EKSOTERMISKĀ REAKCIJA: PROCESS, VEIDI UN PIEMĒRI - ĶĪMIJA - 2025

Eksotermiska reakcija ir ķīmiskās reakcijas, kurās enerģijas pārnese notiek, galvenokārt formā atbrīvošanu siltuma vai gaismas veidu. Piemēram, jebkura degšanas reakcija, kurā kaut kas deg, notiek eksotermiska reakcija.

Ikdienas dzīves laikā parasti novēro, kā dažādas eksotermiskās reakcijas notiek dabiski vai ko izraisa dažādu vietu temperatūras izmaiņas. Šīs temperatūras izmaiņas var izmērīt ar termometra palīdzību.

Eksotermiska reakcija ar siltuma izdalīšanos

Šajā ziņā eksotermiskās reakcijas var pārnest cita veida enerģiju uz vidi, kur tās rodas, kā tas notiek ar sprādzieniem un to kinētiskās un skaņas enerģijas pārnešanas veidu, kad vielas, kuras augstā temperatūrā atrodas gāzveida fāzē, tiek paplašinātas no vardarbīgā veidā.

Tādā pašā veidā bateriju izmantošanas gadījumā tiek veikta arī eksotermiska reakcija, tikai šajā gadījumā tiek transportēta elektriskā enerģija.

Pretēji šīm reakcijām ir endotermiskas, kas absorbē enerģiju.

Process

Mača sadedzināšana ir eksotermiska reakcija

Iepriekš tika minēts, ka tad, kad notiek eksotermiska reakcija, notiek enerģijas izdalīšanās, ko var vieglāk vizualizēt šādā vienādojumā:

Reaģents (-i) → Produkts (-i) + Enerģija

Tātad, lai kvantitatīvi noteiktu enerģijas absorbēto vai atbrīvoto enerģiju, tiek izmantots termodinamiskais parametrs, ko sauc par entalpiju (apzīmēts ar "H"). Ja sistēmā (šajā gadījumā ķīmiskā reakcijā) notiek enerģijas izdalīšanās apkārtnē, entalpijas izmaiņām (izteiktām kā ΔH) būs negatīva vērtība.

Pretējā gadījumā, ja šī pasākuma izmaiņas ir pozitīvas, tas atspoguļo siltuma absorbciju no apkārtnes. Tāpat sistēmas entalpijas izmaiņu lielums ir enerģijas daudzuma, kas tiek pārnests uz vidi vai no tās, izpausme.

Jo lielāks ΔH lielums, jo lielāka enerģijas izdalīšanās no sistēmas uz apkārtējo vidi.

Tas notiek tāpēc, ka šajās reakcijās tīrā enerģija, kas izdalās, veidojot jaunas saites, ir lielāka nekā tīrā enerģija, kas tiek izmantota saišu sadrumstalotībā.

No iepriekšminētā var secināt, ka šī reakciju klase ir ļoti izplatīta, jo reakcijas produktos saitēs uzkrātais enerģijas daudzums ir lielāks nekā sākotnēji reaktīvos.

Veidi

Dažādās ķīmijas jomās pastāv dažādi eksotermisku reakciju veidi - laboratorijā vai rūpniecībā; daži tiek veikti spontāni, un citiem ir nepieciešami īpaši apstākļi vai kāda veida viela kā katalizators, lai iegūtu.

Svarīgākie eksotermisko reakciju veidi ir uzskaitīti zemāk:

Degšanas reakcijas

Sadegšanas reakcijas ir redoksa veida reakcijas, kas rodas, kad viena vai vairākas vielas reaģē ar skābekli, un parasti rodas gaismas un siltumenerģija - tas ir, gaisma un siltums - kad rodas liesma.

Neitralizācijas reakcijas

Neitralizācijas reakcijām raksturīga skābu sugu un sārmainas vielas (bāzes) mijiedarbība, veidojot sāli un ūdeni, kam piemīt eksotermisks raksturs.

Oksidācijas reakcijas

Ir daudz šāda veida reakciju, kas parāda eksotermisku izturēšanos, jo skābekļa oksidēšana izraisa liela daudzuma enerģijas izdalīšanos, kā tas notiek ogļūdeņražu oksidēšanā.

Termīta reakcija

Šī reakcija var radīt aptuveni 3000 ° C temperatūru, un, ņemot vērā alumīnija pulvera augsto afinitāti ar lielu skaitu metāla oksīdu, to izmanto tērauda un dzelzs metināšanā.

