Ciri reaksi endotermik, persamaan dan contoh

Satu tindak balas endotermik adalah yang mesti berlaku untuk menyerap tenaga, dalam bentuk haba atau radiasi, dari persekitarannya. Secara umumnya, walaupun tidak selalunya, mereka dapat diakui oleh kejatuhan suhu dalam persekitaran mereka; atau sebaliknya, mereka memerlukan sumber panas, seperti yang diperolehi oleh nyala api.

Penyerapan tenaga atau haba adalah apa yang semua tindak balas endotermik mempunyai persamaan; Sifat yang sama, serta transformasi yang terlibat, sangat berbeza. Berapa banyak haba yang perlu diserap? Jawapannya bergantung kepada termodinamiknya: suhu di mana tindak balas berlaku secara spontan.

Sebagai contoh, salah satu tindak balas endotermik yang paling lambat ialah perubahan keadaan dari ais ke air cair. Es perlu menyerap haba sehingga suhunya mencapai kira-kira 0ºC; pada suhu itu leburnya menjadi spontan, dan ais akan menyerap sehingga ia benar-benar cair.

Di kawasan panas, seperti di pantai, suhu lebih tinggi dan oleh itu ais menyerap haba lebih cepat; iaitu, ia cair pada kelajuan yang lebih tinggi. Permukaan glasier adalah contoh reaksi endotermik yang tidak diingini.

Mengapa ia berlaku dengan cara ini? Mengapa ais tidak boleh dibentangkan sebagai pepejal panas? Jawapannya terletak pada purata tenaga kinetik molekul air di kedua-dua negeri, dan bagaimana mereka berinteraksi antara satu sama lain melalui ikatan hidrogen mereka.

Dalam air cecair, molekulnya mempunyai kebebasan yang lebih besar daripada bergerak di dalam ais, di mana mereka bergetar bergerak dalam kristal mereka. Untuk bergerak, molekul mesti menyerap tenaga sedemikian rupa sehingga getaran mereka memecahkan jambatan hidrogen berarah yang kuat di dalam ais.

Atas sebab ini, ais menyerap haba untuk mencairkan. Untuk menjadi "ais panas", jambatan hidrogen perlu kuat untuk meleleh pada suhu yang jauh melebihi 0 ° C.

Indeks

• 1 Ciri-ciri tindak balas endotermik
  • 1.1 ΔH> 0
  • 1.2 Sejukkan persekitaran mereka
• 2 Persamaan
• 3 Contoh reaksi endotermik biasa
  • 3.1 Penyejatan ais kering
  • 3.2 Baking roti atau makanan memasak
  • 3.3 Berjemur
  • 3.4 Reaksi nitrogen atmosfera dan pembentukan ozon
  • 3.5 elektrolisis air
  • 3.6 Photosynthesis
  • 3.7 Penyelesaian beberapa garam
  • 3.8 Penguraian haba
  • 3.9 Amonium klorida dalam air
  • 3.10 triosulfat natrium
  • 3.11 Enjin kereta
  • 3.12 cecair mendidih
  • 3.13 Memasak telur
  • 3.14 Memasak makanan
  • 3.15 Pemanasan makanan di dalam ketuhar gelombang mikro
  • 3.16 Mencetak kaca
  • 3.17 Penggunaan lilin
  • 3.18 Membersihkan dengan air panas
  • 3.19 Sterilisasi haba makanan dan objek lain
  • 3.20 Melawan jangkitan dengan demam
  • 3.21 Air penyejatan
• 4 Rujukan

Ciri-ciri tindak balas endotermik

Perubahan keadaan tidak benar reaksi kimia; Walau bagaimanapun, perkara yang sama berlaku: produk (air cecair) mempunyai tenaga lebih daripada reaktan (ais). Ini adalah ciri utama tindak balas atau proses endothermic: produk lebih bertenaga daripada reaktan.

