ЕКЗОТЕРМІЧНА РЕАКЦІЯ: ПРОЦЕС, ВИДИ ТА ПРИКЛАДИ - ХІМІЯ - 2025

Екзотермічна реакція являє собою тип хімічної реакції , в якому передача енергії відбувається, головним чином , у формі виділення тепла або світла. Наприклад, будь-яка реакція горіння, в якій щось горить, відбувається екзотермічна реакція.

У ході повсякденного життя звичайно спостерігати, як різні екзотермічні реакції відбуваються природним шляхом або спричинені причиною зміни температури в різних місцях. Ці зміни температури можна виміряти за допомогою термометра.

Екзотермічна реакція з виділенням тепла

У цьому сенсі екзотермічні реакції можуть передавати інші види енергії в середовище, де вони утворюються, як це відбувається при вибухах та спосіб їх передачі кінетичної та звукової енергії, коли речовини, що знаходяться в газоподібній фазі при високих температурах, розширюються від насильницьким способом.

Таким же чином, у разі використання батарей також проводиться реакція екзотермічного типу, лише в цьому випадку транспортується електрична енергія.

На противагу цим реакціям є ендотермічні, які поглинають енергію.

Процес

Горіння сірника - екзотермічна реакція

Раніше згадувалося, що при екзотермічній реакції відбувається вивільнення енергії, яке можна легше візуалізувати у наступному рівнянні:

Реагент (и) → Продукт (и) + Енергія

Отже, для кількісного визначення енергії, поглиненої або виділеної системою, використовується термодинамічний параметр, який називається ентальпією (позначається як "H"). Якщо в системі (у цьому випадку хімічна реакція) відбувається викид енергії у навколишнє середовище, то зміна ентальпії (виражене як ΔH) матиме негативне значення.

В іншому випадку, якщо варіація цієї міри позитивна, вона відображає поглинання тепла з навколишнього середовища. Так само величина зміни ентальпії системи є вираженням кількості енергії, яка передається в навколишнє середовище або з нього.

Чим більша величина ΔH, тим більший викид енергії з системи в навколишнє середовище.

Це відбувається тому, що в цих реакціях чиста енергія, яка виділяється при створенні нових зв'язків, більша, ніж чиста енергія, що використовується при фрагментації зв'язків.

З вищесказаного можна зробити висновок, що цей клас реакцій є дуже поширеним, оскільки продукти реакції мають кількість енергії, що зберігається у зв'язках, більша, ніж у початкових реагентах.

Типи

Існують різні види екзотермічних реакцій у різних галузях хімії, чи то в лабораторії, чи в промисловості; деякі виробляються спонтанно, а інші потребують отримання конкретних умов або певної речовини як каталізатора.

Нижче перераховані найважливіші типи екзотермічних реакцій:

Реакції горіння

Реакції горіння - це реакції окислювально-відновного типу, які виникають, коли одна чи кілька речовин реагують з киснем, як правило, приводить до виділення світла та теплової енергії, тобто світла та тепла, коли утворюється полум'я.

Реакції нейтралізації

Реакції нейтралізації характеризуються взаємодією кислих видів і лужної речовини (основи) з утворенням солі та води, які проявляють екзотермічну природу.

Реакції окислення

Існує багато реакцій цього типу, які демонструють екзотермічну поведінку, оскільки окислення кисню спричиняє виділення великої кількості енергії, як це відбувається при окисленні вуглеводнів.

Термітна реакція

Ця реакція може призвести до температури приблизно 3000 ° C, а завдяки високій спорідненості порошку алюмінію з великою кількістю оксидів металів його використовують при зварюванні сталі та заліза.

Реакція полімеризації

Цей тип реакції є тим, що виникає, коли реагує певна кількість хімічних видів, званих мономерами, які є одиницями, які при їх поєднанні повторюються ланцюгами, утворюючи макромолекулярні структури, звані полімерами.

Реакція ядерного поділу

Цей процес відноситься до поділу ядра атома, який вважається важким, тобто масовим числом (А) більше 200 - утворюються фрагменти або ядра менших розмірів з проміжною масою.

У цій реакції, де утворюється один або кілька нейтронів, виділяється велика кількість енергії, оскільки ядро ​​з більшою вагою має меншу стійкість, ніж його продукти.

Інші реакції

Існують також інші екзотермічні реакції, що мають велике значення, такі як зневоднення деяких вуглеводів при взаємодії з сірчаною кислотою, поглинання води, представленої гідроксидом натрію, що знаходиться на відкритому повітрі, або окислення металевих видів у багатьох реакціях корозії.

Приклади екзотермічних реакцій

Нижче наведено кілька прикладів екзотермічних реакцій, які призводять до зміни ентальпії, яка має негативне значення через те, що вони вивільняють енергію:

Запалена свічка

Процес горіння парафіну і гніту свічки виробляє екзотермічну реакцію, яка генерує тепло і світло.

Запаліть фосфор

Коли запалюється сірник, утворюється реакція між хімічними речовинами, що входять до її складу, та киснем, присутнім у повітрі. Таким чином утворюється екзотермічна реакція, яка виробляє і світло, і тепло.

Дихання

Процес дихання викликає екзотермічну реакцію всередині клітин під час газообміну. Таким чином глюкоза разом з киснем перетворюється на вуглекислий газ і тепло.