Polimerizācijas reakcija

Šāda veida reakcija rodas, reaģējot noteiktam skaitam ķīmisko sugu, ko sauc par monomēriem, kas ir vienības, kuras apvienojot atkārtojas ķēdēs, veidojot makromolekulas struktūras, kuras sauc par polimēriem.

Kodoldalīšanās reakcija

Šis process attiecas uz tāda atoma kodola dalījumu, kas tiek uzskatīts par smagu, tas ir, kura masas skaitlis (A) ir lielāks par 200, lai iegūtu mazāka izmēra fragmentus vai kodolus ar starpposma masu.

Šajā reakcijā, kur veidojas viens vai vairāki neitroni, tiek atbrīvots liels daudzums enerģijas, jo kodolam ar lielāku svaru ir mazāka stabilitāte nekā tā produktiem.

Citas reakcijas

Pastāv arī citas ļoti nozīmīgas eksotermiskas reakcijas, piemēram, dažu ogļhidrātu dehidratācija, reaģējot ar sērskābi, ūdens absorbcija, ko nātrija hidroksīds rada atklātā gaisā, vai metālu sugu oksidēšana daudzās korozijas reakcijās.

Eksotermisku reakciju piemēri

Zemāk ir daži eksotermisku reakciju piemēri, kas izraisa entalpijas izmaiņas, kurām ir negatīva vērtība sakarā ar to, ka tās izdala enerģiju:

Iedegta svece

Parafīna un sveces dakts sadegšanas process rada eksotermisku reakciju, kas rada siltumu un gaismu.

Aizdedziniet fosforu

Kad deg degmaisījums, starp ķīmiskajām vielām, kas veido to, un gaisā esošajam skābeklim rodas reakcija. Tādā veidā rodas eksotermiska reakcija, kas rada gan gaismu, gan siltumu.

Elpošana

Elpošanas process gāzu apmaiņas laikā šūnās rada eksotermisku reakciju. Tādā veidā glikoze kopā ar skābekli tiek pārveidota par oglekļa dioksīdu un siltumu.

Degoša malka

Dedzinot koksni, rodas eksotermiska reakcija, kurā iegūtais šīs reakcijas produkts izpaužas kā siltums un temperatūra.

Propāna sadegšana

Piemēram, propāna sadegšana ir spontāna eksotermiska reakcija:

C ₃ H ₈ (g) + ₅ O ₂ (g) → 3CO ₂ (g) + 4H ₂ O (l)

Nātrija karbonāts - sālsskābes neitralizācijas reakcija

Citu eksotermiskās uzvedības gadījumu parāda neitralizācijas reakcija starp nātrija karbonātu un sālsskābi:

NaHCO ₃ (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H ₂ O (l) + CO ₂ (g)

Etanola oksidēšana līdz etiķskābei

Tiek parādīta arī alkometros izmantotā etanola oksidēšana uz etiķskābi, kuras pilnīga reakcija parādīta šādā vienādojumā:

3CH ₃ CH ₂ OH + 2K ₂ Cr ₂ O ₇ + 8H ₂ SO ₄ → CH ₃ COOH + 2Cr (SO ₄ ) ₃ + ₂ K ₂ SO ₄ + 11 H ₂ O

Termīta reakcija

Cits eksotermiskās reakcijas veids ir tā saucamā termīta reakcija, kurā alumīnijs apvienojas ar metāla oksīdu, kā parādīts zemāk:

2Al (s) + Fe ₂ O ₃ (s) → Al ₂ O ₃ (s) + Fe (l)

Tērauda skaidas + etiķis

Šis maisījums darbojas kā lēnas sadegšanas forma, kurā tērauds tiek pakļauts oksidācijas procesam, pateicoties etiķa iedarbībai.

"Suņu riešana"

Šai reakcijai tiek dots šis nosaukums, jo tā izdod skaņu, kas līdzīga suņa riešanas skaņai.

Šī reakcija notiek laboratorijas mēģenē, kurā sajauc slāpekļa oksīdu un slāpekļa oksīdu un oglekļa bisulfātu.

Stikla pudele + alkohols

Līdzīgi kā reakcija, kas radusies iepriekšminētajā eksperimentā, ir stikla pudeles berzēšana ar spirtu tādā veidā, ka rodas liesma.

Veļas mazgāšanas līdzeklis + ūdens

Kad veļas mazgāšanas līdzekļa ziepes ir izšķīdinātas, var redzēt eksotermisku reakciju. Šis ir viens no viegli novērojamajiem eksotermisko reakciju piemēriem mājās.

