Endoterm reakciók, egyenletek és példák

egy endoterm reakció az az, aminek a környezetéből kell hő- vagy sugárzás formájában felszívni az energiát. Általában, bár nem mindig, azok a környezetük hőmérsékletének csökkenése által felismerhetők; vagy éppen ellenkezőleg, szükségük van egy hőforrásra, mint amilyen az égő láng.

Az energia vagy hő felszívódása az, amit minden endoterm reakciónak közös; Ugyanaz, mint az érintett átalakítások nagyon sokrétűek. Mennyi hőt kell felszívnia? A válasz a termodinamikától függ: a hőmérséklet, amelyen a reakció spontán történik.

Például az egyik legjellemzőbb endotermikus reakció az állapotváltozás a jégről a folyékony vízre. A jégnek fel kell szívnia a hőt, amíg a hőmérséklete eléri a 0 ° C-ot; ezen a hőmérsékleten az olvadás spontánvá válik, és a jég felszívódik, amíg teljesen meg nem olvad.

Meleg terekben, például a part partján, a hőmérséklet magasabb, ezért a jég gyorsabban szívja fel a hőt; vagyis nagyobb sebességgel olvad. A gleccserek olvadása példa a nemkívánatos endoterm reakcióra.

Miért történik ez így? Miért nem lehet forró szilárd anyagként bemutatni a jeget? A válasz a vízmolekulák átlagos kinetikai energiájában rejlik mindkét államban, és hogyan hatnak egymásra a hidrogénkötéseik révén.

A folyékony vízben a molekulák nagyobb mozgásszabadsággal rendelkeznek, mint a jégben, ahol a kristályaikban rezegnek. A mozgáshoz a molekuláknak olyan energiát kell felszívniuk, hogy rezgésük megszakítsa a jégben levő erős hidrogénhidakat.

Emiatt a jég felolvasztja a hőt. Ahhoz, hogy "forró jég" legyen, a hidrogénhidaknak rendellenesen erősnek kell lenniük ahhoz, hogy 0 ° C feletti hőmérsékleten megolvadjanak..

index

• 1 Az endoterm reakció jellemzői
  • 1,1 A> 0
  • 1.2 Hűtsük le a környezetüket
• 2 egyenletek
• 3 Példák a gyakori endoterm reakciókra
  • 3.1 A szárazjég elpárolgása
  • 3.2 A kenyerek sütése vagy az étel elkészítése
  • 3.3 Napozás
  • 3.4 A légköri nitrogén és az ózon képződése
  • 3.5 A víz elektrolízise
  • 3.6 Fotoszintézis
  • 3.7 Egyes sók oldatai
  • 3.8 Termikus bomlás
  • 3.9 Ammónium-klorid vízben
  • 3.10 Nátrium-trioszulfát
  • 3.11 Autómotorok
  • 3.12 forrásban lévő folyadékok
  • 3.13 Tojás főzés
  • 3.14 Ételkészítés
  • 3.15 Az étel melegítése a mikrohullámú sütőben
  • 3.16 Üvegformázás
  • 3.17 Gyertya fogyasztása
  • 3.18 Tisztítás forró vízzel
  • 3.19 Élelmiszer és egyéb tárgyak hő sterilizálása
  • 3.20 Lázas fertőzések elleni küzdelem
  • 3.21 Víz elpárolgása
• 4 Referenciák

Az endoterm reakció jellemzői

Az államváltás nem megfelelő kémiai reakció; ugyanez történik: a termék (folyékony víz) több energiával rendelkezik, mint a reaktáns (jég). Ez egy reakció vagy endoterm folyamat fő jellemzője: a termékek energikusabbak, mint a reaktánsok.

Bár ez igaz, nem jelenti azt, hogy a termékeknek szükségszerűen instabilaknak kell lenniük. Abban az esetben, ha ez a helyzet, az endoterm reakció a hőmérséklet vagy nyomás minden körülményében spontán leáll.

Tekintsük a következő kémiai egyenletet:

A + Q => B

Ahol Q jelentése hő, általában a joule (J) vagy a kalória (cal) egységével kifejezve. Mivel A abszorbeálja a Q hőenergiát, hogy átalakuljon B-be, azt mondják, hogy ez endoterm reakció. Így B-nek több energiája van, mint az A, és elegendő energiát kell felszívnia ahhoz, hogy átalakuljon.

Amint az a fenti ábrán látható, az A energia kevesebb, mint a B. Az A és B közötti energia különbség a reakció entalpiája, AH.

