Διαφορά μεταξύ Ενδόθερμων και Εξώθερμων Αντιδράσεων

Κύρια διαφορά – Ενδόθερμες έναντι εξώθερμων αντιδράσεων

Οι χημικές αντιδράσεις μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες ως ενδόθερμες και εξώθερμες αντιδράσεις ανάλογα με τη μεταφορά ενέργειας μεταξύ του περιβάλλοντος και του συστήματος όπου λαμβάνει χώρα η αντίδραση. Προκειμένου να κατηγοριοποιήσουμε μια συγκεκριμένη χημική αντίδραση ως ενδόθερμη ή εξώθερμη, μπορούμε να υπολογίσουμε τη μεταβολή της ενθαλπίας μεταξύ των αντιδρώντων και των προϊόντων. Εάν όχι, μπορούμε να παρατηρήσουμε τη μεταβολή της θερμοκρασίας του μίγματος της αντίδρασης. Η κύρια διαφορά μεταξύ ενδόθερμων και εξώθερμων αντιδράσεων είναι ότι οι ενδόθερμες αντιδράσεις απορροφούν ενέργεια από το περιβάλλον, ενώ οι εξώθερμες αντιδράσεις απελευθερώνουν ενέργεια στο περιβάλλον.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι οι Ενδόθερμες Αντιδράσεις
      – Ορισμός, Ιδιότητες, Παραδείγματα
2. Τι είναι οι Εξώθερμες Αντιδράσεις
      – Ορισμός, Ιδιότητες, Παραδείγματα
3. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Ενδόθερμων και Εξώθερμων Αντιδράσεων
      – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι:Καύση, Ενδόθερμη, Ενθαλπία, Εξώθερμη, Θερμότητα, Εσωτερική Ενέργεια

Τι είναι οι Ενδόθερμες Αντιδράσεις

Οι ενδόθερμες αντιδράσεις είναι χημικές αντιδράσεις που απορροφούν θερμική ενέργεια από το περιβάλλον. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να δίνεται ενέργεια από έξω για την έναρξη και την εξέλιξη μιας ενδόθερμης αντίδρασης. Ως αποτέλεσμα, η θερμοκρασία του συστήματος μειώνεται.

Καθώς το σύστημα απορροφά ενέργεια από το εξωτερικό, η μεταβολή της ενθαλπίας της αντίδρασης παίρνει θετική τιμή. Η ενθαλπία είναι το άθροισμα της εσωτερικής ενέργειας ενός συστήματος και της ενέργειας που απαιτείται για τη διατήρηση του όγκου και της πίεσης αυτού του συστήματος σε αυτό το περιβάλλον. Στην αρχή, η ενθαλπία του συστήματος ισούται με το άθροισμα των ενθαλπιών των αντιδρώντων. Στο τέλος της ενδόθερμης αντίδρασης, η ενθαλπία ή η ενέργεια των προϊόντων είναι υψηλότερη λόγω της απορρόφησης ενέργειας. Αυτό μπορεί να εξηγηθεί όπως παρακάτω.

A     +     B        →       C    +    Δ

ΔH    =     {H_C +  H_D }   –   {H_A +  H_B }

ΔH    =     (H_{προϊόντα} )   –   (H_{αντιδρώντα} )      =    Μια θετική τιμή

Πού,

ΔH είναι η αλλαγή ενθαλπίας που συμβαίνει μετά την αντίδραση,
HC και HD είναι οι ενθαλπίες των προϊόντων Γ και Δ αντίστοιχα
HA και HB είναι οι ενθαλπίες των αντιδρώντων Α και Β αντίστοιχα.

Εικόνα 1:Ενθαλπίες αντιδρώντων και προϊόντων μιας ενδόθερμης αντίδρασης

Η ενδόθερμη αντίδραση μπορεί εύκολα να αναγνωριστεί αγγίζοντας το ποτήρι ή τον δοκιμαστικό σωλήνα όπου λαμβάνει χώρα η αντίδραση. Το ποτήρι θα αισθάνεται πιο κρύο από πριν. Αυτό συμβαίνει επειδή απορροφά ενέργεια από το εξωτερικό.

Παραδείγματα Ενδόθερμων Αντιδράσεων

• Διάλυση στερεού χλωριούχου αμμωνίου σε νερό:

NH₄ Cl_(s) +   H₂ O_(l) +   θερμότητα    →     NH₄ Cl_(aq)

• Ανάμιξη νερού με χλωριούχο κάλιο:

KCl_(s) +   H₂ O_(l) +   θερμότητα   →     KCl_(aq)

• Αντίδραση αιθανικού οξέος με ανθρακικό νάτριο:

CH₃ COOH_(aq) +    Na₂ CO_3(ες) +    θερμότητα    →      CH₃ COONa_(aq) +    H_(aq) +    CO_{3 (aq)}

Σημειώστε ότι η «θερμότητα» περιλαμβάνεται στη δεξιά πλευρά της εξίσωσης αντίδρασης. Αυτό υποδεικνύει την απορρόφηση θερμότητας από το σύστημα.

