Endotermik reaksiyon özellikleri, denklemler ve örnekler

bir endotermik reaksiyon çevresinden ısı ya da radyasyon şeklinde enerji almak için yapılması gereken şey. Genellikle, her zaman olmasalar da, ortamlarındaki sıcaklıktaki bir düşüşle tanınabilirler; veya aksine, yanan bir alevle elde edilenler gibi bir ısı kaynağına ihtiyaçları vardır..

Enerjinin veya sıcaklığın emilimi, tüm endotermik reaksiyonların ortak noktasıdır; Aynı şeyin doğası, içerdiği dönüşümler gibi çok çeşitlidir. Ne kadar ısı emmeli? Cevap termodinamiğine bağlıdır: reaksiyonun kendiliğinden gerçekleştiği sıcaklık.

Örneğin, en sembolik endotermik reaksiyonlardan biri, durumun buzdan sıvıya değişmesidir. Buzun, sıcaklığı yaklaşık 0 ° C'ye ulaşana kadar ısıyı emmesi gerekir; Bu sıcaklıkta erimesi kendiliğinden olur ve tamamen eriyene kadar buz soğur.

Plajın kıyıları gibi sıcak alanlarda, sıcaklıklar daha yüksektir ve bu nedenle buzlar ısıyı daha hızlı emer; yani daha yüksek bir hızda erir. Buzulların erimesi, istenmeyen bir endotermik reaksiyonun bir örneğidir.

Neden bu şekilde oluyor? Neden buz sıcak bir katı olarak sunulmuyor? Cevap, her iki durumdaki su moleküllerinin ortalama kinetik enerjisinde ve hidrojen bağlarıyla birbirleriyle nasıl etkileşime girdiklerinde yatmaktadır..

Sıvı sudaki molekülleri, kristallerinde sabit titreştikleri buzdakilere göre daha fazla hareket serbestliğine sahiptir. Hareket etmek için, moleküller enerjilerini, titreşimleri buzdaki güçlü yönlü hidrojen köprülerini kıracak şekilde emmelidir..

Bu nedenle buzlar erimeleri için ısıyı emer. "Sıcak bir buz" olması için, hidrojen köprülerinin 0 ° C'nin üzerindeki bir sıcaklıkta erimesi için anormal derecede güçlü olması gerekir..

indeks

• 1 Bir endotermik reaksiyonun özellikleri
  • 1.1 >H> 0
  • 1.2 Çevrelerini soğutun
• 2 Denklemler
• 3 Yaygın endotermik reaksiyon örnekleri
  • 3.1 Kuru buzun buharlaşması
  • 3.2 Ekmeklerin pişirilmesi veya yemek pişirilmesi
  • 3.3 Güneşlenme
  • 3.4 Atmosferik azotun reaksiyonu ve ozon oluşumu
  • 3.5 Su elektrolizi
  • 3.6 Fotosentez
  • 3.7 Bazı tuzların çözeltileri
  • 3.8 Isıl ayrışmalar
  • 3.9 Sudaki amonyum klorür
  • 3.10 Sodyum triosülfat
  • 3.11 Araba motorları
  • 3.12 kaynar sıvı
  • 3.13 Yumurta pişirme
  • 3.14 Yemek pişirme
  • 3.15 Mikrodalgada yiyecekleri ısıtmak
  • 3.16 Cam kalıplama
  • 3.17 Mum Tüketimi
  • 3.18 Sıcak su ile temizleme
  • 3.19 Yiyeceklerin ve diğer nesnelerin ısıyla sterilizasyonu
  • 3.20 Ateşle enfeksiyonlarla mücadele
  • 3.21 Su buharlaşması
• 4 Kaynakça

Endotermik reaksiyonun özellikleri

Durum değişikliği uygun bir kimyasal reaksiyon değildir; bununla birlikte aynı şey olur: ürün (sıvı su) reaktanttan (buz) daha fazla enerjiye sahiptir. Bu bir reaksiyonun veya endotermik işlemin temel özelliğidir: ürünler reaktanlardan daha enerjiktir.

Bu doğru olmasına rağmen, ürünlerin mutlaka dengesiz olması gerektiği anlamına gelmez. Bu durumda endotermik reaksiyon, tüm sıcaklık veya basınç koşulları altında kendiliğinden durur.