AH> 0

Az összes endoterm reakciónak közös az előző ábrája, mivel a termékek energikusabbak, mint a reagensek. Ezért az themH közötti energia különbség mindig pozitív (H)_termék-H_reagens > 0). Ha ez igaz, akkor az energiaigény biztosításához a környezetből kell felszívnia a hőt vagy az energiát.

És hogyan értelmezik az ilyen kifejezéseket? Egy kémiai reakcióban a kapcsolatok mindig megszakadnak mások létrehozásához. Megszakításukhoz szükséges az energia felszívódása; vagyis egy endoterm átjáró. Eközben a kapcsolatok kialakulása stabilitást jelent, így ez egy exoterm lépés.

Ha a képződött kötések nem biztosítanak stabilitást, ami megegyezik a régi kötések megtöréséhez szükséges energiával, ez egy endoterm reakció. Ezért van szükség további energiára, hogy elősegítsük a reagensek legstabilabb kötéseinek törését.

Másrészt az exoterm reakciókban az ellenkezője fordul elő: a hő szabadul fel, és az AH < 1 (negativo). Aquí los productos son más estables que los reactivos, y el diagrama entre A y B cambia de forma; ahora B se ubica por debajo de A, y la energía de activación es menor.

Hűtsék le a környezetüket

Bár ez nem minden endoterm reakcióra vonatkozik, számosuk a környezet hőmérsékletének csökkenését okozza. Ez azért van, mert az elnyelt hő valahol származik. Következésképpen, ha az A és B átalakítását egy tartályba vittük, lehűlne.

Minél endotermikusabb a reakció, annál hidegebb lesz a tartály és környéke. Valójában egyes reakciók képesek egy vékony jégtakarót képezni, mintha hűtőszekrényből jöttek volna ki.

Vannak azonban olyan típusú reakciók, amelyek nem hűlnek le környezetüket. Miért? Mivel a környezet hője nem elegendő; azaz nem adja meg a kémiai egyenletekben írt szükséges Q (J, cal) értéket. Ezért itt van, amikor a tűz vagy az ultraibolya sugárzás belép.

A két forgatókönyv között kis zavart lehet. Egyrészt a környezet hője elegendő ahhoz, hogy a reakció spontán folytatódjon, és hűtés figyelhető meg; másrészt több hőre van szükség, és hatékony fűtési eljárást alkalmazunk. Mindkét esetben ugyanez történik: az energia felszívódik.

egyenletek

Milyen releváns egyenletek vannak az endoterm reakcióban? Amint már elmondtuk, az AH pozitívnak kell lennie. Ennek kiszámításához először a következő kémiai egyenletet kell figyelembe venni:

aA + bB => cC + dD

Ahol A és B a reagens anyagok, és a C és D a termékek. A kisbetűk (a, b, c és d) a sztöchiometriai együtthatók. Ezen általános reakció ΔH kiszámításához az alábbi matematikai kifejezést alkalmazzuk:

UH_gyárt- UH_reagensek = AH_rxn

Közvetlenül folytathatja a műveleteket, vagy külön végezheti el a számításokat. ΔH esetén_gyárt a következő összeget kell kiszámítani:

c ΔH_FC + dAH_FD

Hol ΔH_F ez a reakcióba bevont minden anyag képződésének entalpiája. Megállapodás szerint a legstabilabb formájú anyagok ΔH_F= 0 Például O molekulák₂ és H₂, vagy egy szilárd fém, ΔH-val rendelkeznek_F= 0.

Ugyanez a számítás történik a reagensek esetében, ΔH_reagensek:

AH értékig_FA + b ΔH_FB

De ahogy az egyenlet azt mondja, hogy ΔH_reagensek ki kell vonni a ΔH-ból_gyárt, akkor az előző összeget meg kell szorozni -1-tel. Szóval:

c ΔH_FC + dAH_FD - (ΔH-ra_FA + b ΔH_FB)

Ha a számítás eredménye pozitív szám, akkor ez egy endoterm reakció. És ha ez negatív, ez egy exoterm reakció.

Példák a közös endoterm reakciókra

A szárazjég elpárolgása

Aki látta azokat a fehér gőzöket, amelyek jégkrémből származnak, az endotermikus "reakció" egyik leggyakoribb példája volt..

Néhány fagylalton túl a szilárd fehértől elválasztott gőzök, úgynevezett szárazjég, szintén részét képezték a köd hatásának kialakítására. Ez a száraz jég nem más, mint szilárd szén-dioxid, amely elnyeli a hőmérsékletet, és mielőtt a külső nyomás elkezd szublimálni.

A gyermek közönség számára egy kísérlet a száraz jéggel töltött zsák betöltése és tömítése. Egy idő múlva a CO miatt felfújódik₂ Gáz halmazállapotú, amely munkát generál, vagy nyomást gyakorol a zsák belső falaira a légköri nyomás ellen.

