EXOTERM REAKCIÓ: FOLYAMAT, TÍPUSOK ÉS PÉLDÁK - KÉMIA - 2025

Az exoterm reakció egyfajta kémiai reakció, amelyben energiaátadás történik, főleg hő vagy fény kibocsátása formájában. Például minden égési reakció, amelyben valami ég, exoterm reakció lép fel.

A mindennapi élet során gyakori annak megfigyelése, hogy a különféle exoterm reakciók hogyan zajlanak természetesen, vagy a különféle helyek hőmérsékletének változásait okozzák. Ezeket a hőmérséklet-változásokat hőmérő segítségével lehet megmérni.

Exoterm reakció hőkibocsátással

Ebben az értelemben az exoterm reakciók másfajta energiát vihetnek át a közegbe, ahol keletkeznek, amint robbanások történnek, és a kinetikus és hangenergia átvitelének módja, ha a magas hőmérsékleten gáznemű fázisban lévő anyagokat kiszélesítik erőszakos módon.

Ugyanígy, az elemek használata esetén exoterm típusú reakciót is végrehajtunk, csak ebben az esetben áramot szállítanak.

Ezekkel a reakciókkal szemben az endoterm reakciók képezik az energiát.

Folyamat

A gyufa égése exoterm reakció

Korábban már említettük, hogy amikor exoterm reakció lép fel, akkor energia felszabadul, amely a következő egyenlettel könnyebben látható:

Reagens (ek) → Termék (ek) + Energia

Tehát a rendszer által abszorbeált vagy felszabadított energia számszerűsítéséhez az entalpia (H-vel jelölt) termodinamikai paramétert kell használni. Ha egy rendszerben (ebben az esetben egy kémiai reakció) energia szabadul fel a környezet felé, akkor az entalpia változása (ΔH-ban kifejezve) negatív értéket mutat.

Ellenkező esetben, ha ennek az intézkedésnek a variációja pozitív, akkor tükrözi a környezetnek a hőelnyelését. Hasonlóképpen, a rendszer entalpiájában bekövetkező változás nagysága a környezetbe vagy a környezetből átjuttatott energia mennyiségének kifejezése.

Minél nagyobb az ΔH nagysága, annál nagyobb az energia kibocsátása a rendszerből a környező környezetbe.

Ennek oka az, hogy ezekben a reakciókban az új kötések létrehozásakor felszabaduló nettó energia nagyobb, mint a kötések fragmentációjában felhasznált nettó energia.

A fentiekből arra lehet következtetni, hogy a reakciók ez a osztálya nagyon gyakori, mivel a reakciótermékeknek a kötésekben tárolt energiamennyisége nagyobb, mint az eredeti reagensekben.

típusai

Különböző típusú exoterm reakciók vannak a kémia különféle területein, akár laboratóriumban, akár az iparban; néhányat spontán módon hajtanak végre, másoknak speciális körülményekre vagy valamilyen anyagokra van szükségük katalizátorként.

Az exoterm reakciók legfontosabb típusait az alábbiakban soroljuk fel:

Égési reakciók

Az égési reakciók azok a redox típusú reakciók, amelyek akkor fordulnak elő, amikor egy vagy több anyag oxigénnel reagál, általában fény és hőenergia - azaz fény és hő - felszabadulásához vezet, ha láng jön létre.

Semlegesítési reakciók

A semlegesítési reakciókat egy savas faj és egy lúgos anyag (bázis) közötti kölcsönhatás jellemzi, só és víz formájában, amelyek exoterm jellegűek.

Oxidációs reakciók

Számos ilyen típusú reakció létezik, amelyek exoterm viselkedést mutatnak, mivel az oxigén oxidációja nagy mennyiségű energia felszabadulását okozza, amint a szénhidrogének oxidációjánál fordul elő.

Termit reakció

Ez a reakció körülbelül 3000 ° C hőmérsékletet eredményezhet, és mivel az alumíniumpor nagy affinitással rendelkezik számos fém-oxiddal, acél és vas hegesztésénél használják.

