REAKCJA EGZOTERMICZNA: PROCES, RODZAJE I PRZYKŁADY - CHEMIA - 2025

Egzotermiczna reakcja jest typ reakcji chemicznej, w której przeniesienie energii następuje głównie w postaci uwalniania ciepła lub światła. Na przykład w każdej reakcji spalania, w której coś się pali, zachodzi reakcja egzotermiczna.

W codziennym życiu często obserwuje się, jak różne reakcje egzotermiczne zachodzą w sposób naturalny lub spowodowane są zmianami temperatury w różnych miejscach. Te zmiany temperatury można zmierzyć za pomocą termometru.

Reakcja egzotermiczna z wydzieleniem ciepła

W tym sensie reakcje egzotermiczne mogą przenosić inne rodzaje energii do ośrodka, w którym są generowane, jak ma to miejsce w przypadku wybuchów i ich sposobu przenoszenia energii kinetycznej i dźwiękowej, gdy substancje znajdujące się w fazie gazowej w wysokich temperaturach są rozpraszane z brutalny sposób.

W analogiczny sposób w przypadku stosowania baterii zachodzi również reakcja egzotermiczna, tylko w tym przypadku transportowana jest energia elektryczna.

Naprzeciwko tych reakcji zachodzą reakcje endotermiczne, które pochłaniają energię.

Proces

Spalanie zapałki jest reakcją egzotermiczną

Wspomniano wcześniej, że gdy zachodzi reakcja egzotermiczna, następuje uwolnienie energii, co można łatwiej zwizualizować za pomocą następującego równania:

Odczynnik (i) → Produkt (y) + energia

Tak więc, aby określić ilościowo energię pochłoniętą lub uwolnioną przez system, stosuje się parametr termodynamiczny zwany entalpią (oznaczony jako „H”). Jeżeli w układzie (w tym przypadku reakcja chemiczna) nastąpi uwolnienie energii do otoczenia, to zmiana entalpii (wyrażona jako ΔH) będzie miała wartość ujemną.

W przeciwnym razie, jeśli zmienność tej miary jest dodatnia, odzwierciedla absorpcję ciepła z otoczenia. Podobnie wielkość zmiany entalpii systemu jest wyrazem ilości energii, która jest przenoszona do lub ze środowiska.

Im większa wielkość ΔH, tym większe uwalnianie energii z systemu do otaczającego środowiska.

Dzieje się tak, ponieważ w tych reakcjach energia netto, która jest uwalniana podczas tworzenia nowych wiązań, jest większa niż energia netto używana do fragmentacji wiązań.

Z powyższego można wywnioskować, że ta klasa reakcji jest bardzo powszechna, ponieważ produkty reakcji mają ilość energii zmagazynowaną w wiązaniach, która jest większa niż ta zawarta początkowo w reagentach.

Rodzaje

Istnieją różne rodzaje reakcji egzotermicznych w różnych dziedzinach chemii, zarówno w laboratorium, jak iw przemyśle; niektóre są przeprowadzane spontanicznie, a inne wymagają specjalnych warunków lub jakiejś substancji jako katalizatora do wytworzenia.

Poniżej wymieniono najważniejsze rodzaje reakcji egzotermicznych:

Reakcje spalania

Reakcje spalania to reakcje typu redoks, które zachodzą, gdy jedna lub więcej substancji reaguje z tlenem, generalnie powodując uwolnienie światła i energii cieplnej - to znaczy światła i ciepła - podczas wytwarzania płomienia.

Reakcje neutralizacji

Reakcje neutralizacji charakteryzują się interakcją między kwaśnymi gatunkami a substancją alkaliczną (zasadą) w celu utworzenia soli i wody, które przejawiają egzotermiczny charakter.

Reakcje utleniania

Jest wiele reakcji tego typu, które wykazują właściwości egzotermiczne, ponieważ utlenianie tlenu powoduje uwolnienie dużej ilości energii, jak to ma miejsce przy utlenianiu węglowodorów.

