Екзотермична реакция: процес, типове и примери
Екзотермичната реакция е вид химическа реакция, при която се осъществява пренос на енергия, главно под формата на отделяне на топлина или светлина. Името идва от гръцката префикс exo, което означава "навън"; и терминът "термичен", който се отнася до топлина или температура.
В този смисъл, екзотермичните реакции могат да пренесат други видове енергия в средата, в която се генерират, като например с експлозии и техния начин на предаване на кинетична и звукова енергия, когато вещества, които са в газообразна фаза при високи температури, се разширяват. насилствен начин.
По същия начин, в случай на използване на батерии, се извършва и екзотермична реакция, само в този случай се пренася електрическа енергия.
процес
По-рано беше споменато, че когато настъпи екзотермична реакция, се получава отделяне на енергия, което може да се визуализира по-лесно в следното уравнение:
Реагенти (я) → Продукт (и) + Енергия
За да се определи количествено енергията, абсорбирана или освободена от системата, се използва термодинамичен параметър, наречен енталпия (обозначен с "Н"). Ако в една система (в този случай химическа реакция) има отделяне на енергия към околностите, тогава изменението на енталпията (изразено като ΔH) ще има отрицателна стойност.
В противен случай, ако изменението на тази мярка е положително, то отразява усвояването на топлината от околностите. Също така, величината на енталпийната вариация на системата е израз на количеството енергия, което се прехвърля към или от околната среда.
Колкото по-голяма е амплитудата на ΔH, толкова по-голямо ще бъде отделянето на енергия от системата към заобикалящата среда.
Това е така, защото в тези реакции нетната енергия, която се освобождава при създаването на нови връзки, е по-голяма от нетната енергия, използвана при фрагментирането на връзките.
От гореизложеното може да се заключи, че този вид реакции са много чести, тъй като продуктите от реакцията имат количество енергия, съхранено в връзките, което е по-голямо от това, което се съдържа в реакторите първоначално.
тип
Има различни видове екзотермични реакции в различните области на химията, независимо дали в лабораторията или в промишлеността; някои се извършват спонтанно, а други се нуждаят от специфични условия или от някакъв вид вещество, като например катализатор.
Следните са най-важните видове екзотермични реакции:
Горивни реакции
Горивните реакции са тези на окислително-редукционния тип, които възникват, когато едно или повече вещества реагират с кислород, обикновено като резултат от освобождаването на светлината и топлинната енергия - т.е. светлината и топлината - когато се образува пламък.
Реакции на неутрализация
Реакциите на неутрализация се характеризират с взаимодействието между киселинен вид и алкална субстанция (основа) за образуване на сол и вода, които проявяват екзотермичен характер.
Реакции на окисляване
Има много реакции от този тип, които показват екзотермично поведение, тъй като окисляването на кислорода причинява отделянето на голямо количество енергия, както при окислението на въглеводороди.
Термитна реакция
Тази реакция може да доведе до температура от около 3000 ° С и поради високия афинитет на алуминиевия прах с голям брой метални оксиди, се използва при заваряване на стомана и желязо.
Реакция на полимеризация
Този вид реакция е този, който произхожда, когато определен брой химически видове, наречени мономери, реагират, които са единици, които, когато се комбинират, се повтарят в вериги, за да образуват макромолекулни структури, наречени полимери.
Реакция на ядрено делене
Този процес се отнася до разделяне на ядрото на атом, считан за тежък - т.е. с масов номер (А) по-голям от 200 - за получаване на фрагменти или ядра с по-малък размер с междинна маса.
В тази реакция, където се образуват един или повече неутрони, се отделя голямо количество енергия, тъй като сърцевината с по-голямо тегло има по-ниска стабилност, отколкото нейните продукти.
Други реакции
Има и други екзотермични реакции от голямо значение, като дехидратация на някои въглехидрати при взаимодействие със сярна киселина, абсорбция на вода, получена от натриев хидроксид, изложена на открито или окисляване на метални видове при много корозионни реакции.
Примери
Следват няколко примера за екзотермични реакции, които водят до промяна на енталпията, която има отрицателна стойност поради факта, че те освобождават енергия, както е споменато по-горе.
Например изгарянето на пропан е спонтанна екзотермична реакция:
C3H8 (g) + 5O2 (g) → 3CO2 (g) + 4H2O (1)
Друг случай на екзотермично поведение се проявява чрез реакцията на неутрализация между натриев карбонат и солна киселина:
NaHC03 (aq) + НС1 (aq) → NaCl (aq) + H20 (l) + СОг (g)
Представено е и окислението на етанол до оцетна киселина, използвано в аерозолите, чиято пълна реакция е показана в следното уравнение:
3CH3CH2OH + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 → CH3COOH + 2Cr (SO4) 3 + 2K2SO4 + 11H2O
Друг клас екзотермична реакция е така наречената термитна реакция, при която алуминият се комбинира с метален оксид, както е показано по-долу:
2Al (s) + Fe 2 O 3 (s) → Al 2 O 3 (s) + Fe (l)
В допълнение към описаните по-горе примери, има голямо разнообразие от реакции, които също се считат за екзотермични, като разлагане на някои органични отпадъчни вещества за компостиране.
Той също така подчертава окислението на луцифериновия пигмент чрез действието на ензима луцифераза, за да произведе биолуминесцентната характеристика на светулките и дори дишането, наред с много други реакции.