Polimerizációs reakció

Az ilyen típusú reakció akkor fordul elő, amikor egy bizonyos számú kémiai vegyület, az úgynevezett monomerek reagálnak, amelyek olyan egységek, amelyeket egyesítve megismételnek láncokban, és makromolekuláris szerkezeteket képeznek, amelyeket polimereknek hívnak.

Nukleáris hasadási reakció

Ez a folyamat egy nehéznek tekinthető atommag atomjának megoszlására vonatkozik, azaz 200 tömegű (A) tömegű atomszámmal kisebb méretű fragmensek vagy atommagok előállítása érdekében, köztes tömeggel.

Ebben a reakcióban, ahol egy vagy több neutron képződik, nagy mennyiségű energia szabadul fel, mivel a nagyobb tömegű atommag kevésbé stabil, mint termékei.

Egyéb reakciók

Vannak más, rendkívül fontos exoterm reakciók is, például egyes szénhidrátok dehidratálása kénsavval való reakció során, a szabadba eső nátrium-hidroxid által képződött víz abszorpciója vagy fémrétegek oxidációja sok korróziós reakció során.

Példák exoterm reakciókra

Az alábbiakban néhány példát mutatunk az exoterm reakciókra, amelyek az entalpia variációját eredményezik, amelynek negatív értéke van azért, mert energiát bocsátanak ki:

Meggyújtott gyertya

A paraffin és a gyertya kanócának égetési folyamata exoterm reakciót eredményez, amely hőt és fényt generál.

Gyújtson meg egy foszfort

Amikor egy mérkőzés kigyullad, reakció jön létre az alkotó kémiai anyagok és a levegőben lévő oxigén között. Ilyen módon exoterm reakció jön létre, amely fényt és hőt is termel.

Lélegző

A légzési folyamat exoterm reakciót vált ki a sejtekben a gázcsere során. Ily módon a glükóz és az oxigén szén-dioxiddá és hővé alakul.

Égő tűzifa

Az égő fa exoterm reakciót hoz létre, amelyben a reakció eredményeként hő és hőmérséklet mutatkozik meg.

Propán égés

Például a propán égése spontán exoterm reakció:

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

Nátrium-karbonát - sósav semlegesítési reakció

Az exoterm viselkedés egy másik esetét a nátrium-karbonát és a sósav közötti semlegesítési reakció mutatja:

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

Az etanol oxidálása ecetsavvá

Bemutatjuk továbbá az alkotókban alkalmazott etanol ecetsavvá történő oxidációját is, amelynek teljes reakcióját az alábbi egyenlet mutatja:

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

Termit reakció

Egy másik exoterm reakció az úgynevezett termitreakció, amelyben az alumínium fém-oxiddal elegyedik, amint az alábbiakban bemutatjuk.

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

Acélforgács + ecet

Ez a keverék lassú égés formájában működik, ahol az acél az ecet hatására oxidációs folyamaton megy keresztül.

"Kutya ugatás"

Ennek a reakciónak a neve ezt a nevet kapja, mivel olyan hangot ad ki, mint a kutya ugatása.

Ez a reakció egy laboratóriumi csőben zajlik, ahol a dinitrogén-oxidot és a salétrom-oxidot és a szén-biszulfátot összekeverik.

Üveg + alkohol

Hasonlóan a fent említett kísérlet által generált reakcióhoz, az üveg palack alkohollal történő dörzsölése úgy, hogy láng keletkezzen.

Mosószer + víz

Ha a mosószeres szappan feloldódik, exoterm reakció figyelhető meg. Ez az otthoni exoterm reakciók egyik legkönnyebben megfigyelhető példája.

Elefánt fogkrém

Ez egy kísérlet, amelyet általában az exoterm reakciók dinamikájának magyarázataként használnak. A hidrogén-peroxid valamilyen szappanos közegben való feloldódásából áll, így nagy mennyiségű hab képződik.

