Mange kemiske reaktioner frigiver energi i form af varme, lys eller lyd. Disse er eksoterme reaktioner. Eksoterme reaktioner kan forekomme spontant og resultere i højere tilfældighed eller entropi (ΔS> 0) af systemet. De betegnes med en negativ varmestrøm (varme går tabt i omgivelserne) og falder i entalpien (ΔH <0). I laboratoriet frembringer eksoterme reaktioner varme eller kan endda være eksplosive.
Der er andre kemiske reaktioner, der skal absorbere energi for at gå videre. Disse er endotermiske reaktioner. Endotermiske reaktioner kan ikke forekomme spontant. Der skal arbejdes for at få disse reaktioner til at forekomme. Når endotermiske reaktioner absorberer energi, måles et temperaturfald under reaktionen. Endotermiske reaktioner er kendetegnet ved positiv varmestrøm (ind i reaktionen) og en stigning i enthalpi (+ ΔH).
Eksempler på endotermiske og eksoterme processer
Fotosyntese er et eksempel på en endotermisk kemisk reaktion. I denne proces bruger planter energien fra solen til at omdanne kuldioxid og vand til glukose og ilt. Denne reaktion kræver 15MJ energi (sollys) for hvert kilogram glukose, der produceres:
sollys + 6CO2(g) + H2O (l) = C6H12O6(aq) + 6O2(G)
Andre eksempler på endotermiske processer inkluderer:
- Opløsning af ammoniumchlorid i vand
- Knækkende alkaner
- Nukleosyntesen af elementer, der er tungere end nikkel i stjerner
- Fordampende flydende vand
- Smeltende is
Et eksempel på en eksoterm reaktion er blandingen af natrium og chlor til opnåelse af bordsalt. Denne reaktion producerer 411 kJ energi for hver mol salt, der produceres:
Na (s) + 0,5Cl2(r) = NaCI (r)
Andre eksempler på eksoterme processer inkluderer:
- Det termitreaktion
- En neutraliseringsreaktion (f.eks. Blanding af en syre og en base til dannelse af et salt og vand)
- De fleste polymerisationsreaktioner
- Forbrænding af brændstof
- Respiration
- Nuklear fission
- Korrosion af metal (en oxidationsreaktion)
- Opløsning af en syre i vand
Demonstrationer, du kan udføre
Mange eksoterme og endotermiske reaktioner involverer giftige kemikalier, ekstrem varme eller kulde eller rodet bortskaffelsesmetoder. Et eksempel på en hurtig eksoterm reaktion er at opløse vaskemiddel i pulverform i din hånd med lidt vand. Et eksempel på en let endoterm reaktion er at opløse kaliumchlorid (solgt som en salterstatning) i din hånd med vand.
Disse endotermiske og eksoterme demonstrationer er sikre og lette:
- Spændende eksoterme reaktioner at prøve: Opvarm tingene med en af disse enkle eksoterme reaktionsdemonstrationer.
- Opret en endotermisk reaktion: Nogle endotermiske reaktioner bliver kolde nok til at forårsage frostskader. Her er et eksempel på en reaktion, der er sikker nok til, at børnene kan røre ved.
- Sådan opretter du en eksoterm kemisk reaktion: Nogle eksoterme reaktioner producerer flammer og bliver ekstremt varme (som termitreaktionen). Her er en sikker eksoterm reaktion, der producerer varme, men ikke vil starte brande eller forårsage forbrænding.
- Lav varm is af eddike og bagesoda: Natriumacetat eller "varm is" kan bruges som enten en endoterm eller eksoterm reaktion, afhængigt af om du krystalliserer eller smelter det faste stof.
Endotermisk vs eksotermisk sammenligning
Her er en hurtig oversigt over forskellene mellem endotermiske og eksoterme reaktioner:
| endoterm | exoterm |
| varme absorberes (føles kold) | varme frigives (føles varm) |
| der skal tilføres energi for at reaktionen skal ske | reaktion sker spontant |
lidelse mindskes (| entropi stiger (ΔS> 0) | |
| stigning i entalpi (+ ΔH) | reduktion i entalpi (-ΔH) |
Endergonic og exergonic reaktioner
Endotermiske og eksoterme reaktioner refererer til absorption eller frigivelse af varme. Der er andre typer energi, der kan produceres eller absorberes af en kemisk reaktion. Eksempler inkluderer lys og lyd. Generelt kan reaktioner, der involverer energi, klassificeres som endergonic eller exergonic, En endotermisk reaktion er et eksempel på en endergonic reaktion. En eksoterm reaktion er et eksempel på en exergonisk reaktion.
Nøgle Fakta
- Endotermiske og eksoterme reaktioner er kemiske reaktioner, der henholdsvis absorberer og frigiver varme.
- Et godt eksempel på en endoterm reaktion er fotosyntesen. Forbrænding er et eksempel på en eksoterm reaktion.
- Kategoriseringen af en reaktion som endo- eller eksotermisk afhænger af nettovarmeoverførslen. I enhver given reaktion absorberes og frigøres varme. F.eks. Skal energi indføres i en forbrændingsreaktion for at starte den (tænde en ild med en tændstikker), men derefter frigøres mere varme end krævet.
Ressourcer og videre læsning
- Qian, Y.‐Z., et al. “Diverse Supernova-kilder til r-Behandle." The Astrophysical Journal, vol. 494, nr. 1, 10. februar. 1998, pp. 285-296, doi: 10.1086 / 305198.
- Yin, Xi, et al. "Selvopvarmende tilgang til hurtig produktion af ensartede metalnanostrukturer." Kemi af nanomaterialer til energi, biologi og mere, vol. 2, nr. 1, 26. august. 2015, pp. 37-41, doi: 10.1002 / cnma.201500123.