Aşağıdaki kimyasal denklemi göz önünde bulundurun:

A + Q => B

Q'nun ısıyı temsil ettiği yerlerde, genellikle joule (J) veya kalori (cal) birimleriyle ifade edilir. A'nın B'ye dönüşmesi için ısıyı Q emmesi nedeniyle, bunun bir endotermik reaksiyon olduğu söylenir. Bu nedenle, B A'dan daha fazla enerjiye sahiptir ve dönüşümünü sağlamak için yeterli enerjiyi emmesi gerekir.

Yukarıdaki şemada görülebileceği gibi, A, B'den daha az enerjiye sahiptir. A'yı emen ısı Q miktarı, aktivasyon enerjisinin (noktalı çatı ile mor üste ulaşmak için gereken enerji) üstesinden gelecektir. A ve B arasındaki enerji farkı, reaksiyonun entalpisi olarak bilinen şeydir..

>H> 0

Tüm endotermik reaksiyonlar ortak diyagrama sahiptir, çünkü ürünler reaktantlardan daha enerjiktir. Bu nedenle, aralarındaki enerji farkı, ΔH, her zaman pozitif (H_ürün-'H_reaktif > 0). Bu doğru olduğunda, bu enerjik ihtiyacı karşılamak için çevreden ısı ya da enerji emilmesi gerekir..

Ve bu ifadeler nasıl yorumlanır? Kimyasal bir reaksiyonda, başkalarını oluşturmak için her zaman bağlantılar kopar. Onları kırmak için, enerjinin emilmesi gereklidir; yani, endotermik bir geçit. Bu arada, bağlantıların oluşumu stabilite anlamına gelir, bu yüzden ekzotermik bir adımdır.

Oluşan bağlar, eski bağları kesmek için gereken enerji miktarıyla karşılaştırılabilir bir stabilite sağlamadığında, bu bir endotermik reaksiyondur. Bu nedenle, reaktiflerdeki en kararlı bağların kopmasını sağlamak için ek enerjiye ihtiyaç duyulmaktadır..

Öte yandan, ekzotermik reaksiyonlarda bunun tersi gerçekleşir: ısı serbest kalır ve ΔH < 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.

Çevrelerini soğutuyorlar

Tüm endotermik reaksiyonlar için geçerli olmamakla birlikte, birçoğu çevre sıcaklığının düşmesine neden olur. Bunun nedeni, emilen ısının bir yerden gelmesidir. Sonuç olarak, eğer A ve B'nin dönüşümü bir kaba taşınmışsa, soğuyacaktır..

Reaksiyon ne kadar endotermik olursa, konteyner ve çevresi o kadar soğuk olur. Aslında, bazı reaksiyonlar buzdolabından çıkmış gibi, ince bir buz örtüsü bile oluşturabilir.

Bununla birlikte, bu türden çevrelerini soğumayan reaksiyonlar vardır. Neden? Çünkü çevrenin ısısı yetersiz; yani, kimyasal denklemlerde yazılı olan gerekli Q (J, cal) değerini sağlamaz. Bu nedenle, yangın veya ultraviyole radyasyonun girdiği zaman.

Her iki senaryo arasında küçük bir karışıklık ortaya çıkabilir. Bir yandan, çevrenin ısısı reaksiyonun kendiliğinden ilerlemesi için yeterlidir ve bir soğutma gözlemlenir; ve diğer taraftan, daha fazla ısıya ihtiyaç duyulur ve verimli bir ısıtma yöntemi kullanılır. Her iki durumda da aynı şey olur: enerji emilir.

denklemler

Endotermik bir reaksiyondaki ilgili denklemler nelerdir? Daha önce açıklandığı gibi, ΔH pozitif olmalıdır. Bunu hesaplamak için önce aşağıdaki kimyasal denklem göz önünde bulundurulur:

aA + bB => cC + dD

A ve B'nin reaktan maddeler, C ve D ise ürünlerdir. Küçük harfler (a, b, c ve d) stokiyometrik katsayılardır. Bu jenerik reaksiyonun ΔH'sini hesaplamak için aşağıdaki matematiksel ifade uygulanır:

öH_üretmek- öH_reaktifler = ΔH_rxn

Doğrudan ilerleyebilir veya hesaplamaları ayrı ayrı yapabilirsiniz. ΔH için_üretmek Aşağıdaki toplam hesaplanmalıdır:

c ΔH_FC + dΔH_FD

ΔH_F reaksiyona katılan her maddenin oluşum entalpisidir. Kurallara göre, en kararlı formdaki maddeler ΔH_F= 0 Örneğin, O molekülleri₂ ve H₂, veya katı bir metal, ΔH var_F= 0.