Walaupun ini benar, ia tidak bermakna bahawa produk semestinya tidak stabil. Dalam kes itu, reaksi endotermik berhenti secara spontan di bawah semua keadaan suhu atau tekanan.

Pertimbangkan persamaan kimia berikut:

A + Q => B

Di mana Q mewakili haba, biasanya dinyatakan dengan unit joule (J) atau kalori (kal). Oleh kerana menyerap haba Q untuk berubah menjadi B, kemudian dikatakan bahawa ia adalah tindak balas endotermik. Oleh itu, B mempunyai tenaga lebih daripada A, dan mesti menyerap tenaga yang cukup untuk mencapai transformasinya.

Seperti yang dapat dilihat dalam rajah di atas, A mempunyai kurang tenaga daripada B. Jumlah haba Q yang menyerap A adalah sedemikian rupa sehingga ia mengatasi tenaga pengaktifan (tenaga yang diperlukan untuk mencapai puncak ungu dengan bumbung bertitik). Perbezaan tenaga antara A dan B adalah apa yang dikenali sebagai entalpi tindak balas, ΔH.

ΔH> 0

Kesemua tindak balas endotermik mempunyai persamaan rajah sebelumnya, kerana produk lebih bertenaga daripada reaktan. Oleh itu, perbezaan tenaga di antara mereka, ΔH, sentiasa positif (H_Produk-H_Reagen > 0). Apabila ini benar, mesti ada penyerapan haba atau tenaga dari persekitaran untuk membekalkan keperluan ini yang energik.

Dan bagaimanakah ungkapan tersebut ditafsirkan? Dalam pautan tindak balas kimia sentiasa rosak untuk mencipta orang lain. Untuk memecahkan mereka, penyerapan tenaga diperlukan; iaitu, ia adalah laluan endoterik. Sementara itu, pembentukan pautan menunjukkan kestabilan, jadi itu adalah langkah eksotermik.

Apabila bon terbentuk tidak memberikan kestabilan setanding dengan jumlah tenaga yang diperlukan untuk memecahkan bon lama, ini adalah reaksi endotermik. Itulah sebabnya tenaga tambahan diperlukan untuk mempromosikan pemecahan bon yang paling stabil di dalam reagen.

Sebaliknya, dalam tindak balas eksotermik sebaliknya berlaku: haba dilepaskan, dan ΔH adalah < 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.

Mereka menyejukkan persekitaran mereka

Walaupun ia tidak terpakai kepada semua tindak balas endotermik, beberapa di antaranya menyebabkan penurunan dalam suhu persekitarannya. Ini kerana haba yang diserap berasal dari suatu tempat. Akibatnya, jika penukaran A dan B dibawa ke dalam bekas, ia akan menjadi sejuk.

Semakin endotermik tindak balas, semakin sejuk bekas dan persekitarannya akan menjadi. Sebenarnya, beberapa reaksi juga mampu membentuk penutup ais tipis, seolah-olah mereka keluar dari peti sejuk.

Walau bagaimanapun, terdapat reaksi bahawa jenis ini tidak menyejukkan persekitaran mereka. Mengapa? Kerana haba persekitaran tidak mencukupi; iaitu, ia tidak memberikan Q (J, cal) yang diperlukan yang ditulis dalam persamaan kimia. Oleh itu, di sini apabila sinaran api atau ultraviolet memasuki.

Kekeliruan kecil mungkin timbul antara kedua-dua senario. Di satu pihak, haba persekitaran mencukupi untuk tindak balas untuk meneruskan secara spontan, dan penyejukan diperhatikan; dan pada yang lain, lebih banyak haba diperlukan dan kaedah pemanasan yang efisien digunakan. Dalam kedua-dua kes perkara yang sama berlaku: tenaga diserap.

