свет и звук. В общем, реакции с участием энергии могут быть классифицированы как эндергонический или эксергонныйЭндотермическая реакция является примером эндергонической реакции. Экзотермическая реакция является примером экзергонической реакции.
Основные факты
- Эндотермические и экзотермические реакции представляют собой химические реакции, которые поглощают и выделяют тепло соответственно.
- Хорошим примером эндотермической реакции является фотосинтез. Горение является примером экзотермической реакции.
- Категоризация реакции как эндо- или экзотермическая зависит от чистого теплообмена. В любой реакции тепло поглощается и выделяется. Например, энергия должна быть введена в реакцию сгорания, чтобы запустить ее (зажечь огонь спичкой), но затем выделяется больше тепла, чем требовалось.
Ресурсы и дальнейшее чтение
- Цянь, Ю.З. и соавт. «Разнообразные источники сверхновых для р-Обработать." Астрофизический Журналтом 494, нет. 1, 10 февраля 1998, стр. 285-296, doi: 10.1086 / 305198.
- Инь, Си и др. «Самонагревающийся подход к быстрому производству однородных металлических наноструктур». Химия наноматериалов для энергетики, биологии и многое другоетом 2, нет 1, 26 августа 2015, стр. 37-41, дои: 10.1002 / cnma.201500123.