EKSOTERMIČNA REAKCIJA: POSTOPEK, VRSTE IN PRIMERI - KEMIJA - 2026

Eksotermna reakcija je vrsta kemijske reakcije, pri kateri pride do prenosa energije, predvsem v obliki sproščanja toplote ali svetlobe. Na primer, vsaka zgorevalna reakcija, v kateri nekaj gori, pride do eksotermične reakcije.

Med vsakodnevnim življenjem je običajno opaziti, kako različne eksotermične reakcije potekajo po naravni poti ali povzročajo spremembe temperature v različnih krajih. Te temperaturne spremembe je mogoče izmeriti s pomočjo termometra.

Eksotermična reakcija s sproščanjem toplote

V tem smislu lahko eksotermične reakcije prenesejo druge vrste energije v medij, kjer nastajajo, kar se zgodi z eksplozijami in njihov način prenosa kinetične in zvočne energije, kadar se snovi, ki so v plinasti fazi pri visokih temperaturah, širijo iz nasilni način.

Na enak način se v primeru uporabe baterij izvaja tudi reakcija eksotermičnega tipa, le v tem primeru se prenaša električna energija.

Nasproti tem reakcijam so endotermični, ki absorbirajo energijo.

Proces

Izgorevanje vžigalice je eksotermna reakcija

Prej je bilo omenjeno, da pri eksotermični reakciji pride do sproščanja energije, ki ga je mogoče lažje prikazati v naslednji enačbi:

Reagenti → izdelki (i) + energija

Torej, za količinsko določitev energije, ki jo sistem absorbira ali sprosti, se uporablja termodinamični parameter, imenovan entalpija (označen kot "H"). Če se v sistemu (v tem primeru kemijska reakcija) sprosti energija v okolico, bo sprememba entalpije (izražena kot ΔH) negativna vrednost.

V nasprotnem primeru, če je variacija tega ukrepa pozitivna, odraža absorpcijo toplote iz okolice. Prav tako je velikost spremembe entalpije sistema izraz količine energije, ki se prenese v okolje ali iz njega.

Večja kot je magnituda ΔH, večji je izpust energije iz sistema v okolico.

Do tega pride, ker je v teh reakcijah neto energija, ki se sprosti ob ustvarjanju novih vezi, večja od neto energije, uporabljene pri razdrobljenosti vezi.

Iz zgoraj navedenega lahko sklepamo, da je ta razred reakcij zelo pogost, saj imajo produkti reakcije količino energije, ki je shranjena v vezi, večjo od tiste, ki jo prvotno vsebujejo reaktanti.

Vrste

Na različnih področjih kemije, bodisi v laboratoriju ali industriji, obstajajo različne vrste eksotermičnih reakcij; nekatere se izvajajo spontano, druge pa potrebujejo posebne pogoje ali nekakšno snov kot katalizator.

Spodaj so navedene najpomembnejše vrste eksotermičnih reakcij:

Reakcije izgorevanja

Reakcije izgorevanja so tiste, ki se pojavljajo pri ponovnem plamenu ene ali več snovi, ki reagirajo s kisikom, kar običajno povzroči sproščanje svetlobe in toplotne energije - to je svetlobe in toplote.

Nevtralizacijske reakcije

Za nevtralizacijske reakcije je značilno medsebojno delovanje kisle vrste in alkalne snovi (baze), da nastaneta sol in voda, ki se kažeta v eksotermični naravi.

Reakcije oksidacije

Obstaja veliko tovrstnih reakcij, ki kažejo eksotermično vedenje, saj oksidacija kisika povzroči sproščanje velike količine energije, kot se to zgodi pri oksidaciji ogljikovodikov.

Termitna reakcija

Ta reakcija lahko povzroči temperaturo približno 3000 ° C, zaradi visoke afinitete aluminija v prahu z velikim številom kovinskih oksidov pa se uporablja pri varjenju jekla in železa.

Reakcija polimerizacije

Ta vrsta reakcije je tista, ki nastane, ko reagira določeno število kemičnih vrst, imenovanih monomeri, ki so enote, ki se v kombinaciji ponavljajo v verigah in tvorijo makromolekularne strukture, imenovane polimeri.

Reakcija jedrskega cepitve

Ta postopek se nanaša na delitev jedra atoma, ki se šteje za težkega - to je z masnim številom (A) večjim od 200 -, da nastanejo drobci ali jedra manjše velikosti z vmesno maso.

Pri tej reakciji, kjer nastane en ali več nevtronov, se sprosti velika količina energije, ker ima jedro z večjo težo manjšo stabilnost kot njeni produkti.

Druge reakcije

Pomembne so tudi druge eksotermične reakcije, kot so dehidracija nekaterih ogljikovih hidratov pri reakciji z žveplovo kislino, absorpcija vode, ki jo predstavlja natrijev hidroksid, izpostavljen na prostem, ali oksidacija kovinskih vrst v številnih korozijskih reakcijah.

Primeri eksotermičnih reakcij

Spodaj je nekaj primerov eksotermičnih reakcij, ki povzročajo spremembo entalpije, ki ima negativno vrednost zaradi dejstva, da sproščajo energijo:

Prižgana sveča

Proces izgorevanja parafina in stena sveče povzroči eksotermično reakcijo, ki ustvarja toploto in svetlobo.

Vžgite fosfor

Ko se vžge vžigalica, nastane reakcija med kemičnimi snovmi, ki jih sestavljajo, in kisikom v zraku. Na ta način nastane eksotermična reakcija, ki proizvaja tako svetlobo kot toploto.

Dihanje

Dihalni proces povzroči eksotermično reakcijo znotraj celic med izmenjavo plinov. Na ta način se glukoza skupaj s kisikom pretvori v ogljikov dioksid in toploto.