Спалювання дров

Спалювання деревини спричиняє екзотермічну реакцію тим, що отриманий продукт цієї реакції проявляється як тепло і температура.

Горіння пропану

Наприклад, спалювання пропану - це спонтанна екзотермічна реакція:

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

Карбонат натрію - реакція нейтралізації соляної кислоти

Інший випадок екзотермічної поведінки показаний реакцією нейтралізації між карбонатом натрію та соляною кислотою:

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

Окислення етанолу до оцтової кислоти

Наведено також окислення етанолу до оцтової кислоти, що використовується в дихалізаторах, повна реакція якої наведена в наступному рівнянні:

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

Термітна реакція

Інший вид екзотермічної реакції - це так звана термітна реакція, в якій алюміній поєднується з оксидом металу, як показано нижче:

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

Сталева стружка + оцет

Ця суміш працює як форма повільного горіння, коли сталь проходить процес окислення завдяки дії оцту.

"Собачий гавкіт"

Ця реакція отримала таку назву, оскільки видає звук, подібний звуку гавкання собаки.

Ця реакція відбувається всередині лабораторної пробірки, в якій змішуються оксид азоту та оксид азоту та бісульфат вуглецю.

Скляна пляшка + спирт

Аналогічна реакція, що виникає у вищезгаданому експерименті, полягає в розтиранні скляної пляшки спиртом таким чином, що утворюється полум'я.

Пральний порошок + вода

Коли мило для миття білизни розчиняється, видно екзотермічну реакцію. Це один із найбільш легко помітних прикладів екзотермічних реакцій в домашніх умовах.

Слонова зубна паста

Це експеримент, який зазвичай використовується для пояснення динаміки екзотермічних реакцій. Він складається з розчинення перекису водню в деякому мильному середовищі, так що таким чином утворюється велика кількість піни.

До цієї суміші додають каталізатор (йодид калію), який сприяє швидкому розкладанню пероксиду.

Сірчана кислота + цукор

Процес зневоднення цукру викликає очевидну екзотермічну реакцію. Коли ви змішуєте сірчану кислоту з цукром, вона зневоднюється і з’являється стовп чорного диму, внаслідок чого навколишнє середовище пахне спаленими кістками.

Натрій + вода

Натрій або будь-яке лужне середовище сильно реагує з водою. При додаванні у воду будь-якого лужного металу (літію, натрію, калію, рубідію або цезію) він повинен реагувати.

Наскільки кількість елемента більша в періодичній таблиці, реакція буде сильнішою.

Ацетат натрію

Ацетат натрію відомий як гарячий лід. Цей матеріал починається з кристалізації заморожених розчинів, які замість виділення холоду виділяють тепло.

Через його зовнішній вигляд його називають «льодом», але насправді кристалізований ацетат натрію - один з найпоширеніших матеріалів, що застосовуються для виготовлення нагрівачів для рук.

Сода + оцет

Ця суміш викликає екзотермічну реакцію, яка генерує велику кількість піни, тому її зазвичай використовують для нагадування вибуху вулкана.

Джин у пляшці

У цьому експерименті перекис водню (перекис водню) змішується з перманганатом калію. Таким чином перманганат розщеплює перекис водню, внаслідок чого виділяється велика кількість диму і тепла.

Вибухонебезпечні ведмедики

Ведмеді-гумми багаті на сахарозу (цукор) - речовину, яка при змішуванні з хлоратом калію при високій температурі спричиняє бурхливий вибух та рух жувальних ведмедів.

Блискавка в трубці

Ця реакція виникає, коли корозійну кислоту змішують зі спиртом або ацетоном.

Таким чином можна побачити енергійну хімічну реакцію, яка призводить до утворення світла всередині трубки, подібного до блискавки.

Заморожуйте воду

Під час цього процесу вода виділяє енергію у вигляді тепла, тому, коли куби води замерзають, відбувається екзотермічна реакція.

Корозія металів

Чисті метали, тобто у своєму природному стані, коли вони контактують з повітрям, утворюють реакцію окислення разом з виробленням тепла, тому цей процес, як кажуть, є екзотермічним.

Процес спалювання газу

Процес згоряння будь-якого газу, наприклад, метану чи природного газу, спричиняє екзотермічну реакцію, яка проявляється в генеруванні тепла, а в деяких випадках, коли згоряння відбувається контрольованим чином, він також може виробляти світло.

Інший

На додаток до раніше пояснених прикладів існує велика різноманітність реакцій, які також вважаються екзотермічними, такі як розкладання певних органічних речовин у відходах для компостування.

Він також підкреслює окислення пігменту люциферину дією ферменту люциферази для створення характерної біолюмінесценції світлячків і навіть дихання серед багатьох інших реакцій.

Список літератури

1. Вікіпедія. (sf). Екзотермічна реакція. Отримано з es.wikipedia.org
2. BBC. (sf). Зміни енергії та оборотні реакції. Відновлено з bbc.co.uk
3. Чанг, Р. (2007). Хімія, дев'яте видання. (McGraw-Hill).
4. Уокер, Д. (2007). Хімічні реакції. Відновлено з books.google.co.ve
5. Saunders, N. (2007). Дослідження хімічних реакцій. Отримано з books.google.co.ve