Persamaan

Apakah persamaan yang relevan dalam tindak balas endotermik? Seperti yang dijelaskan, ΔH mestilah positif. Untuk mengiranya, persamaan kimia berikut dianggap dahulu:

aA + bB => cC + dD

Di mana A dan B adalah bahan reaktan, dan C dan D adalah produk. Huruf huruf kecil (a, b, c dan d) adalah koefisien stoikiometrik. Untuk mengira ΔH tindak balas generik ini, ungkapan matematik berikut digunakan:

ΔH_Produk- ΔH_Reagen = ΔH_rxn

Anda boleh meneruskan secara langsung, atau melakukan pengiraan secara berasingan. Untuk ΔH_Produk jumlah berikut mesti dihitung:

c ΔH_fC + d ΔH_fD

Di mana ΔH_f ia adalah entalpi pembentukan setiap bahan yang terlibat dalam tindak balas. Oleh konvensyen, bahan-bahan dalam bentuk yang paling stabil mempunyai ΔH_f= 0 Sebagai contoh, O molekul₂ dan H₂, atau logam pepejal, mereka mempunyai ΔH_f= 0.

Pengiraan yang sama kini dilakukan untuk reaktan, ΔH_Reagen:

kepada ΔH_fA + b ΔH_fB

Tetapi seperti persamaan mengatakan bahawa ΔH_Reagen mesti dikurangkan daripada ΔH_Produk, maka jumlah sebelumnya mesti dikalikan dengan -1. Oleh itu, anda mempunyai:

c ΔH_fC + d ΔH_fD - (kepada ΔH_fA + b ΔH_fB)

Jika hasil pengiraan ini adalah nombor positif, maka itu adalah reaksi endotermik. Dan jika negatif, ia adalah tindak balas eksotermik.

Contoh reaksi endotermik biasa

Penyejatan ais kering

Sesiapa yang melihat wap putih yang berasal dari sebuah gerai ais krim telah menyaksikan salah satu contoh yang paling biasa dari "reaksi endothermic".

Di luar beberapa ais krim wap ini terpisah dari putih pepejal, yang dipanggil ais kering, juga menjadi sebahagian daripada senario untuk mewujudkan kesan jerebu. Es kering ini tidak lebih daripada karbon dioksida pepejal, yang menyerap suhu dan sebelum tekanan luaran mula sublimat.

Percubaan untuk penonton kanak-kanak akan mengisi dan mengelak beg dengan es kering. Selepas beberapa ketika, ia akan berakhir dengan inflasi kerana CO₂ gas, yang menjana kerja atau menekan dinding dalaman beg terhadap tekanan atmosfera.

Membakar roti atau memasak makanan

Penaik roti adalah contoh reaksi kimia, kerana sekarang terdapat perubahan kimia akibat panas. Sesiapa yang bau aroma roti yang baru dibakar tahu bahawa reaksi endoterik berlaku.

Doh dan semua ramuannya, memerlukan panas oven untuk menjalankan semua transformasi, sangat diperlukan untuk menjadi roti dan mempamerkan ciri khasnya.

Sebagai tambahan kepada roti, dapur penuh dengan contoh reaksi endotermik. Siapa yang memasak berurusan dengan mereka setiap hari. Memasak pasta, melunak bijirin, memanaskan bijirin jagung, telur penaik, daging perasa, membakar kek, membuat teh, pemanasan sandwic; setiap aktiviti ini adalah tindak balas endotermik.

Berjemur

Sederhana dan biasa seperti yang mereka nampak, sunbaths bahawa reptilia tertentu yang diambil, seperti kura-kura dan buaya, jatuh ke dalam kategori reaksi endotermik. Penyu menyerap haba dari matahari untuk mengawal suhu organisma mereka.

Tanpa matahari, mereka mengekalkan haba air agar tetap panas; apa yang akan menyejukkan air dalam tangki atau tangki ikan anda.

