Många kemiska reaktioner frigör energi i form av värme, ljus eller ljud. Dessa är exoterma reaktioner. Exoterma reaktioner kan uppstå spontant och resultera i högre slumpmässighet eller entropi (ΔS> 0) för systemet. De betecknas av ett negativt värmeflöde (värme går förlorat till omgivningen) och minskar i entalpin (ΔH <0). I labbet producerar exoterma reaktioner värme eller kan till och med vara explosiva.
Det finns andra kemiska reaktioner som måste absorbera energi för att kunna fortsätta. Dessa är endotermiska reaktioner. Endotermiska reaktioner kan inte uppstå spontant. Arbetet måste göras för att få dessa reaktioner. När endoterma reaktioner absorberar energi, mäts ett temperaturfall under reaktionen. Endotermiska reaktioner kännetecknas av positivt värmeflöde (in i reaktionen) och en ökning av entalpin (+ ΔH).
Exempel på endotermiska och exoterma processer
Fotosyntes är ett exempel på en endoterm kemisk reaktion. I denna process använder växter energin från solen för att omvandla koldioxid och vatten till glukos och syre. Denna reaktion kräver 15 MJ energi (solljus) för varje kilo glukos som produceras:
solljus + 6CO2(g) + H2O (l) = C6H12O6(aq) + 6O2(G)
Andra exempel på endotermiska processer inkluderar:
- Lösning av ammoniumklorid i vatten
- Knäckande alkaner
- Nukleosyntes av element som är tyngre än nickel i stjärnor
- Förångande flytande vatten
- Smältande is
Ett exempel på en exoterm reaktion är blandningen av natrium och klor för att ge bordsalt. Denna reaktion producerar 411 kJ energi för varje mol salt som produceras:
Na (s) + 0,5Cl2(s) = NaCl (s)
Andra exempel på exoterma processer inkluderar:
- De termitreaktion
- En neutraliseringsreaktion (t.ex. blandning av en syra och en bas för att bilda ett salt och vatten)
- De flesta polymerisationsreaktioner
- Förbränning av bränsle
- Andning
- Kärnfission
- Korrosion av metall (en oxidationsreaktion)
- Lösa en syra i vatten
Demonstrationer du kan utföra
Många exotermiska och endoterma reaktioner involverar giftiga kemikalier, extrem värme eller kyla eller smutsiga bortskaffningsmetoder. Ett exempel på en snabb exoterm reaktion är att lösa upp tvättmedel i pulverform i handen med lite vatten. Ett exempel på en lätt endoterm reaktion är att lösa upp kaliumklorid (säljs som saltersättare) i din hand med vatten.
Dessa endotermiska och exoterma demonstrationer är säkra och enkla:
- Spännande exotermiska reaktioner att prova: Värm upp saker med en av dessa enkla exoterma reaktionsdemonstrationer.
- Skapa en endotermisk reaktion: Vissa endotermiska reaktioner blir tillräckligt kalla för att orsaka frostskador. Här är ett exempel på en reaktion som är tillräckligt säker för barnen att röra.
- Hur man skapar en exoterm kemisk reaktion: Vissa exoterma reaktioner producerar lågor och blir extremt heta (som termitreaktionen). Här är en säker exoterm reaktion som producerar värme men inte kommer att starta bränder eller orsaka brännskador.
- Gör varm is från vinäger och baksoda: Natriumacetat eller "het is" kan användas som antingen en endotermisk eller exoterm reaktion, beroende på om du kristalliserar eller smälter det fasta ämnet.
Endotermisk jämfört med exoterm jämförelse
Här är en snabb sammanfattning av skillnaderna mellan endotermiska och exoterma reaktioner:
| Endotermisk | Exotermisk |
| värme absorberas (känns kallt) | värmen släpps (känns varm) |
| energi måste tillsättas för att reaktionen ska inträffa | reaktion sker spontant |
| störning minskar (ΔS <0) | entropin ökar (ΔS> 0) |
| ökning av entalpi (+ ΔH) | minskning av entalpi (-ΔH) |
Endergonic och Exergonic Reactions
Endotermiska och exoterma reaktioner avser absorption eller frisättning av värme. Det finns andra typer av energi som kan produceras eller absorberas av en kemisk reaktion. Exempel inkluderar ljus och ljud. I allmänhet kan reaktioner som involverar energi klassificeras som endergonic eller exergonic, En endotermisk reaktion är ett exempel på en endergonic reaktion. En exoterm reaktion är ett exempel på en exergonisk reaktion.
Nyckelfakta
- Endotermiska och exoterma reaktioner är kemiska reaktioner som absorberar respektive frigör värme.
- Ett bra exempel på en endoterm reaktion är fotosyntes. Förbränning är ett exempel på en exoterm reaktion.
- Kategoriseringen av en reaktion som endo- eller exotermisk beror på nettovärmeöverföringen. Vid varje given reaktion absorberas och frigörs värme. Till exempel måste energi matas in i en förbränningsreaktion för att starta den (tända en eld med en tändsticka), men då frigörs mer värme än vad som krävdes.
Resurser och vidare läsning
- Qian, Y.‐Z., et al. “Olika Supernova-källor för r-Bearbeta." The Astrophysical Journal, vol. 494, nr. 1, 10 februari. 1998, sid. 285-296, doi: 10.1086 / 305198.
- Yin, Xi, et al. "Självvärmande strategi för snabb produktion av enhetliga metall nanostrukturer." Kemi för nanomaterial för energi, biologi och mer, vol. 2, nej. 1, 26 aug. 2015, sid. 37-41, doi: 10.1002 / cnma.201500123.