Förstå endotermiska och exoterma reaktioner

Många kemiska reaktioner frigör energi i form av värme, ljus eller ljud. Det här är exoterma reaktioner. Exoterma reaktioner kan inträffa spontant och resultera i högre slumpmässighet eller entropi (ΔS> 0) i systemet. De betecknas av ett negativt värmeflöde (värme går förlorat till omgivningen) och minskar i entalpin (ΔH < 0). In the lab, exothermic reactions produce heat or may even be explosive.

Det finns andra kemiska reaktioner som måste absorbera energi för att kunna fortsätta. Det här är endotermiska reaktioner. Endotermiska reaktioner kan inte uppstå spontant. Arbetet måste göras för att få dessa reaktioner. När endoterma reaktioner absorberar energi, mäts ett temperaturfall under reaktionen. Endotermiska reaktioner kännetecknas av positivt värmeflöde (in i reaktionen) och en ökning av enthalpi (+ ΔH).

Exempel på endotermiska och exoterma processer

Fotosyntes är ett exempel på en endoterm kemisk reaktion. I denna process använder växter energin från solen för att omvandla koldioxid och vatten till glukos och syre. Denna reaktion kräver 15 MJ energi (solljus) för varje kilo glukos som produceras:

solljus + 6CO₂(g) + H₂O (l) = C₆H₁₂O₆(aq) + 6O₂(G)

Andra exempel på endotermiska processer inkluderar:

• Lösning av ammoniumklorid i vatten
• Knäckande alkaner
• Nukleosyntes av element som är tyngre än nickel i stjärnor
• Förångande flytande vatten
• Smältande is

Ett exempel på en exoterm reaktion är blandningen av natrium och klor för att ge bordsalt. Denna reaktion producerar 411 kJ energi för varje mol salt som produceras:

Na (s) + 0,5Cl₂(s) = NaCl (s)

Andra exempel på exoterma processer inkluderar:

• Termitreaktionen
• En neutraliseringsreaktion (t.ex. blandning av en syra och en bas för att bilda ett salt och vatten)
• De flesta polymerisationsreaktioner
• Förbränning av bränsle
• Andning
• Kärnfission
• Korrosion av metall (en oxidationsreaktion)
• Lösa en syra i vatten

Demonstrationer du kan utföra

Många exotermiska och endoterma reaktioner involverar giftiga kemikalier, extrem värme eller kyla eller smutsiga bortskaffningsmetoder. Ett exempel på en snabb exoterm reaktion är att lösa upp tvättmedel i pulverform i handen med lite vatten. Ett exempel på en lätt endoterm reaktion är att lösa upp kaliumklorid (säljs som ett saltersättare) i din hand med vatten.

Dessa endotermiska och exoterma demonstrationer är säkra och enkla:

• Spännande exotermiska reaktioner att prova: Värm upp saker med en av dessa enkla exoterma reaktionsdemonstrationer.
• Skapa en endotermisk reaktion: Vissa endotermiska reaktioner blir tillräckligt kalla för att orsaka frostskador. Här är ett exempel på en reaktion som är tillräckligt säker för barnen att röra.
• Hur man skapar en exotermisk kemisk reaktion: Vissa exoterma reaktioner producerar lågor och blir extremt heta (som termitreaktionen). Här är en säker exoterm reaktion som producerar värme men inte kommer att starta bränder eller orsaka brännskador.
• Gör varm is från vinäger och baksoda: natriumacetat eller "het is" kan användas som antingen en endotermisk eller exoterm reaktion, beroende på om du kristalliserar eller smälter det fasta ämnet.

Endotermisk jämfört med exoterm jämförelse

Här är en snabb sammanfattning av skillnaderna mellan endotermiska och exoterma reaktioner:

Endotermisk	Exotermisk
värme absorberas (känns kallt)	värmen släpps (känns varm)
energi måste tillsättas för att reaktionen ska inträffa	reaktion sker spontant
störning minskar (ΔS < 0)	entropin ökar (ΔS> 0)
ökning av entalpi (+ ΔH)	minskning av entalpi (-ΔH)