Reaksi nitrogen atmosfera dan pembentukan ozon

Udara terutamanya terdiri daripada nitrogen dan oksigen. Semasa ribut petir, tenaga dibebaskan yang boleh memecahkan ikatan yang kuat yang memegang atom-atom nitrogen bersama-sama dalam molekul N.₂:

N₂ + O₂ + Q => 2NO

Sebaliknya, oksigen dapat menyerap radiasi ultraviolet menjadi ozon; allotrope oksigen yang sangat bermanfaat dalam stratosfera, tetapi memudaratkan kehidupan di aras tanah. Reaksi adalah:

3O₂ + v => 2O₃

Di mana v bermakna radiasi ultraviolet. Mekanisme di sebalik persamaan mudah itu sangat rumit.

Elektrolisis air

Elektrolisis menggunakan tenaga elektrik untuk memisahkan molekul dalam unsur-unsur atau membentuk molekul. Contohnya, dalam elektrolisis air dua gas dihasilkan: hidrogen dan oksigen, masing-masing dalam elektrod yang berbeza:

2H₂O => 2H₂ + O₂

Juga, natrium klorida boleh mengalami reaksi yang sama:

2NaCl => 2Na + Cl₂

Dalam satu elektrod, anda akan melihat pembentukan natrium metalik, dan dalam gelembung klorin yang lain berwarna kehijauan.

Fotosintesis

Tumbuhan dan pokok perlu menyerap sinar matahari sebagai bekalan tenaga untuk mensintesis biomaterial mereka. Untuk ini, ia menggunakan CO sebagai bahan mentah₂ dan air, yang melalui satu siri langkah panjang, diubah menjadi glukosa dan gula lain. Di samping itu, oksigen dibentuk, yang dikeluarkan dari daun.

Penyelesaian beberapa garam

Jika natrium klorida dibubarkan di dalam air, tiada perubahan ketara dalam suhu luaran kapal atau bekas akan diperhatikan..

Beberapa garam, seperti kalsium klorida, CaCl₂, meningkatkan suhu air sebagai produk penghidratan ion Ca yang hebat²⁺. Dan garam lain, seperti nitrat atau ammonium klorida, NH₄TIDAK₃ dan NH₄Cl, mengurangkan suhu air dan menyejukkan persekitarannya.

Dalam bilik darjah biasanya eksperimen buatan sendiri dilakukan membubarkan beberapa garam ini untuk menunjukkan reaksi endotermik.

Pengurangan suhu adalah disebabkan penghidratan ion NH₄⁺ ia tidak disukai terhadap pembubaran pengaturan kristal garamnya. Akibatnya, garam menyerap haba dari air untuk membolehkan ion diselaraskan.

Satu lagi reaksi kimia yang biasanya sangat biasa untuk menunjukkan ini adalah berikut:

Ba (OH)₂· 8H₂O + 2NH₄TIDAK₃ => Ba (NO₃)₂ + 2NH₃ +10H₂O

Perhatikan jumlah air yang terbentuk. Dengan mencampurkan kedua-dua pepejal, larutan Ba ​​berair diperoleh (NO₃)₂, dengan bau ammonia, dan dengan penurunan suhu sedemikian yang benar-benar membekukan permukaan luaran bekas.

Penguraian terma

Salah satu penguraian terma yang paling biasa ialah natrium bikarbonat, NaHCO₃, untuk menghasilkan CO₂ dan air apabila dipanaskan. Banyak pepejal, termasuk karbonat, cenderung untuk menguraikan untuk mengeluarkan CO₂ dan oksida yang sepadan. Sebagai contoh, penguraian kalsium karbonat adalah seperti berikut:

CaCO₃ + Q => CaO + CO₂

Begitu juga dengan magnesium, strontium dan barium karbonat.

Adalah penting untuk diperhatikan bahawa penguraian terma adalah berbeza daripada pembakaran. Pada mulanya tidak ada kehadiran pencucuhan atau haba yang dilepaskan, sedangkan di kedua ya; iaitu, pembakaran adalah tindak balas eksotermik, walaupun ia memerlukan sumber awal haba untuk berlaku atau berlaku secara spontan.

