Διεργασία εξώθερμης αντίδρασης, τύποι και παραδείγματα

Το εξώθερμη αντίδραση είναι ένας τύπος χημικής αντίδρασης στην οποία λαμβάνει χώρα μεταφορά ενέργειας, κυρίως με τη μορφή απελευθέρωσης θερμότητας ή φωτός. Το όνομα προέρχεται από το ελληνικό πρόθεμα exo, που σημαίνει "στο εξωτερικό". και ο όρος "θερμική", που αναφέρεται σε θερμότητα ή θερμοκρασία.

Εδώ, οι εξώθερμες αντιδράσεις μπορεί να μεταβιβάσει άλλα είδη ενέργειας εντός του μέσου όπου δημιουργείται, όπως με τις εκρήξεις, και πώς να μεταφέρει κινητική και ηχητική ενέργεια όταν οι ουσίες που βρίσκονται στην αέρια φάση σε υψηλές θερμοκρασίες επεκταθεί βίαιο τρόπο.

Με τον ίδιο τρόπο, στην περίπτωση της χρήσης μπαταριών, διεξάγεται εξωθερμική αντίδραση, μόνο στην περίπτωση αυτή μεταφέρεται ηλεκτρική ενέργεια.

Ευρετήριο

• 1 Διαδικασία
• 2 Τύποι
  • 2.1 Αντιδράσεις καύσης
  • 2.2 Αντιδράσεις εξουδετέρωσης
  • 2.3 Οξειδωτικές αντιδράσεις
  • 2.4 Αντίδραση τερμιτών
  • 2.5 Πολυμερισμός αντίδρασης
  • 2.6 Αντίδραση πυρηνικής σχάσης
  • 2.7 Άλλες αντιδράσεις
• 3 Παραδείγματα
• 4 Αναφορές

Διαδικασία

Προηγουμένως, αναφέρθηκε ότι όταν συμβαίνει μια εξώθερμη αντίδραση, λαμβάνει χώρα απελευθέρωση ενέργειας, η οποία μπορεί να απεικονιστεί ευκολότερα στην ακόλουθη εξίσωση:

Αντιδραστήρια → Προϊόν (-τα) + Ενέργεια

Έτσι, για να ποσοτικοποιηθεί η ενέργεια που απορροφάται ή απελευθερώνεται από ένα σύστημα, χρησιμοποιείται μια θερμοδυναμική παράμετρος που ονομάζεται ενθαλπία (που υποδηλώνεται με "Η"). Εάν σε ένα σύστημα (στην περίπτωση αυτή μια χημική αντίδραση) υπάρχει απελευθέρωση ενέργειας στο περιβάλλον, τότε η μεταβολή της ενθαλπίας (εκφρασμένη ως ΔH) θα έχει αρνητική τιμή.

Διαφορετικά, αν η μεταβολή αυτού του μέτρου είναι θετική, αντικατοπτρίζει την απορρόφηση θερμότητας από το περιβάλλον. Επίσης, το μέγεθος της παραλλαγής ενθαλπίας του συστήματος είναι μια έκφραση της ποσότητας ενέργειας που μεταφέρεται από ή προς το περιβάλλον.

Όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος ΔH, τόσο μεγαλύτερη είναι η απελευθέρωση ενέργειας από το σύστημα στο περιβάλλον μέσο.

Αυτό συμβαίνει επειδή σε αυτές τις αντιδράσεις η καθαρή ενέργεια που απελευθερώνεται όταν δημιουργούνται νέοι δεσμοί είναι μεγαλύτερη από την καθαρή ενέργεια που χρησιμοποιείται για τον κατακερματισμό των συνδέσεων.

Από τα ανωτέρω μπορεί να συναχθεί ότι αυτή η τάξη των αντιδράσεων είναι πολύ κοινό, επειδή τα προϊόντα της αντίδρασης έχουν μία ποσότητα ενέργειας που αποθηκεύεται στους συνδέσμους είναι μεγαλύτερη από εκείνη που περιέχεται στα αντιδρώντα αρχικά.

Τύποι

Υπάρχουν διάφορα είδη εξώθερμων αντιδράσεων στους διάφορους τομείς της χημείας, είτε στο εργαστήριο είτε στη βιομηχανία. μερικά εκτελούνται αυθόρμητα και άλλα χρειάζονται ειδικές συνθήκες ή κάποιος τύπος ουσίας όπως ο καταλύτης που πρόκειται να παραχθεί.

Τα πιο σημαντικά είδη εξώθερμων αντιδράσεων είναι τα εξής:

Αντιδράσεις καύσης

αντιδράσεις καύσης είναι εκείνες οξειδοαναγωγικού τύπου που εμφανίζονται όταν μία ή περισσότερες ουσίες που αντιδρούν με το οξυγόνο, συνήθως έχει ως αποτέλεσμα την απελευθέρωση του φωτός και θερμικής ενέργειας που είναι, θερμότητα και φως για να συμβεί μια φλόγα.

Αντιδράσεις εξουδετέρωσης

Οι αντιδράσεις εξουδετέρωσης χαρακτηρίζονται από την αλληλεπίδραση μεταξύ ενός είδους οξέος και μιας αλκαλικής ουσίας (βάσης) για να σχηματιστεί ένα άλας και νερό, οι οποίες εκδηλώνουν μια εξωθερμική φύση.

