EXOTERMICKÁ REAKCE: PROCES, TYPY A PŘÍKLADY - CHEMIE - 2025

Exotermní reakce je typ chemické reakce, ve které dochází k přenosu energie, a to zejména ve formě uvolňování tepla nebo světla. Například při jakékoli spalovací reakci, při níž něco hoří, dochází k exotermické reakci.

V běžném životě je běžné vidět, jak různé exotermické reakce probíhají přirozeně nebo jsou způsobeny změnami teploty různých míst. Tyto změny teploty lze měřit pomocí teploměru.

Exotermická reakce s uvolňováním tepla

V tomto smyslu mohou exotermické reakce přenášet jiné druhy energie do média, kde jsou vytvářeny, jak k tomu dochází při explozích a jejich způsobu přenosu kinetické a zvukové energie, když se látky, které jsou v plynné fázi při vysokých teplotách, expandují z násilnou cestou.

Stejně tak v případě použití baterií dochází k exotermické reakci, pouze v tomto případě je transportována elektrická energie.

Proti těmto reakcím jsou endotermické reakce, které absorbují energii.

Proces

Spalování zápalky je exotermická reakce

Již dříve bylo zmíněno, že když dojde k exotermické reakci, dojde k uvolnění energie, které lze snáze vizualizovat v následující rovnici:

Činidlo (činidla) → Produkt (y) + Energie

Pro kvantifikaci energie absorbované nebo uvolněné systémem se používá termodynamický parametr nazývaný entalpie (označený jako „H“). Pokud v systému (v tomto případě chemická reakce) dojde k uvolnění energie do okolí, bude mít změna entalpie (vyjádřená jako AH) zápornou hodnotu.

Jinak, pokud je změna tohoto opatření kladná, odráží absorpci tepla z okolí. Podobně je velikost změny entalpie systému vyjádřením množství energie, která je přenášena do nebo z prostředí.

Čím větší je velikost AH, tím větší je uvolňování energie ze systému do okolního prostředí.

K tomu dochází, protože v těchto reakcích je čistá energie, která se uvolňuje při vytváření nových vazeb, větší než čistá energie použitá při fragmentaci vazeb.

Z výše uvedeného lze odvodit, že tato třída reakcí je velmi běžná, protože produkty reakce mají ve vazbách větší množství energie, než je původně obsažené v reakčních složkách.

Typy

V různých oborech chemie existují různé druhy exotermických reakcí, ať už v laboratoři nebo v průmyslu; některé se provádějí spontánně a jiné vyžadují specifické podmínky nebo nějaký druh látky jako katalyzátoru, který se má vyrobit.

Nejdůležitější typy exotermních reakcí jsou uvedeny níže:

Spalovací reakce

Spalovací reakce jsou reakce redoxního typu, ke kterým dochází, když jedna nebo více látek reaguje s kyslíkem, obvykle k uvolnění světelné a tepelné energie - tj. Světla a tepla - při vzniku plamene.

Neutralizační reakce

Neutralizační reakce jsou charakterizovány interakcí mezi kyselým druhem a alkalickou látkou (zásadou) za vzniku soli a vody, které se projevují exotermickou povahou.

Oxidační reakce

Existuje mnoho reakcí tohoto typu, které vykazují exotermické chování, protože oxidace kyslíku způsobuje uvolňování velkého množství energie, k čemuž dochází při oxidaci uhlovodíků.

Termitová reakce

Tato reakce může produkovat teplotu přibližně 3000 ° C a díky vysoké afinitě hliníkového prášku s velkým počtem oxidů kovů se používá při svařování oceli a železa.

Polymerizační reakce

Tento typ reakce je ten, který vzniká, když reaguje určitý počet chemických látek zvaných monomery, což jsou jednotky, které se při kombinování opakují v řetězcích za vzniku makromolekulárních struktur nazývaných polymery.

Reakce jaderného štěpení

Tento proces se týká dělení jádra atomu považovaného za těžký, přičemž hmotnostní číslo (A) je větší než 200 - za účelem produkce fragmentů nebo jader menší velikosti se střední hmotností.

Při této reakci, kde se vytvoří jeden nebo více neutronů, se uvolní velké množství energie, protože jádro s vyšší hmotností má menší stabilitu než jeho produkty.

Jiné reakce

Existují také jiné exotermické reakce, které jsou velmi důležité, jako je dehydratace některých uhlohydrátů při reakci s kyselinou sírovou, absorpce vody představované hydroxidem sodným vystaveným na volném vzduchu nebo oxidace kovů v mnoha korozních reakcích.

Příklady exotermických reakcí

Níže jsou uvedeny některé příklady exotermických reakcí, které způsobují změnu entalpie, která má zápornou hodnotu kvůli skutečnosti, že uvolňují energii:

Zapálená svíčka

Proces spalování parafínu a knotu svíčky vyvolává exotermickou reakci, která vytváří teplo a světlo.

Ignite fosfor

Když svítí shoda, vzniká reakce mezi chemickými látkami, které ji tvoří, a kyslíkem přítomným ve vzduchu. Tímto způsobem se vytvoří exotermická reakce, která produkuje světlo i teplo.

Dýchání

Dýchací proces vyvolává exotermní reakci uvnitř buněk během výměny plynu. Tímto způsobem se glukóza spolu s kyslíkem mění na oxid uhličitý a teplo.

Spalování palivového dříví

Spalování dřeva vyvolává exotermní reakci tím, že se výsledný produkt této reakce projevuje jako teplo a teplota.

