Mnoho chemických reakcí uvolňuje energii ve formě tepla, světla nebo zvuku. Tyto jsou exotermické reakce. Exotermické reakce se mohou vyskytnout spontánně a vést k vyšší náhodnosti nebo entropie (ΔS> 0) systému. Označují se negativním tepelným tokem (teplo se ztrácí do okolí) a poklesem entalpie (ΔH <0). V laboratoři exotermické reakce produkují teplo nebo dokonce mohou být výbušné.
Existují i jiné chemické reakce, které musí absorbovat energii, aby mohly pokračovat. Tyto jsou endotermické reakce. Endotermické reakce nemůže dojít spontánně. Aby tyto reakce proběhly, musí být provedena práce. Když endotermické reakce absorbují energii, během reakce se měří pokles teploty. Endotermické reakce se vyznačují pozitivním tepelným tokem (do reakce) a zvýšením entalpie (+ AH).
Příklady endotermických a exotermických procesů
Fotosyntéza je příklad endotermické chemické reakce. V tomto procesu rostliny využívají energii ze slunce k přeměně oxidu uhličitého a vody na glukózu a kyslík. Tato reakce vyžaduje 15MJ energie (sluneční světlo) na každý kilogram vyrobené glukózy:
sluneční světlo + 6CO2(g) + H2O (l) = C6H12Ó6(aq) + 6O2(G)
Další příklady endotermických procesů zahrnují:
- Rozpouštění chloridu amonného ve vodě
- Praskající alkany
- Nukleosyntéza prvků těžších než nikl ve hvězdách
- Odpařování kapalné vody
- Tající led
Příkladem exotermické reakce je směs sodíku a chloru za získání stolní soli. Tato reakce produkuje 411 kJ energie na každý vytvořený mol soli:
Na (s) + 0,5Cl2(s) = NaCl (s)
Další příklady exotermických procesů zahrnují:
- termitová reakce
- Neutralizační reakce (např. Smíchání kyseliny a báze za vzniku soli a vody)
- Většina polymerizačních reakcí
- Spalování paliva
- Dýchání
- Jaderné štěpení
- Koroze kovu (oxidační reakce)
- Rozpuštění kyseliny ve vodě
Ukázky, které můžete provést
Mnoho exotermických a endotermických reakcí zahrnuje toxické chemikálie, extrémní teplo nebo chlad nebo znečišťující metody likvidace. Příkladem rychlé exotermické reakce je rozpuštění práškového pracího prostředku v ruce trochou vody. Příkladem snadné endotermické reakce je rozpuštění chloridu draselného (prodávaného jako náhrada soli) v ruce s vodou.
Tyto endotermické a exotermické demonstrace jsou bezpečné a snadné:
- Vzrušující exotermické reakce vyzkoušet: Zahřejte věci jednou z těchto jednoduchých ukázek exotermní reakce.
- Vytvořte endotermickou reakci: Některé endotermické reakce jsou dostatečně studené, aby způsobily omrzliny. Zde je příklad dostatečně bezpečné reakce, aby se děti dotkly.
- Jak vytvořit exotermní chemickou reakci: Některé exotermické reakce vytvářejí plameny a jsou extrémně horké (jako termitová reakce). Jedná se o bezpečnou exotermickou reakci, která produkuje teplo, ale nezačne hořet nebo nespálí.
- Vydělejte horký led z octa a jedlé sody: Acetát sodný nebo „horký led“ lze použít jako endotermickou nebo exotermickou reakci v závislosti na tom, zda krystalizujete nebo tavíte pevnou látku.
Endotermické vs. exotermické srovnání
Zde je stručné shrnutí rozdílů mezi endotermickými a exotermickými reakcemi:
| Endotermický | Exotermní |
| teplo je absorbováno (cítí se chladno) | teplo se uvolňuje (cítí se teplo) |
| k reakci musí být přidána energie | reakce nastává spontánně |
| porucha klesá (ΔS <0) | entropie se zvyšuje (ΔS> 0) |
| zvýšení entalpie (+ AH) | pokles entalpie (-AH) |
Endergonické a exergonické reakce
Endotermické a exotermické reakce se týkají absorpce nebo uvolňování tepla. Existují i jiné druhy energie, které mohou být produkovány nebo absorbovány chemickou reakcí. Příklady zahrnují světlo a zvuk. Obecně lze reakce spojené s energií klasifikovat jako endergonický nebo exergonickýEndotermická reakce je příkladem endergonické reakce. Exotermická reakce je příkladem exergonické reakce.
Klíčová fakta
- Endotermické a exotermické reakce jsou chemické reakce, které absorbují a uvolňují teplo.
- Dobrým příkladem endotermické reakce je fotosyntéza. Spalování je příkladem exotermické reakce.
- Kategorizace reakce jako endo- nebo exotermická závisí na čistém přenosu tepla. Při jakékoli dané reakci je teplo absorbováno i uvolňováno. Například, energie musí být přiváděna do spalovací reakce, aby byla zahájena (zapálení ohně zápasem), ale pak se uvolní více tepla, než bylo potřeba.
Zdroje a další čtení
- Qian, Y.‑Z., et al. "Rozmanité zdroje Supernovy pro r-Proces." Astrofyzikální deník, sv. 494, ne. 1, 10 únor 1998, str. 285-296, doi: 10,1086 / 305198.
- Yin, Xi, et al. "Přístup se samovolným ohřevem k rychlé výrobě uniformních kovových nanostruktur." Chemie nanomateriálů pro energii, biologii a další, sv. 2, ne. 1, 26 srpna. 2015, str. 37-41, doi: 10,1002 / cnma.201500123.