Kenyérsütés vagy étel főzése

A kenyér sütése példa a kémiai reakcióra, hiszen a hő hatására kémiai változások következnek be. Aki frissen sült kenyerek illatát szagolja, tudja, hogy endoterm reakció lép fel.

A tésztának és minden összetevőjének szüksége van a sütőhőre, hogy elvégezze az összes átalakulást, ami nélkülözhetetlen ahhoz, hogy a kenyér legyen és jellemző legyen a jellemzői..

A kenyerek mellett a konyha tele van endoterm reakciókkal. Ki szakácsok foglalkoznak velük naponta. Tészta készítése, szemek lágyítása, kukorica szemek melegítése, tojás sütés, fűszerezés, torta sütés, tea készítés, szendvicsek fűtése; ezek mindegyike endoterm reakció.

napozás

Olyan egyszerű és közönséges, mint amilyennek látszanak, az a napfürdő, amit bizonyos hüllők vesznek, mint például a teknősök és a krokodilok, az endoterm reakciók kategóriájába tartoznak. A teknősök elnyelik a nap hőjét, hogy szabályozzák szervezetük hőmérsékletét.

A nap nélkül megtartják a víz hőt, hogy meleg maradjon; mi ér véget a tartályokban vagy a hal tartályokban lévő víz hűtésében.

A légköri nitrogén és az ózon képződése

A levegő főleg nitrogénből és oxigénből áll. A zivatarok során egy olyan energiát szabadítanak fel, amely megszakítja az erős kötéseket, amelyek együtt tartják a nitrogénatomokat az N-molekulában.₂:

N₂ + O₂ + Q => 2NO

Másrészt az oxigén elnyelheti az ultraibolya sugárzást, hogy ózon legyen; az oxigén allotrópja, amely nagyon hasznos a sztratoszférában, de káros az életre a földön. A reakció:

3O₂ + v => 2O₃

Ahol v jelentése ultraibolya sugárzás. Az egyszerű egyenlet mögötti mechanizmus nagyon összetett.

Víz elektrolízise

Az elektrolízis az elektromos energiát használja arra, hogy elválasztja a molekulát az elemeiben vagy a molekulákat. Például a víz elektrolízisében két gáz keletkezik: hidrogén és oxigén, mindegyik különböző elektródában:

2H₂O => 2H₂ + O₂

A nátrium-klorid ugyanezen reakciót is szenvedheti:

2NaCl => 2Na + Cl₂

Az egyik elektródon fém-nátrium képződik, a másik pedig zöldes klórbuborékok.

fotoszintézis

A növényeknek és a fáknak energiaellátásként kell elnyelniük a napfényt a biológiai anyagok előállításához. Ehhez a nyersanyagként CO-t használ₂ és vizet, amely egy hosszú lépcsősoron keresztül glükóz- és más cukrokká alakul. Ezenkívül oxigén képződik, amely felszabadul a levelekből.

Egyes sók oldatai

Ha a nátrium-kloridot vízben oldjuk, a tartály vagy a tartály külső hőmérséklete nem észlelhető..

Néhány só, például kalcium-klorid, CaCl₂, növelje a víz hőmérsékletét, mint a Ca ionok nagy hidratációjának termékét²⁺. És egyéb sók, például nitrát vagy ammónium-klorid, NH₄NO₃ és NH₄Cl, csökkentse a víz hőmérsékletét és hűtse le a környezetet.

Az osztálytermekben általában házi kísérleteket végeznek, amelyek közül néhányat feloldunk, hogy bemutassuk, mi az endoterm reakció.

A hőmérséklet csökkenése az NH-ionok hidratációjának köszönhető₄⁺ nem kedvez a sók kristályos elrendezésének feloldódása ellen. Következésképpen a sók a vizet hővel abszorbeálják, hogy lehetővé tegyék az ionok szolvatálását.

Egy másik kémiai reakció, amely általában nagyon gyakori annak bizonyítására, a következő:

Ba (OH)₂· 8H₂O + 2NH₄NO₃ => Ba (NO₃)₂ + 2NH₃ +10H₂O

Jegyezze fel a képződött víz mennyiségét. Mindkét szilárd anyag keverésével egy vizes Ba-oldatot kapunk (NO₃)₂, az ammónia szagával, és olyan hőmérsékletcsökkenéssel, amely szó szerint befagyasztja a tartály külső felületét.