Reakcja termitów

W wyniku tej reakcji można wytworzyć temperaturę około 3000 ° C, a ze względu na duże powinowactwo proszku aluminiowego do dużej ilości tlenków metali stosuje się go do spawania stali i żelaza.

Reakcja polimeryzacji

Ten typ reakcji to reakcja, która pojawia się, gdy reaguje pewna liczba związków chemicznych zwanych monomerami, które są jednostkami, które po połączeniu są powtarzane w łańcuchach, tworząc struktury makrocząsteczkowe zwane polimerami.

Reakcja rozszczepienia jądra atomowego

Proces ten odnosi się do podziału jądra atomu uważanego za ciężki - czyli o liczbie masowej (A) większej niż 200 - w celu wytworzenia fragmentów lub jąder o mniejszych rozmiarach i masie pośredniej.

W tej reakcji, w której powstaje jeden lub więcej neutronów, uwalniana jest duża ilość energii, ponieważ jądro o większej masie ma mniejszą stabilność niż jego produkty.

Inne reakcje

Istnieją również inne egzotermiczne reakcje o dużym znaczeniu, takie jak odwodnienie niektórych węglowodanów podczas reakcji z kwasem siarkowym, absorpcja wody prezentowanej przez wodorotlenek sodu wystawiony na działanie powietrza lub utlenianie związków metalicznych w wielu reakcjach korozyjnych.

Przykłady reakcji egzotermicznych

Poniżej znajduje się kilka przykładów reakcji egzotermicznych, które powodują zmianę entalpii o wartości ujemnej ze względu na to, że uwalniają energię:

Zapalona świeca

Proces spalania parafiny i knota świecy wywołuje egzotermiczną reakcję, która generuje ciepło i światło.

Podpal fosfor

Gdy zapałka jest zapalona, ​​następuje reakcja między substancjami chemicznymi, które ją tworzą, a tlenem obecnym w powietrzu. W ten sposób generowana jest egzotermiczna reakcja, która wytwarza zarówno światło, jak i ciepło.

Oddechowy

Proces oddychania powoduje egzotermiczną reakcję w komórkach podczas wymiany gazowej. W ten sposób glukoza wraz z tlenem przekształca się w dwutlenek węgla i ciepło.

Płonące drewno opałowe

Spalanie drewna wywołuje egzotermiczną reakcję, w wyniku której powstały produkt tej reakcji objawia się ciepłem i temperaturą.

Spalanie propanu

Na przykład spalanie propanu jest spontaniczną reakcją egzotermiczną:

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

Węglan sodu - reakcja neutralizacji kwasu solnego

Inny przypadek zachowania egzotermicznego jest pokazany przez reakcję neutralizacji między węglanem sodu a kwasem solnym:

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

Utlenianie etanolu do kwasu octowego

Przedstawiono również utlenianie etanolu do kwasu octowego stosowanego w alkomatach, którego pełną reakcję przedstawia równanie:

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

Reakcja termitów

Innym rodzajem reakcji egzotermicznej jest tak zwana reakcja termitowa, w której glin łączy się z tlenkiem metalu, jak na przykładzie poniżej:

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

Wióry stalowe + ocet

Mieszanka ta działa jako forma powolnego spalania, w którym stal podlega procesowi utleniania dzięki działaniu octu.

"Szczekanie psa"

Ta reakcja nosi tę nazwę, ponieważ wydaje dźwięk podobny do szczekania psa.

Ta reakcja zachodzi w probówce laboratoryjnej, w której miesza się podtlenek azotu, tlenek azotu i wodorosiarczan węgla.

Szklana butelka + alkohol

Podobna do reakcji wywołanej wspomnianym doświadczeniem jest pocieranie szklanej butelki alkoholem w taki sposób, że powstaje płomień.

Środek piorący + woda

Po rozpuszczeniu mydła do prania można zauważyć reakcję egzotermiczną. To jeden z najłatwiejszych do zaobserwowania przykładów egzotermicznych reakcji w domu.

Pasta do zębów dla słonia

Jest to eksperyment powszechnie stosowany do wyjaśnienia dynamiki reakcji egzotermicznych. Polega na rozpuszczeniu nadtlenku wodoru w pewnym ośrodku mydlanym, dzięki czemu powstaje duża ilość piany.