Spalování propanu

Například spalování propanu je spontánní exotermní reakce:

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

Neutralizační reakce uhličitan sodný - kyselina chlorovodíková

Další případ exotermického chování je prokázán neutralizační reakcí mezi uhličitanem sodným a kyselinou chlorovodíkovou:

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

Oxidace ethanolu na kyselinu octovou

Je také uvedena oxidace ethanolu na kyselinu octovou používanou v dehydratátorech, jejíž kompletní reakce je znázorněna v následující rovnici:

3CH ₃ CH ₂ OH + 2K ₂ Cr ₂ O ₇ + 8 H ₂ SO ₄ → CH ₃ COOH + 2CR (SO ₄) ₃ + 2K ₂ SO ₄ + 11 H ₂ O

Termitová reakce

Dalším druhem exotermické reakce je tzv. Termitová reakce, při níž se hliník kombinuje s oxidem kovu, jak je uvedeno níže:

2AL (y) + Fe ₂ O ₃ (S) → Al ₂ O ₃ (s) + Fe (l)

Ocelové hobliny + ocet

Tato směs funguje jako forma pomalého spalování, kde ocel prochází oxidačním procesem díky působení octa.

"Psí štěkání"

Tato reakce je dána tomuto jménu, protože vydává zvuk podobný zvuku štěkání psa.

Tato reakce probíhá uvnitř laboratorní zkumavky, kde se mísí oxid dusný a oxid dusnatý a hydrogensíran uhličitý.

Skleněná láhev + alkohol

Podobně jako reakce vyvolaná výše uvedeným experimentem je to, že se skleněná láhev otře alkoholem tak, že se vytvoří plamen.

Prací prostředek + voda

Když se rozpustí mýdlo na praní, je vidět exotermická reakce. Toto je jeden z nejsnadněji pozorovatelných příkladů exotermických reakcí v domácnosti.

Sloní zubní pasta

Toto je experiment běžně používaný k vysvětlení dynamiky exotermických reakcí. Spočívá v rozpuštění peroxidu vodíku v některém mýdlovém médiu, takže se tímto způsobem vytvoří velké množství pěny.

K této směsi se přidá katalyzátor (jodid draselný), což napomáhá rychlému rozkladu peroxidu.

Kyselina sírová + cukr

Proces dehydratace cukru vyvolává zřejmou exotermickou reakci. Když smícháte kyselinu sírovou s cukrem, dehydratuje se a objeví se sloupec černého kouře, což způsobí, že prostředí voní jako spálené kosti.

Sodík + voda

Sodík nebo jakékoli alkalické médium silně reaguje s vodou. Při přidávání alkalického kovu do vody (lithium, sodík, draslík, rubidium nebo cesium) musí reagovat.

Pokud je počet prvků vyšší v periodické tabulce, reakce bude silnější.

Octan sodný

Octan sodný je známý jako horký led. Tento materiál začíná krystalizací zmrazených roztoků, které místo uvolňování chladu uvolňují teplo.

Vzhledem ke svému vzhledu se nazývá led, ale ve skutečnosti je krystalizovaný octan sodný jedním z nejčastějších materiálů používaných k výrobě ohřívačů rukou.

Soda + ocet

Tato směs vyvolává exotermickou reakci, která vytváří velké množství pěny, proto se běžně používá k připomínající explozi sopky.

Džin v láhvi

V tomto experimentu je peroxid vodíku (peroxid vodíku) smíchán s manganistanem draselným. Tímto způsobem manganistan rozkládá peroxid vodíku a způsobuje uvolňování velkého množství kouře a tepla.

Výbušné gumovité medvědi

Žvýkací medvědi jsou bohatí na sacharózu (cukr), látku, která po smíchání s chlorečnanem draselným při vysokých teplotách vyvolává prudký výbuch a pohyb gumovitých medvědů.

Blesk ve zkumavce

K této reakci dochází, když se žíravá kyselina smísí s alkoholem nebo acetonem.

Tímto způsobem lze pozorovat prudkou chemickou reakci, která vede k vytváření světla uvnitř trubice podobné jako u blesku.

Zmrazte vodu

Během tohoto procesu voda uvolňuje energii ve formě tepla, a proto, když kostky vody zamrznou, dochází k exotermické reakci.

Koroze kovů

Čisté kovy, tj. Ve svém přirozeném stavu, když přicházejí do styku se vzduchem, vytvářejí oxidační reakci společně s vytvářením tepla, proto se tento proces považuje za exotermický.

Proces spalování plynu

Spalovací proces jakéhokoli plynu, jako je metan nebo zemní plyn, vyvolává exotermickou reakci, která se projevuje při tvorbě tepla a v některých případech, když se spalování provádí kontrolovaným způsobem, může také produkovat světlo.

jiný

Kromě výše vysvětlených příkladů existuje celá řada reakcí, které jsou také považovány za exotermické, jako je rozklad některých organických látek v odpadu pro kompostování.

Zdůrazňuje také oxidaci luciferinového pigmentu působením enzymu luciferázy za vzniku charakteristické bioluminiscence světlušek, a dokonce i dýchání, mezi mnoha dalšími reakcemi.

Reference

1. Wikipedia. (sf). Exotermická reakce. Získáno z es.wikipedia.org
2. BBC. (sf). Energetické změny a reverzibilní reakce. Obnoveno z bbc.co.uk
3. Chang, R. (2007). Chemie, deváté vydání. (McGraw-Hill).
4. Walker, D. (2007). Chemické reakce. Obnoveno z books.google.co.ve
5. Saunders, N. (2007). Zkoumání chemických reakcí. Získáno z books.google.co.ve