Hőbomlás

Az egyik leggyakoribb termikus bomlás a nátrium-hidrogén-karbonát, a NaHCO₃, CO előállítása₂ és a víz melegítése közben. Számos szilárd anyag, beleértve a karbonátokat is, hajlamosak lebomlani a CO felszabadítására₂ és a megfelelő oxidot. Például a kalcium-karbonát bomlása a következő:

CaCO₃ + Q => CaO + CO₂

Ugyanez történik a magnéziummal, a stronciummal és a bárium-karbonáttal.

Fontos megjegyezni, hogy a termikus bomlás különbözik az égéstől. Az elsőben nincs gyújtás, vagy a hő szabadul fel, míg a második igen; vagyis az égés egy exoterm reakció, még akkor is, ha először forrásra van szüksége, vagy spontán módon bekövetkezik..

Ammónium-klorid vízben

Ha kis mennyiségű ammónium-kloridot (NH4CI) oldunk vízben egy kémcsőben, a cső hidegebb lesz, mint korábban. A kémiai reakció során a hő a környezetből felszívódik.

Nátrium-trioszulfát

Amikor a nátrium-tioszulfát kristályok (Na₂S₂O₃.5H₂O), általában hypo néven nevezik, vízben oldódik, hűtőhatás lép fel.

Autó motorok

Az autók, teherautók, traktorok vagy autóbuszok motorjaiban benzin vagy dízel égetése mechanikus energiát termel, amelyet ezen járművek forgalmában használnak fel.

Folyékony folyadékok

A folyadékot a hőbe helyezve energiát nyer és gázállapotba kerül.

Főzés egy tojást

Hő alkalmazásakor a tojásfehérjék denaturálódnak, ami a szilárd szerkezetet képezi, amelyet általában lenyelnek.

Ételek főzése

Általánosságban elmondható, hogy az étel tulajdonságainak megváltoztatásához hőkezeléssel mindig endoterm reakciók lépnek fel.

Ezek a reakciók az, ami miatt az étel lágyabbá válik, formálható formázható tömegeket, feloldja többek között az összetevőket.

Az étel melegítése a mikrohullámú sütőben

Mikrohullámú sugárzással az élelmiszerek vízmolekulái energiát szívnak fel, elkezdnek vibrálni és növelik az élelmiszer hőmérsékletét.

Öntött üveg

Az üveg által a hő felszívódása rugalmasabbá teszi az ízületeiket, így könnyebben változtatható az alakja.

Egy gyertya fogyasztása

A gyertya viasz elolvad, mivel elnyeli a láng hőjét, megváltoztatja alakját.

Tisztítás forró vízzel

Ha forró vizet használ a zsírral festett tárgyak, például edények vagy ruhák tisztításához, a zsír folyékonyabb lesz, és könnyebb eltávolítani.

Élelmiszer és egyéb tárgyak hő sterilizálása

Ha tárgyakat vagy ételeket melegít, a benne lévő mikroorganizmusok növelik a hőmérsékletüket.

Ha sok hőt szállítunk, a mikrobás sejtek belsejében fellépő reakciók jelentkeznek. Ezek közül a reakciók közül sok, mint például a kötési kötések vagy a fehérje denaturáció, a mikroorganizmusok elpusztítását eredményezik.

A lázas fertőzések elleni küzdelem

Amikor a láz kifejeződik, az azért van, mert a test termeli a szükséges hőt a fertőzést okozó és betegségeket okozó baktériumok és vírusok megöléséhez..

Ha a keletkezett hő magas és a láz magas, akkor a test sejtjei is érintettek, és fennáll a halál kockázat.

Víz elpárolgása

Amikor a víz elpárolog és gőzgé alakul, az a környezetből kapott hőnek köszönhető. Mivel a termikus energiát a víz minden molekulája fogadja, rezgési energiája olyan pontra emelkedik, ahol szabadon mozoghat, gőzképződést hozva létre..

referenciák

1. Whitten, Davis, Peck és Stanley. (2008). Kémia. (8. kiadás). CENGAGE Tanulás.
2. Wikipedia. (2018). Endoterm folyamat. Lap forrása: en.wikipedia.org
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018. december 27.). Endoterm reakciók. A lap eredeti címe: thinkco.com
4. Khan Akadémia. (2019). Endotermikus vs. exoterm reakciók Lap forrása: khanacademy.org
5. Serm Murmson. (2019). Mi történik a molekuláris szinten az endoterm reakció során? Hearst Seattle Media. A lap eredeti címe: education.seattlepi.com
6. QuimiTube. (2013). A reakció entalpiájának kiszámítása a képződés entalpiáiból. A lap eredeti címe: quimitube.com
7. Quimicas.net (2018). Példák az endoterm reakcióra. Visszaváltva:
   quimicas.net.