EGZOTERMNA REAKCIJA: POSTUPAK, VRSTE I PRIMJERI - KEMIJA - 2024

Egzotermna reakcija je vrsta kemijske reakcije u kojoj se odvija prijenos energije, prvenstveno u obliku oslobađanja topline ili svjetla. Na primjer, svaka reakcija izgaranja, u kojoj nešto gori, događa se egzotermna reakcija.

Tijekom svakodnevnog života uobičajeno je vidjeti kako se različite egzotermne reakcije odvijaju prirodno ili uzrokujući izazivanjem promjena temperature na različitim mjestima. Ove temperaturne promjene mogu se izmjeriti pomoću termometra.

Egzotermna reakcija s oslobađanjem topline

U tom smislu, egzotermne reakcije mogu prenijeti druge vrste energije u medij u kojem nastaju, kao što se događa s eksplozijama i njihov način prijenosa kinetičke i zvučne energije kada se tvari koje su u plinovitoj fazi na visokim temperaturama šire s nasilni način.

Na isti način, u slučaju uporabe baterija provodi se i reakcija egzotermnog tipa, samo se u ovom slučaju prenosi električna energija.

Nasuprot tim reakcijama su endotronske, koje apsorbiraju energiju.

Postupak

Izgaranje šibice je egzotermna reakcija

Ranije je spomenuto da kada dođe do egzotermne reakcije, dolazi do oslobađanja energije, koja se lakše može prikazati u sljedećoj jednadžbi:

Reagensi → proizvodi (i) + energija

Dakle, za kvantificiranje energije koju sustav apsorbira ili oslobađa koristi se termodinamički parametar nazvan entalpija (označen kao "H"). Ako u nekom sustavu (u ovom slučaju kemijskoj reakciji) dođe do ispuštanja energije prema okolini, tada će promjena entalpije (izražena kao ΔH) imati negativnu vrijednost.

Inače, ako je varijacija ove mjere pozitivna, ona odražava apsorpciju topline iz okoline. Isto tako, veličina promjene u entalpiji sustava izraz je količine energije koja se prenosi u okoliš ili iz njega.

Što je veća veličina ΔH, to je veće ispuštanje energije iz sustava u okolno okruženje.

To se događa jer je u tim reakcijama neto energija koja se oslobađa kada se stvore nove veze veća od neto energije koja se koristi u fragmentaciji veza.

Iz navedenog se može zaključiti da je ova klasa reakcija vrlo česta, jer proizvodi reakcije imaju količinu energije pohranjene u vezama koja je veća od one koju inicijalno postoje u reaktantima.

vrste

Postoje različite vrste egzotermičkih reakcija u različitim poljima kemije, bilo u laboratoriju ili industriji; neki se provode spontano, a drugi su potrebni da bi se proizveli specifični uvjeti ili neka vrsta tvari kao katalizatora.

Niže su navedene najvažnije vrste egzotermičkih reakcija:

Reakcije izgaranja

Reakcije izgaranja su one redoks tipa koje nastaju kada jedna ili više tvari reagiraju s kisikom, općenito da rezultiraju oslobađanjem svjetlosti i toplinske energije - odnosno svjetlosti i topline - kada nastane plamen.

Reakcije neutralizacije

Neutralizacijske reakcije karakteriziraju interakcije kiselih vrsta i alkalne tvari (baze) kako bi se formirala sol i voda, koji pokazuju egzotermnu prirodu.

Oksidacijske reakcije

Postoje mnoge reakcije ove vrste koje pokazuju egzotermno ponašanje, jer oksidacija kisika uzrokuje oslobađanje velike količine energije, kao što se događa pri oksidaciji ugljikovodika.

Reakcija termita

Ova reakcija može stvoriti temperaturu od oko 3000 ° C, a zbog visokog afiniteta aluminijskog praha s velikim brojem metalnih oksida, koristi se u zavarivanju čelika i željeza.

Reakcija polimerizacije

Ova vrsta reakcije je ona koja nastaje kada reagira određeni broj kemijskih vrsta nazvanih monomeri, a to su jedinice koje se, kada se kombiniraju, ponavljaju u lancima kako bi tvorile makromolekularne strukture nazvane polimeri.

Reakcija nuklearne fisije

Ovaj se postupak odnosi na podjelu jezgre atoma koja se smatra teškim - to je, s masenim brojem (A) većim od 200 - da bi se dobili fragmenti ili jezgre manje veličine s međupredmetnom masom.

U ovoj reakciji, gdje se formira jedan ili više neutrona, oslobađa se velika količina energije, jer jezgro s većom težinom ima manju stabilnost od svojih proizvoda.

Ostale reakcije

Postoje i druge egzotermne reakcije od velike važnosti, poput dehidracije nekih ugljikohidrata pri reakciji s sumpornom kiselinom, apsorpcije vode natrijevog hidroksida izložene otvorenom zraku ili oksidacije metalnih vrsta u mnogim korozijskim reakcijama.

Primjeri egzotermičkih reakcija

Ispod su neki primjeri egzotermičkih reakcija koje proizvode varijaciju entalpije koja ima negativnu vrijednost zbog činjenice da oslobađa energiju:

Upaljena svijeća

Proces izgaranja parafina i fitilj svijeće proizvodi egzotermičku reakciju koja stvara toplinu i svjetlost.

Zapalite fosfor

Kad se šibica zapali, nastaje reakcija između kemijskih tvari koje sačinjavaju i kisika prisutnog u zraku. Na taj način nastaje egzotermna reakcija koja proizvodi i svjetlost i toplinu.

Disanje

Proces disanja proizvodi egzotermnu reakciju u stanicama tijekom razmjene plina. Na taj se način glukoza zajedno s kisikom pretvara u ugljični dioksid i toplinu.