Aynı hesaplama şimdi reaktifler için de yapılmaktadır._reaktifler:

ΔH_FA + b ΔH_FB

Fakat denklemin dediği gibi_reaktifler ΔH'den çıkarılmalıdır_üretmek, o zaman önceki toplam -1 ile çarpılmalıdır. Demek ki:

c ΔH_FC + dΔH_FD - (ΔH'ye)_FA + b ΔH_FB)

Bu hesaplamanın sonucu pozitif bir sayı ise, o zaman endotermik bir reaksiyondur. Ve eğer negatifse, ekzotermik bir reaksiyondur.

Yaygın endotermik reaksiyonlara örnekler

Kuru buzun buharlaşması

Kim bir dondurma arabasından çıkan beyaz buharları görmüşse, endotermik bir "reaksiyon" un en yaygın örneklerinden birine tanık olmuştur..

Birkaç dondurmanın ötesinde, kuru beyaz denilen katı beyazdan ayrılan bu buharlar da pus etkisi yaratan senaryoların bir parçası olmuştur. Bu kuru buz, sıcaklığı emen ve dış basınç yüceltilmeye başlamadan önce katı karbon dioksitten başka bir şey değildir..

Çocuk izleyiciler için yapılan bir deney, bir poşeti kuru buzla doldurmak ve mühürlemek olacaktır. Bir süre sonra, CO nedeniyle şişer₂ iş üreten veya torbanın iç duvarlarını atmosferik basınca karşı basan gaz halindeki gaz.

Somun veya yemek pişirme

Ekmeklerin pişirilmesi kimyasal reaksiyona bir örnektir çünkü ısı nedeniyle kimyasal değişiklikler söz konusudur. Taze pişmiş ekmeklerin kokusunu koklayan her kimse, endotermik bir reaksiyonun meydana geldiğini bilir..

Hamur ve tüm terkip maddeleri, tüm dönüşümleri yapmak için fırının ısısına ihtiyaç duyar, ekmek olmak için vazgeçilmez ve tipik özelliklerini sergilerler..

Ekmeklere ek olarak, mutfak endotermik reaksiyonların örnekleri ile doludur. Kim aşçılar günlük onlarla uğraşırlar. Makarna pişirmek, tahılları yumuşatmak, mısır taneleri ısıtmak, yumurta pişirmek, baharatları pişirmek, pasta pişirmek, çay yapmak, sandviç ısıtmak; bu faaliyetlerin her biri endotermik reaksiyonlardır.

güneşlenme

Göründüğü kadar basit ve yaygın olarak, kaplumbağalar ve timsahlar gibi belirli sürüngenlerin aldığı güneşlenmeler endotermik reaksiyonlar kategorisine girer. Kaplumbağalar, organizmalarının sıcaklığını düzenlemek için güneşten gelen ısıyı emerler..

Güneş olmadan, ılık tutmak için suyun sıcaklığını korurlar; tanklarınızdaki veya balık tanklarındaki suyun soğutulması ne.

Atmosferik azotun reaksiyonu ve ozon oluşumu

Hava esas olarak azot ve oksijenden oluşur. Fırtınalar sırasında, N-molekülünde azot atomlarını bir arada tutan güçlü bağları kırabilecek bir enerji salınır.₂:

N-₂ + Ey₂ + Q => 2NO

Öte yandan, oksijen ozon haline gelmek için ultraviyole radyasyonu emebilir; stratosferde çok faydalı olan ancak yer seviyesinde hayata zarar veren oksijenin allotropu. Reaksiyon:

3O₂ + v => 2O₃

V ultraviyole ışınımı anlamına gelir. Bu basit denklemin arkasındaki mekanizma çok karmaşık.

Su elektrolizi

Elektroliz, bir molekülü elementlerinde ayırmak veya molekülleri oluşturmak için elektrik enerjisi kullanır. Örneğin, suyun elektrolizinde iki gaz üretilir: her biri farklı elektrotlarda hidrojen ve oksijen:

2H₂O => 2H₂ + Ey₂

Ayrıca, sodyum klorür de aynı reaksiyona maruz kalabilir:

2NaCl => 2Na + Cl₂

Bir elektrotta metalik sodyum ve diğer yeşilimsi klor kabarcıklarının oluşumunu göreceksiniz..

fotosentez

Bitkilerin ve ağaçların, biyomalzemelerini sentezlemek için enerji kaynağı olarak güneş ışığını emmesi gerekir. Bunun için hammadde olarak CO kullanır.₂ ve uzun bir dizi adımla, glikoza ve diğer şekere dönüştürülen su. Ek olarak, yapraklardan salınan oksijen oluşur..