Amonium klorida dalam air

Apabila sedikit amonium klorida (NH4Cl) dibubarkan dalam air dalam tiub ujian, tiub menjadi lebih sejuk berbanding sebelum ini. Semasa tindak balas kimia ini, haba diserap dari alam sekitar.

Natrium triosulfat

Apabila kristal natrium thiosulfat (Na₂S₂O₃.5H₂O), biasanya dipanggil hypo, larut dalam air, kesan penyejukan berlaku.

Enjin kereta

Pembakaran petrol atau diesel dalam enjin kereta, trak, traktor atau bas mengeluarkan tenaga mekanikal, yang digunakan dalam peredaran kenderaan-kenderaan ini.

Cecair mendidih

Dengan meletakkan cecair dalam haba, ia mendapat tenaga dan masuk ke dalam keadaan gas.

Memasak telur

Apabila haba digunakan, protein telur disenyawakan membentuk struktur pepejal yang biasanya ditelan.

Memasak makanan

Pada umumnya, selalu apabila memasak dengan haba untuk menukar sifat makanan, reaksi endotermik berlaku.

Reaksi-reaksi ini adalah apa yang menyebabkan makanan menjadi lebih lembut, menghasilkan massa yang mudah dibebaskan, melepaskan komponen yang mereka ada, antara lain.

Pemanasan makanan di dalam ketuhar gelombang mikro

Oleh radiasi gelombang mikro, molekul air dalam makanan menyerap tenaga, mula bergetar dan meningkatkan suhu makanan.

Gelas acuan

Penyerapan haba oleh kaca membuat sendi mereka lebih fleksibel, menjadikan bentuknya lebih mudah berubah.

Penggunaan lilin

Lilin lilin cair kerana ia menyerap haba api, mengubah bentuknya.

Membersihkan dengan air panas

Apabila menggunakan air panas untuk membersihkan objek yang telah diwarnai dengan gris, seperti periuk atau pakaian, gris menjadi lebih cair dan lebih mudah untuk dibuang.

Sterilisasi haba makanan dan objek lain

Apabila pemanasan objek atau makanan, mikroorganisma yang mereka masukkan juga meningkatkan suhu mereka.

Apabila banyak haba dibekalkan, tindak balas di dalam sel-sel mikroba berlaku. Kebanyakan tindak balas ini, seperti memecahkan ikatan atau denaturasi protein, akhirnya membunuh mikroorganisma.

Melawan jangkitan dengan demam

Apabila demam muncul, ia adalah kerana badan menghasilkan haba yang diperlukan untuk membunuh bakteria dan virus yang menyebabkan jangkitan dan menghasilkan penyakit.

Jika haba yang dihasilkan tinggi dan demam tinggi, sel-sel tubuh juga terjejas dan terdapat risiko kematian.

Penyejatan air

Apabila air menguap dan berubah menjadi wap, ia disebabkan oleh haba yang diperoleh dari alam sekitar. Oleh kerana tenaga haba diterima oleh setiap molekul air, tenaga getarannya meningkat ke titik di mana ia boleh bergerak dengan bebas, menghasilkan wap.

Rujukan

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia (Ed ed.). Pembelajaran CENGAGE.
2. Wikipedia. (2018). Proses endoterik. Diperolehi daripada: en.wikipedia.org
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (27 Disember 2018). Contoh Reaksi Endotermik. Diperolehi daripada: thoughtco.com
4. Khan Academy. (2019). Endothermic vs. tindak balas eksotermik Diperolehi daripada: khanacademy.org
5. Serm Murmson. (2019). Apa yang Berlaku di Tahap Molekul Semasa Reaksi Endotermik? Hearst Seattle Media. Diperolehi daripada: education.seattlepi.com
6. QuimiTube. (2013). Pengiraan entalpi reaksi dari enthalpies pembentukan. Diperolehi daripada: quimitube.com
7. Quimicas.net (2018). Contoh Reaksi Endotermik. Diambil dari:
   quimicas.net.