Kurjenje drva

Sežig lesa povzroči eksotermično reakcijo, tako da se dobljeni produkt te reakcije kaže kot toplota in temperatura.

Izgorevanje propana

Na primer, izgorevanje propana je spontana eksotermična reakcija:

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

Natrijev karbonat - reakcija nevtralizacije klorovodikove kisline

Drug primer eksotermičnega vedenja se kaže z reakcijo nevtralizacije med natrijevim karbonatom in klorovodikovo kislino:

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

Oksidacija etanola v ocetno kislino

Predstavljeno je tudi oksidacija etanola v ocetno kislino, ki se uporablja v dihalih, katerih celotna reakcija je prikazana v naslednji enačbi:

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

Termitna reakcija

Druga vrsta eksotermične reakcije je tako imenovana termitna reakcija, pri kateri se aluminij kombinira s kovinskim oksidom, kot je prikazano spodaj:

2Al + Fe ₂ O ₃ (s) → Al ₂ O ₃ (s) + Fe (l)

Jeklene ostružke + kis

Ta zmes deluje kot oblika počasnega zgorevanja, pri čemer jeklo zaradi delovanja kisa opravi postopek oksidacije.

"Pasji lajež"

Ta reakcija je dobila to ime, saj oddaja zvok, podoben zvoku laježa psa.

Ta reakcija poteka v laboratorijski cevi, v kateri se mešata dušikov oksid in dušikov oksid ter ogljikov bisulfat.

Steklena steklenica + alkohol

Podobno kot pri zgoraj omenjenem poskusu je tako, da steklenico z alkoholom drgnemo tako, da nastane plamen.

Pralno sredstvo + voda

Ko se milo za detergent za perilo raztopi, lahko opazimo eksotermično reakcijo. To je eden najlažje opazljivih primerov eksotermičnih reakcij doma.

Slonova zobna pasta

To je poskus, ki se običajno uporablja za razlago dinamike eksotermičnih reakcij. Sestavljen je iz raztapljanja vodikovega peroksida v nekem milnem mediju, tako da na ta način nastane velika količina pene.

Temu mešanici se doda katalizator (kalijev jodid), ki pomaga pri hitrem razpadu peroksida.

Žveplova kislina + sladkor

Proces dehidracije sladkorja povzroči očitno eksotermično reakcijo. Ko zmešamo žveplovo kislino s sladkorjem, se ta dehidrira in pojavi se stolpec črnega dima, ki okolju diši po požganih kosteh.

Natrij + voda

Natrij ali kateri koli alkalni medij močno reagira z vodo. Ko dodate alkalijski kovini v vodo (litij, natrij, kalij, rubidij ali cezij), mora ta reagirati.

Kolikor je število elementa v periodični tabeli večje, bo reakcija močnejša.

Natrijev acetat

Natrijev acetat je znan kot vroč led. Ta material izhaja iz kristalizacije zamrznjenih raztopin, ki namesto da sproščajo mraz, sproščajo toploto.

Zaradi svojega videza se imenuje "led", a dejansko kristalizirani natrijev acetat je eden najpogostejših materialov, ki se uporablja za izdelavo grelnikov za roke.

Soda + kis

Ta mešanica povzroči eksotermično reakcijo, ki ustvarja velike količine pene, zato jo običajno uporabljamo kot eksplozijo vulkana.

Genij v steklenici

V tem poskusu pomešamo vodikov peroksid (vodikov peroksid) s kalijevim permanganatom. Na ta način permanganat razgradi vodikov peroksid, zaradi česar se sprošča velika količina dima in toplote.

Eksplozivni gumijasti medvedi

Gumijasti medvedi so bogati s saharozo (sladkorjem), snovjo, ki pri mešanju s kalijevim kloratom pri visokih temperaturah povzroči silovito eksplozijo in gibanje gumijastih medvedov.

Strele v cev

Do te reakcije pride, ko jedko kislino zmešamo z alkoholom ali acetonom.

Na ta način je mogoče opaziti močno kemično reakcijo, ki povzroči nastajanje svetlobe v cevi, podobno kot strele.

Zamrznite vodo

Med tem postopkom voda sprošča energijo v obliki toplote, zato se, ko se vodne kocke zamrznejo, zgodi eksotermična reakcija.

Korozija kovin

Čiste kovine, torej v svojem naravnem stanju, ko pridejo v stik z zrakom, povzročajo oksidacijsko reakcijo skupaj s pridobivanjem toplote, zato naj bi bil ta postopek eksotermičen.

Postopek zgorevanja plina

Postopek zgorevanja katerega koli plina, kot je metan ali zemeljski plin, povzroči eksotermično reakcijo, ki se kaže v pridobivanju toplote, ponekod pa lahko, kadar se zgorevanje nadzira, kontrolirano.

Drugo

Poleg že opisanih primerov obstaja veliko različnih reakcij, ki se štejejo tudi za eksotermične, kot je razpad nekaterih organskih snovi v odpadkih za kompostiranje.

Poudarja tudi oksidacijo luciferinovega pigmenta z delovanjem encima luciferaze, ki med drugim povzroča značilno bioluminescenco kresnic in celo dihanje.

Reference

1. Wikipedija. (sf). Eksotermična reakcija. Pridobljeno s strani es.wikipedia.org
2. BBC. (sf). Spremembe energije in reverzibilne reakcije. Pridobljeno iz bbc.co.uk
3. Chang, R. (2007). Kemija, deveta izdaja. (McGraw-Hill).
4. Walker, D. (2007). Kemijske reakcije. Pridobljeno iz books.google.co.ve
5. Saunders, N. (2007). Raziskovanje kemičnih reakcij. Pridobljeno iz books.google.co.ve