Εξώθερμη Αντίδραση

Η χημεία έχει να κάνει με τις αντιδράσεις. Οι εξώθερμες αντιδράσεις είναι οι αντιδράσεις στις οποίες απελευθερώνεται ενέργεια με τη μορφή θερμότητας κατά την αντίδραση μεταξύ δύο αντιδραστηρίων. Η θερμοκρασία του μίγματος της αντίδρασης αυξάνεται κατά τη διάρκεια αυτών των αντιδράσεων. Κατά τη διαδικασία μιας εξώθερμης αντίδρασης, η ενέργεια απελευθερώνεται λόγω του σχηματισμού δεσμών μεταξύ των αντιδρώντων για να σχηματιστούν τα προϊόντα. Αυτού του είδους οι αντιδράσεις παρατηρούνται σε σπιρτόξυλα, κροτίδες, τη διαδικασία κομποστοποίησης των απορριμμάτων, την απελευθέρωση υδρατμών από μια τσαγιέρα και πολλά άλλα.

Ορισμός μιας αντίδρασης στον τομέα της χημείας

Μια χημική αντίδραση είναι μια διαδικασία που μετατρέπει μία ή περισσότερες ενώσεις, οι οποίες είναι γνωστές ως αντιδρώντα, σε μία ή περισσότερες διακριτές ουσίες, οι οποίες είναι γνωστές ως προϊόντα. Οι ουσίες μπορούν να ταξινομηθούν ως χημικά στοιχεία ή ενώσεις. Μια χημική αντίδραση αναδομεί τα άτομα των αντιδρώντων για την παραγωγή διαφόρων προϊόντων.

Παραδείγματα αντιδράσεων στη χημεία

Αντιδράσεις αποσύνθεσης
Συνδυαστικές αντιδράσεις
Αντιδράσεις μετατόπισης
Αντιδράσεις διπλής μετατόπισης
Αντιδράσεις κατακρήμνισης
Αντιδράσεις εξουδετέρωσης
Εξώθερμες αντιδράσεις
Ενδόθερμες αντιδράσεις

Τι είναι μια εξώθερμη αντίδραση στη χημεία;

Μια εξώθερμη αντίδραση είναι μια αντίδραση ή διαδικασία κατά την οποία απελευθερώνεται ενέργεια με τη μορφή φωτός ή θερμότητας. Αυτές οι αντιδράσεις είναι το αντίστροφο των ενδόθερμων αντιδράσεων και μπορούν να δηλωθούν ως:

Αντιδραστικό → Προϊόντα + Θερμική Ενέργεια/Ελαφριά ενέργεια

Με απλά λόγια, μια εξώθερμη διαδικασία είναι αυτή που απελευθερώνει ενέργεια με τη μορφή φωτός ή θερμότητας. Έτσι, σε μια εξώθερμη αντίδραση, κάποια ποσότητα ενέργειας μεταδίδεται στο περιβάλλον αντί να απορροφάται από αυτό, όπως αυτό που συμβαίνει σε μια ενδόθερμη αντίδραση. Η μεταβολή της ενθαλπίας (η οποία συμβολίζεται με ΔΗ) σε μια εξώθερμη διεργασία θα είναι αρνητική λόγω της απελευθέρωσης/απώλειας ενέργειας.

Η καθαρή ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την εκτόξευση μιας εξώθερμης αντίδρασης είναι μικρότερη από την καθαρή ποσότητα ενέργειας που παράγεται από την αντίδραση. Η καθαρή ποσότητα θερμικής ενέργειας που διέρχεται από ένα θερμιδόμετρο είναι ισοδύναμη με το αρνητικό της συνολικής μεταβολής ενέργειας που λαμβάνει χώρα στο σύστημα.

Ωστόσο, ο υπολογισμός της ακριβούς ποσότητας ενέργειας σε ένα συγκεκριμένο χημικό σύστημα είναι δύσκολος. Επομένως, υπολογίζεται η μεταβολή της ενέργειας (μεταβολή ενθαλπίας, που αντιπροσωπεύεται από ΔΗ). Η ακόλουθη εξίσωση περιγράφει τη σχέση μεταξύ της τιμής του Η και της ενέργειας σύνδεσης της αντίδρασης.

ΔH =ενέργεια που χρησιμοποιείται για το σχηματισμό του δεσμού που παράγει τα προϊόντα – ενέργεια που εκλύεται όταν παρεμποδίζονται οι δεσμοί μεταξύ των αντιδρώντων.