Τι είναι οι εξώθερμες αντιδράσεις

Οι εξώθερμες αντιδράσεις είναι χημικές αντιδράσεις που απελευθερώνουν θερμική ενέργεια στο περιβάλλον. Αυτό σημαίνει ότι η ενέργεια απελευθερώνεται προς τα έξω όταν η χημική αντίδραση εξελίσσεται. Δεδομένου ότι η εσωτερική ενέργεια απελευθερώνεται από το σύστημα, η ενθαλπία των προϊόντων είναι χαμηλότερη από την ενθαλπία των αντιδρώντων. Αυτό μπορεί να εξηγηθεί όπως παρακάτω.

P    +     Q       →     R    +    S

ΔH    =     {H_R +  H_S }   –   {H_P +  H_Q }

ΔH    =     (H_{προϊόντα} )   –   (H_{αντιδρώντα} )      =    Μια αρνητική τιμή

Η αλλαγή στην ενθαλπία είναι μια αρνητική τιμή τώρα, καθώς η εσωτερική ενέργεια των αντιδρώντων είναι μικρότερη λόγω της απελευθέρωσης ενέργειας. Η θερμοκρασία του συστήματος θα αυξηθεί καθώς προχωρά η εξώθερμη αντίδραση. Επομένως, μπορεί κανείς να μαντέψει εάν μια συγκεκριμένη χημική αντίδραση είναι ενδόθερμη ή εξώθερμη απλώς αγγίζοντας το τοίχωμα του δοχείου όπου λαμβάνει χώρα η αντίδραση. Σε μια εξώθερμη αντίδραση, το δοχείο θα ζεσταθεί.

Εικόνα 2:Ενθαλπίες αντιδρώντων και προϊόντων μιας εξώθερμης αντίδρασης

Παραδείγματα εξώθερμων αντιδράσεων

• Κύση αερίου υδρογόνου:

2H_2(g) +      O_2(g) →         2H₂ O_(l) +   θερμότητα

• Κύση αιθανόλης (πλήρης καύση):

CH₃ CH₂ OH_(l) +      3O_2(g) →       2CO_2(g) +      3Η₂ O_(l)

Διαφορά μεταξύ ενδόθερμων και εξώθερμων αντιδράσεων

Ορισμός

Ενδόθερμες αντιδράσεις: Οι ενδόθερμες αντιδράσεις είναι χημικές αντιδράσεις που απορροφούν θερμική ενέργεια από το περιβάλλον.

Εξώθερμες αντιδράσεις: Οι εξώθερμες αντιδράσεις είναι χημικές αντιδράσεις που απελευθερώνουν θερμική ενέργεια στο περιβάλλον.

Θερμοκρασία

Ενδόθερμες αντιδράσεις: Η θερμοκρασία μειώνεται με την εξέλιξη των ενδόθερμων αντιδράσεων.

Εξώθερμες αντιδράσεις: Η θερμοκρασία αυξάνεται με την εξέλιξη των εξώθερμων αντιδράσεων.

Ενθαλπία

Ενδόθερμες αντιδράσεις: Η ενθαλπία των αντιδρώντων είναι χαμηλότερη από αυτή των προϊόντων στις ενδόθερμες αντιδράσεις.

Εξώθερμες αντιδράσεις: Η ενθαλπία των αντιδρώντων είναι υψηλότερη από αυτή των προϊόντων σε εξώθερμες αντιδράσεις.

Αλλαγή ενθαλπίας

Ενδόθερμες αντιδράσεις: Η μεταβολή της ενθαλπίας (ΔΗ) είναι θετική τιμή για τις ενδόθερμες αντιδράσεις.

Εξώθερμες αντιδράσεις: Η μεταβολή της ενθαλπίας (ΔΗ) είναι αρνητική τιμή για εξώθερμες αντιδράσεις.

Ενέργεια

Ενδόθερμες αντιδράσεις: Θα πρέπει να δίνεται ενέργεια στο σύστημα σε ενδόθερμες αντιδράσεις.

Εξώθερμες αντιδράσεις: Ενέργεια απελευθερώνεται από το σύστημα σε ενδόθερμες αντιδράσεις.

Συμπέρασμα

Οι χημικές αντιδράσεις κατηγοριοποιούνται σε ενδόθερμες και εξώθερμες ανάλογα με τη μεταφορά ενέργειας μεταξύ του συστήματος και του περιβάλλοντος. Η κύρια διαφορά μεταξύ ενδόθερμων και εξώθερμων αντιδράσεων είναι ότι οι ενδόθερμες αντιδράσεις απορροφούν ενέργεια από το περιβάλλον, ενώ οι εξώθερμες αντιδράσεις απελευθερώνουν ενέργεια στο περιβάλλον. Κάθε χημική αντίδραση μπορεί να ομαδοποιηθεί σε αυτές τις δύο κατηγορίες υπολογίζοντας την μεταβολή της ενθαλπίας στην αντίδραση.