Ehhez a keverékhez katalizátort (kálium-jodidot) adunk, amely elősegíti a peroxid gyors bomlását.

Kénsav + cukor

A cukor dehidrációs folyamata nyilvánvaló exoterm reakciót vált ki. Ha a kénsavat és a cukrot összekeverik, az kiszárad, és fekete füst oszlop jelenik meg, aminek eredményeként a környezet szaga égett csontokhoz hasonló.

Nátrium + víz

Nátrium vagy bármilyen lúgos közeg erősen reagál a vízzel. Ha bármilyen alkálifémet adunk a vízhez (lítium, nátrium, kálium, rubídium vagy cézium), akkor reagálnia kell.

Amennyiben a periódusos rendszerben nagyobb az elem száma, akkor a reakció erősebb lesz.

Nátrium-acetát

A nátrium-acetát forró jég. Ez az anyag a fagyasztott oldatok kristályosításából indul, amely ahelyett, hogy hideget engedne fel, hőt bocsát ki.

Megjelenése miatt "jégnek" hívják, de a kristályosított nátrium-acetát az egyik leggyakoribb anyag a kézmelegítők készítéséhez.

Szóda + ecet

Ez a keverék exoterm reakciót hoz létre, amely nagy mennyiségű habot generál, ezért általában arra használják, hogy a vulkán robbanására hasonlítson.

A dzsinn a palackban

Ebben a kísérletben a hidrogén-peroxidot (hidrogén-peroxid) összekeverik kálium-permanganáttal. Ilyen módon a permanganát lebontja a hidrogén-peroxidot, nagy mennyiségű füstöt és hőt szabadítva fel.

Robbanásveszélyes nyúlós medvék

A mézgány medve gazdag szacharózban (cukorban), olyan anyagban, amely magas hőmérsékleten keveredve kálium-kloráttal heves robbanást és mozdulatot okoz.

Villám egy csőben

Ez a reakció akkor fordul elő, ha a korrozív savat alkohollal vagy acetonnal keverik.

Ily módon egy erőteljes kémiai reakció látható, amelynek eredményeként a csőben fény képződik, mint a villámé.

Fagyasztja le a vizet

Ennek a folyamatnak a folyamán a víz hő formájában bocsátja ki az energiát, ezért amikor a vízkockák lefagynak, exoterm reakció zajlik.

Fémek korróziója

A tiszta fémek, azaz természetes állapotukban, amikor levegővel érintkeznek, oxidációs reakciót eredményeznek a hőtermeléssel együtt, ezért ezt az eljárást exotermnek tekintik.

Gázégetési folyamat

Bármely gáz, például metán vagy földgáz égetési folyamata exoterm reakciót eredményez, amely hőtermelésben nyilvánul meg, és bizonyos esetekben, amikor az égés ellenőrzött módon zajlik, fényt is termelhet.

Egyéb

A korábban kifejtett példákon túl sokféle reakció létezik, amelyeket szintén exotermnek tekintünk, például egyes szerves anyagok bomlása a komposztálásra szánt hulladékokban.

Ezenkívül kiemeli a luciferin pigment oxidációját a luciferáz enzim hatására, hogy a szentjánosbogarak jellegzetes biolumineszcenciáját és még a légzést is előállítsák számos egyéb reakció között.

Irodalom

1. Wikipedia. (Sf). Exoterm reakció. Beszerzés az es.wikipedia.org webhelyről
2. BBC. (Sf). Energiaváltozások és visszafordítható reakciók. Visszaállítva a bbc.co.uk webhelyről
3. Chang, R. (2007). Kémia, kilencedik kiadás. (McGraw-Hill).
4. Walker, D. (2007). Kémiai reakciók. Helyreállítva a books.google.co.ve webhelyről
5. Saunders, N. (2007). Kémiai reakciók feltárása. A (z) books.google.co webhelyről szerezhető be