Molte reazioni chimiche rilasciano energia sotto forma di calore, luce o suono. Questi sono reazioni esotermiche. Le reazioni esotermiche possono verificarsi spontaneamente e comportare una maggiore casualità o entropia (ΔS> 0) del sistema. Sono indicati da un flusso di calore negativo (il calore viene disperso nell'ambiente circostante) e diminuiscono nell'entalpia (ΔH <0). In laboratorio, le reazioni esotermiche producono calore o possono persino essere esplosive.
Vi sono altre reazioni chimiche che devono assorbire energia per procedere. Questi sono reazioni endotermiche. Reazioni endotermiche non può verificarsi spontaneamente. È necessario lavorare per far sì che queste reazioni si verifichino. Quando le reazioni endotermiche assorbono energia, durante la reazione viene misurata una caduta di temperatura. Le reazioni endotermiche sono caratterizzate da un flusso di calore positivo (nella reazione) e da un aumento dell'entalpia (+ ΔH).
Esempi di processi endotermici ed esotermici
Fotosintesi
è un esempio di reazione chimica endotermica. In questo processo, le piante usano l'energia del sole per convertire l'anidride carbonica e l'acqua in glucosio e ossigeno. Questa reazione richiede 15MJ di energia (luce solare) per ogni chilogrammo di glucosio prodotto:luce solare + 6CO2(g) + H2O (l) = C6H12O6(aq) + 6O2(G)
Altri esempi di processi endotermici includono:
- Scioglimento del cloruro di ammonio in acqua
- Alcani di cracking
- Nucleosintesi di elementi più pesanti del nichel nelle stelle
- Evaporazione di acqua liquida
- Ghiaccio che si scioglie
Un esempio di reazione esotermica è la miscela di sodio e cloro per produrre sale da cucina. Questa reazione produce 411 kJ di energia per ogni mole di sale prodotta:
Na (s) + 0,5Cl2(s) = NaCl (s)
Altri esempi di processi esotermici includono:
- Il reazione della termite
- Una reazione di neutralizzazione (ad es. Miscelazione di un acido e una base per formare un sale e acqua)
- La maggior parte delle reazioni di polimerizzazione
- Combustione di un combustibile
- Respirazione
- Fissione nucleare
- Corrosione del metallo (una reazione di ossidazione)
- Sciogliere un acido in acqua
Dimostrazioni che puoi eseguire
Molte reazioni esotermiche ed endotermiche coinvolgono sostanze chimiche tossiche, caldo o freddo estremi o metodi di smaltimento disordinati. Un esempio di una rapida reazione esotermica è la dissoluzione del detersivo per bucato in polvere in mano con un po 'd'acqua. Un esempio di una facile reazione endotermica è la dissoluzione del cloruro di potassio (venduto come sostituto del sale) in mano con acqua.
Queste dimostrazioni endotermiche ed esotermiche sono facili e sicure:
- Emozionanti reazioni esotermiche da provare: Riscalda le cose con una di queste semplici dimostrazioni di reazione esotermica.
- Crea una reazione endotermica: Alcune reazioni endotermiche si raffreddano abbastanza da causare congelamento. Ecco un esempio di reazione abbastanza sicura per i bambini da toccare.
- Come creare una reazione chimica esotermica: Alcune reazioni esotermiche producono fiamme e diventano estremamente calde (come la reazione della termite). Ecco una reazione esotermica sicura che produce calore ma non accenderà incendi o causerà ustioni.
- Prepara ghiaccio caldo con aceto e bicarbonato di sodio: L'acetato di sodio o il "ghiaccio caldo" possono essere usati come reazione endotermica o esotermica, a seconda che si stia cristallizzando o fondendo il solido.
Confronto endotermico vs esotermico
Ecco un breve riassunto delle differenze tra reazioni endotermiche ed esotermiche:
| Endotermico | esotermico |
| il calore viene assorbito (si sente freddo) | il calore viene rilasciato (si sente caldo) |
| è necessario aggiungere energia affinché si verifichi una reazione | la reazione si verifica spontaneamente |
| il disturbo diminuisce (ΔS <0) | aumenti di entropia (ΔS> 0) |
| aumento dell'entalpia (+ ΔH) | diminuzione dell'entalpia (-ΔH) |
Reazioni endergoniche ed esergoniche
Le reazioni endotermiche ed esotermiche si riferiscono all'assorbimento o al rilascio di calore. Esistono altri tipi di energia che possono essere prodotti o assorbiti da una reazione chimica. Gli esempi includono luce e suono. In generale, le reazioni che coinvolgono energia possono essere classificate come endergonico o esergonico, Una reazione endotermica è un esempio di reazione endergonica. Una reazione esotermica è un esempio di reazione esergonica.
Aspetti principali
- Le reazioni endotermiche ed esotermiche sono reazioni chimiche che assorbono e rilasciano calore, rispettivamente.
- Un buon esempio di reazione endotermica è la fotosintesi. La combustione è un esempio di una reazione esotermica.
- La categorizzazione di una reazione come endo- o esotermica dipende dal trasferimento di calore netto. In una data reazione, il calore viene sia assorbito che rilasciato. Ad esempio, l'energia deve essere immessa in una reazione di combustione per avviarla (accendere un fuoco con un fiammifero), ma poi viene rilasciato più calore del necessario.
Risorse e ulteriori letture
- Qian, Y.‐Z., et al. “Diverse fonti di Supernova per il r-Processi." Il diario astrofisico, vol. 494, n. 1, 10 febbraio 1998, pagg. 285-296, doi: 10.1086 / 305198.
- Yin, Xi, et al. "Approccio autoriscaldante alla produzione rapida di nanostrutture metalliche uniformi." Chimica dei nanomateriali per energia, biologia e altro, vol. 2, no. 1, 26 agosto 2015, pp. 37-41, doi: 10.1002 / cnma.201500123.