Οι εξώθερμες αντιδράσεις είναι αυτές που παράγουν ενέργεια. Όταν σχηματίζονται δεσμοί στα προϊόντα, απελευθερώνεται περισσότερη ενέργεια από αυτή που χρησιμοποιείται για τη διάσπαση των δεσμών στα αντιδρώντα σε εξώθερμες αντιδράσεις.

Παραδείγματα εξώθερμων αντιδράσεων

Οι εξώθερμες αντιδράσεις είναι χημικές διεργασίες που παράγουν θερμότητα ή φως ως αποτέλεσμα. Οι εξώθερμες αντιδράσεις είναι σχεδόν πιθανό να συμβούν παντού γύρω μας.

Περιπτώσεις εξώθερμων αντιδράσεων μπορούν να βρεθούν οπουδήποτε, από το άναμμα ενός κεριού έως τη διαδικασία πυρηνικής σύντηξης στον ήλιο. Μερικές από τις εξώθερμες διεργασίες που συμβαίνουν γύρω μας και στη χημεία είναι:

Κύση γλυκόζης :C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + Ενέργεια

Κύση μεθανίου :CH4 + O2 → CO2 + H2O + Θερμότητα

Διάσταση μονοξειδίου του άνθρακα :CO (g) → C (g) + O (g) + Ενέργεια

Ανάβοντας ένα σπιρτόξυλο
Τα κοινά πυροτεχνήματα του φεστιβάλ
Κάρβουνα καμένα σε μπάρμπεκιου
Ξίδι που θεραπεύει ένα αλκαλικό τσίμπημα
Κομποστ που εξουδετερώνει τα οξέα που υπάρχουν στο έδαφος
Αντιόξινα που εξουδετερώνουν το οξύ στο στομάχι
Συμπύκνωση υδρατμών σε νερό της βροχής
Το οξύ που διαλύεται στο νερό

Αυτά τα παραδείγματα είναι εξώθερμες αντιδράσεις επειδή παράγουν θερμική ενέργεια αντί να την καταναλώνουν. Απαιτείται θερμότητα για αντιδράσεις αντιστροφής, όπως το λιώσιμο ενός κύβου πάγου ή το νερό που μετατρέπεται σε ατμό. Ως αποτέλεσμα, οι αντιδράσεις αντιστροφής είναι ενδόθερμες.

Μέτρηση εξώθερμης αντίδρασης

Τα θερμιδόμετρα, τα οποία ανιχνεύουν εξαιρετικά μικροσκοπικές ποσότητες θερμότητας, χρησιμοποιούνται από τους επιστήμονες για να αξιολογήσουν εάν μια διαδικασία είναι εξώθερμη ή όχι. Εάν μια αντίδραση παράγει θερμική ενέργεια, θα είναι θερμότερη από τον αέρα που υπάρχει στο περιβάλλον. Τα διαγράμματα ενεργειακών επιπέδων μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την απεικόνιση της αλλαγής ενέργειας που συμβαίνει σε μια χημική αντίδραση λόγω των μορφών ενέργειας που χρησιμοποιείται και απελευθερώνεται.

Συμπέρασμα

Έτσι, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι οι εξώθερμες αντιδράσεις σχετίζονται με την απελευθέρωση ενέργειας λόγω του σχηματισμού δεσμών μεταξύ των αντιδρώντων για το σχηματισμό προϊόντων. Τα θερμιδόμετρα, τα οποία ανιχνεύουν εξαιρετικά μικροσκοπικές ποσότητες θερμότητας, χρησιμοποιούνται από τους επιστήμονες για να αξιολογήσουν εάν μια διαδικασία είναι εξώθερμη ή όχι.

Στην καθημερινή μας ζωή, παρατηρούμε εξώθερμες αντιδράσεις από τα παραπάνω παραδείγματα. Οι εξώθερμες αντιδράσεις είναι το αντίθετο από τις ενδόθερμες αντιδράσεις, στις οποίες δίνεται η ενέργεια για να σπάσουν οι δεσμοί μεταξύ των αντιδρώντων. Έτσι, οι ερωτήσεις εξώθερμης αντίδρασης μπορούν τώρα να απαντηθούν εύκολα χρησιμοποιώντας τις παραπάνω σημειώσεις για την εξώθερμη αντίδραση.