Endotherme en exotherme reacties begrijpen

Bij veel chemische reacties komt energie vrij in de vorm van warmte, licht of geluid. Dit zijn exotherme reacties. Exotherme reacties kunnen spontaan optreden en resulteren in een hogere willekeur of entropie (AS> 0) van het systeem. Ze worden aangeduid door een negatieve warmtestroom (warmte gaat verloren naar de omgeving) en neemt af in enthalpie (ΔH < 0). In the lab, exothermic reactions produce heat or may even be explosive.

Er zijn andere chemische reacties die energie moeten absorberen om verder te gaan. Dit zijn endotherme reacties. Endotherme reacties kunnen niet spontaan optreden. Er moet werk worden verricht om deze reacties te laten optreden. Wanneer endotherme reacties energie absorberen, wordt tijdens de reactie een temperatuurdaling gemeten. Endotherme reacties worden gekenmerkt door een positieve warmtestroom (in de reactie) en een toename van enthalpie (+ ΔH).

Voorbeelden van endotherme en exotherme processen

Fotosynthese is een voorbeeld van een endotherme chemische reactie. In dit proces gebruiken planten de energie van de zon om koolstofdioxide en water om te zetten in glucose en zuurstof. Deze reactie vereist 15MJ energie (zonlicht) voor elke kilogram glucose die wordt geproduceerd:

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

Andere voorbeelden van endotherme processen zijn onder meer:

• Oplossen van ammoniumchloride in water
• Krakende alkanen
• Nucleosynthese van elementen zwaarder dan nikkel in sterren
• Verdampend vloeibaar water
• Smeltend ijs

Een voorbeeld van een exotherme reactie is het mengsel van natrium en chloor om keukenzout op te leveren. Deze reactie produceert 411 kJ energie voor elke mol zout die wordt geproduceerd:

Na (s) + 0,5C1₂(s) = NaCl (s)

Andere voorbeelden van exotherme processen zijn onder meer:

• De thermietreactie
• Een neutralisatiereactie (bijvoorbeeld het mengen van een zuur en een base om een ​​zout en water te vormen)
• De meeste polymerisatiereacties
• Verbranding van een brandstof
• Ademhaling
• Nucleaire splijting
• Corrosie van metaal (een oxidatiereactie)
• Een zuur oplossen in water

Demonstraties die u kunt uitvoeren

Veel exotherme en endotherme reacties betreffen giftige chemicaliën, extreme hitte of koude of rommelige verwijderingsmethoden. Een voorbeeld van een snelle exotherme reactie is het oplossen van waspoeder in de hand met een beetje water. Een voorbeeld van een gemakkelijke endotherme reactie is het oplossen van kaliumchloride (verkocht als zoutvervanger) in uw hand met water.

Deze endotherme en exotherme demonstraties zijn veilig en gemakkelijk:

• Spannende exotherme reacties om te proberen: verwarm de dingen met een van deze eenvoudige exotherme reactiedemonstraties.
• Maak een endotherme reactie: sommige endotherme reacties worden koud genoeg om bevriezing te veroorzaken. Hier is een voorbeeld van een reactie die veilig genoeg is voor kinderen om aan te raken.
• Hoe een exotherme chemische reactie te creëren: sommige exotherme reacties produceren vlammen en worden extreem heet (zoals de thermietreactie). Hier is een veilige exotherme reactie die warmte produceert, maar geen brand veroorzaakt of brandwonden veroorzaakt.
• Maak heet ijs van azijn en zuiveringszout: natriumacetaat of "heet ijs" kan worden gebruikt als een endotherme of exotherme reactie, afhankelijk van of u de vaste stof kristalliseert of smelt.

Endotherme versus exotherme vergelijking

Hier is een korte samenvatting van de verschillen tussen endotherme en exotherme reacties:

endotherme	exothermische
warmte wordt geabsorbeerd (voelt koud aan)	warmte komt vrij (voelt warm aan)
energie moet worden toegevoegd om reactie te laten optreden	reactie treedt spontaan op
stoornis neemt af (AS < 0)	entropie neemt toe (ΔS> 0)
toename van enthalpie (+ ΔH)	afname van enthalpie (-ΔH)