Izgaranje drva za ogrjev

Izgaranje drva proizvodi egzotermnu reakciju tako da se dobiveni produkt te reakcije manifestira kao toplina i temperatura.

Izgaranje propana

Na primjer, izgaranje propana je spontana egzotermna reakcija:

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

Natrijev karbonat - reakcija neutralizacije klorovodične kiseline

Drugi slučaj egzotermnog ponašanja prikazan je reakcijom neutralizacije između natrijevog karbonata i klorovodične kiseline:

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

Oksidacija etanola u octenu kiselinu

Prikazana je i oksidacija etanola u octenu kiselinu koja se koristi u inhalatorima za inhaliranje, čija je cjelovita reakcija prikazana u sljedećoj jednadžbi:

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

Reakcija termita

Druga vrsta egzotermičke reakcije je takozvana termitska reakcija, u kojoj se aluminij kombinira s metalnim oksidom, kako je dolje prikazano:

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

Čelična strugotina + ocat

Ova smjesa djeluje kao oblik sporog izgaranja gdje čelik prolazi oksidacijski zahvat zahvaljujući djelovanju octa.

"Lajanje pasa"

Ta je reakcija dobila ovaj naziv jer odaje zvuk sličan onome koji pas laje.

Ta se reakcija odvija unutar laboratorijske epruvete u kojoj se miješaju dušikov oksid i dušikov oksid i ugljični bisulfat.

Staklena boca + alkohol

Slična reakciji koju je stvorio gore navedeni eksperiment, ona je trljanje staklene boce alkoholom na takav način da nastane plamen.

Sredstvo za pranje rublja + voda

Kada se sapun od deterdženta za rublje otopi, može se vidjeti egzotermna reakcija. Ovo je jedan od najlakše zapaženih primjera egzotermičkih reakcija u kući.

Slonova pasta za zube

Ovo je eksperiment koji se obično koristi za objašnjenje dinamike egzotermičkih reakcija. Sastoji se od otapanja vodikovog peroksida u nekom sapunskom mediju, tako da se na taj način stvara velika količina pjene.

Ovoj mješavini dodaje se katalizator (kalijev jodid), koji pomaže brzoj razgradnji peroksida.

Sumporna kiselina + šećer

Proces dehidracije šećera proizvodi očitu egzotermnu reakciju. Kad pomiješate sumpornu kiselinu sa šećerom, ona se dehidrira i pojavljuje se stup crnog dima, što okolini miriše na spaljene kosti.

Natrij + voda

Natrij ili bilo koji alkalni medij snažno reagiraju s vodom. Pri dodavanju bilo kojeg alkalnog metala vodi (litij, natrij, kalij, rubidij ili cezij) mora reagirati.

Što je broj elemenata veći u periodičnoj tablici, reakcija će biti jača.

Natrijev acetat

Natrijev acetat poznat je pod nazivom vrući led. Ovaj materijal polazi od kristalizacije smrznutih otopina koje, umjesto da ispuštaju hladnoću, oslobađaju toplinu.

Zbog svog izgleda naziva se "ledenim", ali kristalizirani natrijev acetat zapravo je jedan od najčešćih materijala koji se koriste za pravljenje grijača ruku.

Soda + ocat

Ta mješavina proizvodi egzotermnu reakciju koja stvara velike količine pjene, pa se obično koristi nalik eksploziji vulkana.

Genij u boci

U ovom se eksperimentu vodikov peroksid (vodikov peroksid) miješa s kalijevim permanganatom. Na taj način permanganat razgrađuje vodikov peroksid, uzrokujući oslobađanje velike količine dima i topline.

Eksplozivni gumi medvjedi

Gumeni medvjedi bogati su saharozom (šećerom), tvari koja, pomiješana s kalijevim kloratom pri visokim temperaturama, stvara nasilnu eksploziju i kretanje gumastih medvjeda.

Munja u cijevi

Ova reakcija nastaje kada se korozivna kiselina pomiješa s alkoholom ili acetonom.

Na taj se način može vidjeti snažna kemijska reakcija koja rezultira stvaranjem svjetlosti unutar cijevi slične onoj munje.

Zamrznite vodu

Tijekom ovog procesa voda oslobađa energiju u obliku topline, pa kad se vodene kockice smrznu, odvija se egzotermna reakcija.

Korozija metala

Čisti metali, odnosno u svom prirodnom stanju kada dođu u kontakt sa zrakom, stvaraju oksidacijsku reakciju zajedno s stvaranjem topline, pa je, kaže, taj proces egzotermičan.

Proces izgaranja plina

Postupak izgaranja bilo kojeg plina, poput metana ili prirodnog plina, proizvodi egzotermičku reakciju koja se očituje u stvaranju topline, a u nekim slučajevima, kada se izgaranje odvija na kontrolirani način, također može proizvesti svjetlost.

drugo

Pored prethodno objašnjenih primjera, postoji mnoštvo reakcija koje se smatraju egzotermnim, poput razgradnje određenih organskih tvari u otpadu za kompostiranje.

Također naglašava oksidaciju pigmenta luciferina djelovanjem enzima luciferaze da stvori karakterističnu bioluminescenciju krijesnica, pa čak i disanje, među mnogim drugim reakcijama.

Reference

1. Wikipedia. (SF). Egzotermna reakcija. Dobiveno s es.wikipedia.org
2. BBC. (SF). Promjene energije i reverzibilne reakcije. Oporavilo s bbc.co.uk
3. Chang, R. (2007). Kemija, deveto izdanje. (McGraw-Hill).
4. Walker, D. (2007). Kemijske reakcije. Oporavak od books.google.co.ve
5. Saunders, N. (2007). Istraživanje kemijskih reakcija. Dobiveno iz books.google.co.ve