Ziloņu zobu pasta

Šis ir eksperiments, ko parasti izmanto, lai izskaidrotu eksotermisko reakciju dinamiku. Tas sastāv no ūdeņraža peroksīda izšķīdināšanas kādā ziepjūdenī, lai šādā veidā iegūtu lielu daudzumu putu.

Šim maisījumam pievieno katalizatoru (kālija jodīdu), kas palīdz ātri sadalīties peroksīdā.

Sērskābe + cukurs

Cukura dehidratācijas procesā rodas acīmredzama eksotermiska reakcija. Sajaucot sērskābi ar cukuru, tā tiek dehidrēta un parādās melnu dūmu kolonna, kas videi smaržo pēc sadedzinātiem kauliem.

Nātrijs + ūdens

Nātrijs vai jebkura sārmaina viela spēcīgi reaģē ar ūdeni. Pievienojot ūdenim jebkuru sārmu metālu (litiju, nātriju, kāliju, rubīdiju vai cēziju), tam jāreaģē.

Ciktāl periodiskajā tabulā ir lielāks elementa skaits, reakcija būs spēcīgāka.

Nātrija acetāts

Nātrija acetāts ir pazīstams kā karstais ledus. Šis materiāls sākas ar sasaldētu šķīdumu kristalizāciju, kas tā vietā, lai atbrīvotu aukstumu, izdalot siltumu.

Tā izskata dēļ to sauc par "ledu", bet faktiski kristalizēts nātrija acetāts ir viens no visizplatītākajiem materiāliem, ko izmanto roku sildītāju pagatavošanai.

Soda + etiķis

Šis maisījums rada eksotermisku reakciju, kas rada lielu daudzumu putu, tāpēc to parasti izmanto, lai atgādinātu vulkāna eksploziju.

Džins pudelē

Šajā eksperimentā ūdeņraža peroksīdu (ūdeņraža peroksīdu) sajauc ar kālija permanganātu. Tādā veidā permanganāts sadala ūdeņraža peroksīdu, izraisot lielu dūmu un siltuma izdalīšanos.

Sprādzienbīstami sveķaini lāči

Gumija lāči ir bagāti ar saharozi (cukuru) - vielu, kas, sajaucoties ar kālija hlorātu augstā temperatūrā, rada vardarbīgu sprādzienu un gumijas lāču kustību.

Zibens caurulē

Šī reakcija notiek, ja kodīga skābe tiek sajaukta ar spirtu vai acetonu.

Tādā veidā var redzēt enerģisku ķīmisku reakciju, kuras rezultātā caurulē rodas gaisma, kas līdzīga zibens iznākumam.

Iesaldējiet ūdeni

Šī procesa laikā ūdens izdala enerģiju siltuma veidā, tāpēc, kad ūdens klucīši sasalst, notiek eksotermiska reakcija.

Metālu korozija

Tīri metāli, tas ir, dabiskā stāvoklī, nonākot saskarē ar gaisu, kopā ar siltumu rada oksidācijas reakciju, tāpēc tiek uzskatīts, ka šis process ir eksotermisks.

Gāzes sadegšanas process

Jebkuras gāzes, piemēram, metāna vai dabasgāzes, sadegšanas process rada eksotermisku reakciju, kas izpaužas kā siltuma veidošanās, un dažos gadījumos, kad degšana notiek kontrolētā veidā, tā var radīt arī gaismu.

Cits

Papildus iepriekš skaidrotajiem piemēriem pastāv ļoti dažādas reakcijas, kuras arī uzskata par eksotermiskām, piemēram, dažu organisko vielu sadalīšanās no atkritumiem kompostēšanai.

Tas daudzās citās reakcijās arī izceļ pigmenta luciferīna oksidāciju, izmantojot luciferāzes enzīmu, iegūstot raksturīgo ugunspuķu bioholuminiscenci un pat elpošanu.

Atsauces

1. Wikipedia. (sf). Eksotermiska reakcija. Iegūts no es.wikipedia.org
2. BBC. (sf). Enerģijas izmaiņas un atgriezeniskas reakcijas. Atgūts no bbc.co.uk
3. Čans, R. (2007). Ķīmija, devītais izdevums. (Makgreivs-Hils).
4. Walker, D. (2007). Ķīmiskās reakcijas. Atkopts no books.google.co.ve
5. Saunders, N. (2007). Ķīmisko reakciju izpēte. Iegūts no books.google.co.ve