Αντιδράσεις οξείδωσης

Υπάρχουν πολλές αντιδράσεις αυτού του τύπου που παρουσιάζουν μια εξωθερμική συμπεριφορά, επειδή η οξείδωση του οξυγόνου προκαλεί την απελευθέρωση μιας μεγάλης ποσότητας ενέργειας, όπως συμβαίνει στην οξείδωση των υδρογονανθράκων..

Αντίδραση τερμιτών

Αυτή η αντίδραση μπορεί να παράγει θερμοκρασία περίπου 3000 ° C και λόγω της υψηλής συγγένειας σκόνης αλουμινίου με μεγάλο αριθμό οξειδίων μετάλλων, χρησιμοποιείται στη συγκόλληση χάλυβα και σιδήρου.

Αντίδραση πολυμερισμού

Αυτός ο τύπος αντίδρασης είναι ότι προκύπτουν όταν αντιδρά ένας αριθμός χημικών ειδών που ονομάζεται μονομερή, τα οποία είναι μονάδες οι οποίες όταν συνδυάζονται επαναλαμβάνονται σε αλυσίδες για να σχηματίσουν δομές που ονομάζονται μακρομοριακές πολυμερή.

Πυρηνική αντίδραση σχάσης

Αυτή η διαδικασία αναφέρεται στη διαίρεση του πυρήνα ενός ατόμου που θεωρείται βαριά - δηλαδή, με έναν αριθμό μαζών (Α) μεγαλύτερο από 200 - για την παραγωγή θραυσμάτων ή πυρήνων μικρότερου μεγέθους με μια ενδιάμεση μάζα.

Στην αντίδραση αυτή, όπου σχηματίζονται ένα ή περισσότερα νετρόνια, απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα ενέργειας επειδή ο πυρήνας με μεγαλύτερο βάρος έχει χαμηλότερη σταθερότητα από τα προϊόντα του.

Άλλες αντιδράσεις

Υπάρχουν και άλλες ιδιαίτερα σχετικές εξώθερμες αντιδράσεις, όπως η αφυδάτωση ορισμένων υδατανθράκων με αντίδραση με θειικό οξύ, η απορρόφηση του νερού που έχει υδροξείδιο του νατρίου εκτίθεται σε εξωτερικούς χώρους ή οξείδωση του είδους μετάλλου σε πολλές αντιδράσεις διάβρωσης.

Παραδείγματα

Ακολουθούν μερικά παραδείγματα εξωθερμικών αντιδράσεων, οι οποίες παράγουν μια παραλλαγή της ενθαλπίας που έχει αρνητική τιμή λόγω του γεγονότος ότι απελευθερώνει ενέργεια, όπως αναφέρθηκε παραπάνω..

Για παράδειγμα, η καύση του προπανίου είναι μια αυθόρμητη εξωθερμική αντίδραση:

Γ₃H₈(g) + 50₂(g) → 3CO₂(g) + 4Η₂O (l)

Μια άλλη περίπτωση εξώθερμης συμπεριφοράς φαίνεται από την αντίδραση εξουδετέρωσης μεταξύ ανθρακικού νατρίου και υδροχλωρικού οξέος:

NaHCO₃(ac) + ΗΟΙ (ac) → NaCl (ac) + Η₂O (1) + CO₂(ζ)

Η οξείδωση της αιθανόλης προς το οξικό οξύ που χρησιμοποιείται στους αναπνευστικούς παράγοντες παρουσιάζεται επίσης, η πλήρης αντίδραση της οποίας φαίνεται στην ακόλουθη εξίσωση:

3CH₃CH₂ΟΗ + 2Κ₂Cr₂Ο₇ + 8Η₂Έτσι₄ → CH₃COOH + 2Cr (SO₄)₃ + 2Κ₂Έτσι₄ + 11Η₂Ο

Μια άλλη κατηγορία εξωθερμικής αντίδρασης είναι η αποκαλούμενη αντίδραση θερμίτη, στην οποία το αλουμίνιο συνδυάζεται με ένα οξείδιο μετάλλου, όπως παρατίθεται παρακάτω:

2Al (s) + Πίστη₂Ο₃(ες) → Al₂Ο₃(ων) + Fe (1)

Εκτός από τα παραδείγματα που εξηγούνται παραπάνω, υπάρχει μια ευρεία ποικιλία αντιδράσεων που θεωρούνται επίσης εξώθερμες, όπως η αποσύνθεση ορισμένων οργανικών αποβλήτων για την κομποστοποίηση..

Επίσης, τονίζει λουσιφερίνη οξείδωση χρωστική ουσία από την λουσιφεράση δράση ενζύμου για να παραχθεί το χαρακτηριστικό βιοφωταύγειας πυγολαμπίδας, και ακόμη και την αναπνοή, μεταξύ άλλων αντιδράσεων.

Αναφορές

1. Wikipedia. (s.f.). Εξωθερμική αντίδραση. Ανακτήθηκε από το es.wikipedia.org
2. BBC (s.f.). Ενεργειακές αλλαγές και αναστρέψιμες αντιδράσεις. Ανακτήθηκε από bbc.co.uk
3. Chang, R. (2007). Chemistry, Ninth edition. (McGraw-Hill).
4. Walker, D. (2007). Χημικές αντιδράσεις. Ανακτήθηκε από το books.google.co.ve
5. Saunders, Ν. (2007). Διερεύνηση χημικών αντιδράσεων. Ανακτήθηκε από το books.google.co.ve