תגובות כימיות אנדותרמיות ואקותרמיות

תגובות כימיות רבות משחררות אנרגיה בצורה של חום, אור או צליל. אלו הם תגובות אקסותרמיות. תגובות אקזותרמיות עשויות להופיע באופן ספונטני ולהביא לאקראיות גבוהה יותר או אנטרופיה (ΔS> 0) של המערכת. הם מסומנים על ידי זרימת חום שלילית (חום הולך לאיבוד לסביבה) וירידה באנטלפיה (ΔH <0). במעבדה, תגובות אקזוטריות מפיקות חום ואף עלולות להיות נפיצות.

ישנן תגובות כימיות אחרות שחייבות לספוג אנרגיה כדי להמשיך. אלו הם תגובות אנדותרמיות. תגובות אנדותרמיות לא יכול להתרחש באופן ספונטני. יש לעשות עבודה על מנת לגרום לתגובות אלה להתרחש. כאשר תגובות אנדותרמיות סופחות אנרגיה, נמדדת ירידת טמפרטורה במהלך התגובה. תגובות אנדותרמיות מאופיינות בזרימת חום חיובית (לתגובה) ועלייה באנטלפיה (+ ΔH).

פוטוסינתזה היא דוגמא לתגובה כימית אנדותרמית. בתהליך זה משתמשים הצמחים באנרגיה מהשמש בכדי להמיר פחמן דו חמצני ומים לגלוקוז וחמצן. תגובה זו דורשת 15 מג'יגה אנרגיה (אור שמש) לכל קילוגרם גלוקוז המיוצר:

אור שמש + 6CO₂(ז) + ח₂O (l) = C₆ח₁₂O₆(aq) + 6O₂(ז)

דוגמאות נוספות לתהליכים אנדותרמיים כוללות:

• המסת אמוניום כלוריד במים
instagram viewer
• פיצוח אלקנים
• נוקלאוזינתזה של יסודות כבדים יותר מאשר ניקל בכוכבים
• אידוי מים נוזליים
• קרח נמס

דוגמא לתגובה אקסותרמית היא תערובת נתרן וכלור ליצירת מלח שולחן. תגובה זו מייצרת 411 ק"ג אנרגיה לכל שומה של מלח המיוצר:

Na (ים) + 0.5Cl₂(ים) = NaCl (ים)

דוגמאות נוספות לתהליכים אקזוטרמיים כוללות:

• ה תגובת תרמיט
• תגובה נטרול (למשל, ערבוב של חומצה ובסיס ליצירת מלח ומים)
• רוב תגובות הפילמור
• בעירה של דלק
• נשימה
• ביקוע גרעיני
• קורוזיה של מתכת (תגובת חמצון)
• המסת חומצה במים

תגובות אקזוותרמיות רבות ואנדותרמיות כוללות כימיקלים רעילים, חום או קור קיצוני או שיטות סילוק מבולגנות. דוגמה לתגובה אקזוותרמית מהירה היא להמיס חומר ניקוי אבק כביסה ביד שלך עם מעט מים. דוגמה לתגובה אנדותרמית קלה היא המסת אשלגן כלוריד (נמכר כתחליף מלח) בידך במים.

הדגמות אנדותרמיות ואקוטרומיות אלה הן בטיחותיות וקלות:

• תגובות אקסותרמיות מרגשות לנסות: לחמם דברים עם אחת מההדגמות התגובה האקוטרמית הפשוטה הזו.
• צור תגובה אנדותרמית: כמה תגובות אנדותרמיות מתקררות מספיק בכדי לגרום לכוויות קור. להלן דוגמא לתגובה בטוחה מספיק לילדים לגעת בה.
• כיצד ליצור תגובה כימית אקזו-תרמית: כמה תגובות אקזותרמיות מייצרות להבות ומתחממות במיוחד (כמו תגובת התרמיט). להלן תגובה אקסותרמית בטוחה המייצרת חום אך לא תפתח בשריפות או תגרום לכוויה.
• הכינו קרח חם מחומץ ואפיית סודה: נתרן אצטט או "קרח חם" יכולים לשמש כתגובה אנדותרמית או אקסותרמית, תלוי אם אתה מגבש או ממיס את המוצק.

להלן סיכום מהיר של ההבדלים בין תגובות אנדותרמיות לאקסותרמיות:

תגובות אנדותרמיות ואקותרמיות מתייחסות לספיגת חום או לשחרורו. ישנם סוגים אחרים של אנרגיה העשויים לייצר או להיספג על ידי תגובה כימית. דוגמאות לכך כוללות אור וצליל. באופן כללי, תגובות עם אנרגיה עשויות להיות מסווגות כ אנדרגוני או אקסרגוני, תגובה אנדותרמית היא דוגמא לתגובה אנדרגונית. תגובה אקסותרמית היא דוגמא לתגובה אקסרגונית.

עובדות מפתח

• Qian, Y.‐Z., et al. "מקורות סופרנובה מגוונים עבור r-תהליך." כתב העת האסטרופיזי, כרך 494, לא. 1, 10 בפברואר. 1998, עמ '. 285-296, דוי: 10.1086 / 305198.
• יין, שי ואח '. "גישה לחימום עצמי לייצור מהיר של מבני ננו-מתכת אחידים." כימיה של ננו-חומרים לאנרגיה, ביולוגיה ועוד, כרך 2, לא. 1, 26 אוגוסט. 2015, עמ '. 37-41, דוי: 10.1002 / cnma.201500123.