Do tej mieszaniny dodaje się katalizator (jodek potasu), który pomaga w szybkim rozkładzie nadtlenku.

Kwas siarkowy + cukier

Proces odwadniania cukru powoduje oczywistą reakcję egzotermiczną. Kiedy miesza się kwas siarkowy z cukrem, jest on odwodniony i pojawia się słup czarnego dymu, który sprawia, że ​​środowisko pachnie jak spalone kości.

Sód + woda

Sód lub jakiekolwiek środowisko alkaliczne silnie reaguje z wodą. Dodając do wody jakikolwiek metal alkaliczny (lit, sód, potas, rubid lub cez), woda musi reagować.

O ile liczba pierwiastków jest wyższa w układzie okresowym, reakcja będzie silniejsza.

Octan sodowy

Octan sodu jest znany jako gorący lód. Materiał ten zaczyna się od krystalizacji zamrożonych roztworów, które zamiast wydzielać zimno, oddają ciepło.

Ze względu na swój wygląd nazywany jest „lodem”, ale w rzeczywistości skrystalizowany octan sodu jest jednym z najpowszechniejszych materiałów używanych do produkcji podgrzewaczy do rąk.

Soda + ocet

Mieszanina ta wywołuje egzotermiczną reakcję, w wyniku której powstają duże ilości piany, dlatego powszechnie używana jest do przypominania eksplozji wulkanu.

Dżin w butelce

W tym doświadczeniu nadtlenek wodoru (nadtlenek wodoru) miesza się z nadmanganianem potasu. W ten sposób nadmanganian rozkłada nadtlenek wodoru, powodując uwolnienie dużej ilości dymu i ciepła.

Wybuchowe żelki

Gumisie są bogate w sacharozę (cukier), substancję, która zmieszana z chloranem potasu w wysokich temperaturach powoduje gwałtowną eksplozję i ruch gumowatych misiów.

Piorun w rurze

Ta reakcja zachodzi, gdy żrący kwas miesza się z alkoholem lub acetonem.

W ten sposób można zaobserwować energiczną reakcję chemiczną, która skutkuje wytworzeniem światła wewnątrz rury, podobnie jak w przypadku pioruna.

Zamrozić wodę

Podczas tego procesu woda uwalnia energię w postaci ciepła, dlatego gdy kostki wody zamarzają, następuje reakcja egzotermiczna.

Korozja metali

Czyste metale, to znaczy w swoim naturalnym stanie, gdy wchodzą w kontakt z powietrzem, powodują reakcję utleniania wraz z wytwarzaniem ciepła, dlatego mówi się, że proces ten jest egzotermiczny.

Proces spalania gazu

Proces spalania dowolnego gazu, takiego jak metan lub gaz ziemny, powoduje reakcję egzotermiczną, która objawia się wytwarzaniem ciepła, aw niektórych przypadkach, gdy spalanie zachodzi w sposób kontrolowany, może również wytwarzać światło.

Inny

Oprócz wcześniej wyjaśnionych przykładów istnieje wiele różnych reakcji, które są również uważane za egzotermiczne, takich jak rozkład niektórych substancji organicznych w odpadach przeznaczonych do kompostowania.

Podkreśla również utlenianie pigmentu lucyferyny przez działanie enzymu lucyferazy w celu wytworzenia charakterystycznej bioluminescencji świetlików, a nawet oddychania, wśród wielu innych reakcji.

Bibliografia

1. Wikipedia. (sf). Reakcja egzotermiczna. Pozyskano z es.wikipedia.org
2. BBC. (sf). Zmiany energii i reakcje odwracalne. Odzyskany z bbc.co.uk
3. Chang, R. (2007). Chemia, wydanie dziewiąte. (McGraw-Hill).
4. Walker, D. (2007). Reakcje chemiczne. Odzyskany z books.google.co.ve
5. Saunders, N. (2007). Badanie reakcji chemicznych. Uzyskane z books.google.co.ve