Bazı tuzların çözeltileri

Sodyum klorür suda çözülürse, kabın veya kabın dış sıcaklığında gözle görülür bir değişiklik gözlenmez..

Kalsiyum klorür, CaCl gibi bazı tuzlar₂, Ca iyonlarının mükemmel hidrasyonunun bir ürünü olarak suyun sıcaklığını artırmak²⁺. Nitrat veya amonyum klorür, NH gibi diğer tuzlar₄HAYIR₃ ve NH₄Cl, suyun sıcaklığını düşürün ve çevresini soğutun.

Sınıflarda genellikle endotermik reaksiyonun ne olduğunu göstermek için bu tuzların bazılarını çözen ev yapımı deneyler yapılır..

Sıcaklıktaki düşüş NH iyonlarının hidrasyonundan kaynaklanmaktadır.₄⁺ tuzlarının kristalimsi düzenlemelerinin çözülmesine karşı lehte değildir. Sonuç olarak, tuzlar iyonların çözülmesini sağlamak için sudan ısı emer.

Bunu göstermek için genellikle çok yaygın olan başka bir kimyasal reaksiyon aşağıdaki gibidir:

Ba (OH)₂· 8H₂O + 2NH₄HAYIR₃ => Ba (NO₃)₂ + 2NH'den₃ +10H₂Ey

Oluşan su miktarına dikkat edin. Her iki katının karıştırılmasıyla sulu bir Ba çözeltisi elde edilir (NO₃)₂, bir amonyak kokusu ile ve kabın dış yüzeyini tam anlamıyla donduran bir sıcaklık düşüşü ile.

Termal ayrışmalar

En yaygın termal ayrışmalardan biri, sodyum bikarbonat, NaHCO'dur.₃, CO üretmek₂ ve ısıtıldığında su. Karbonatlar dahil olmak üzere birçok katı CO salınımı için ayrışmaya meyillidir.₂ ve karşılık gelen oksit. Örneğin, kalsiyum karbonatın ayrışması aşağıdaki gibidir:

CaCO₃ + Q => CaO + CO₂

Aynısı magnezyum, stronsiyum ve baryum karbonatlarda da olur..

Termal bir ayrışmanın yanmadan farklı olduğunu not etmek önemlidir. Birincisinde tutuşma yoktur veya ısı salınır, ikincisi ise; yani, yanma ekzotermik bir reaksiyondur, başlangıçtaki bir ısı kaynağının gerçekleşmesi veya kendiliğinden gerçekleşmesi gerekmesine rağmen.

Sudaki amonyum klorür

Bir test tüpünde su içinde az miktarda bir amonyum klorür (NH4Cl) çözündüğünde, tüp öncekinden daha soğuk hale gelir. Bu kimyasal reaksiyon sırasında, ısı ortamdan emilir.

Sodyum triosülfat

Sodyum tiyosülfat kristalleri (Na₂S₂Ey₃.5H₂O), genellikle hipo olarak adlandırılan su içinde çözünür, bir soğutma etkisi oluşur..

Araba motorları

Arabaların, kamyonların, traktörlerin veya otobüslerin motorlarında benzin veya dizel yakıtın yanması, bu araçların dolaşımında kullanılan mekanik enerji üretir..

Kaynama sıvıları

Isıya bir sıvı koyarak, enerji kazanır ve gaz halini alır..

Bir yumurta pişirme

Isı uygulandığında, yumurta proteinleri genellikle yutulan katı yapıyı oluşturan denatüre edilir.

Yemek pişirme

Genelde, yiyeceğin özelliklerini değiştirmek için her zaman ısı ile pişirme yaparken, endotermik reaksiyonlar meydana gelir..

Bu reaksiyonlar, gıdanın yumuşamasına, dövülebilir kütlelerin oluşmasına, içerdiği bileşenleri salıvermelerine neden olan şeydir..

Mikrodalga fırında yiyecekleri ısıtmak

Mikrodalga radyasyonu ile gıdadaki su molekülleri enerjiyi emer, titrer ve yiyeceklerin sıcaklığını arttırmaya başlar.

Kalıplı cam

Isının cam tarafından emilmesi, eklemlerini daha esnek hale getirir, şeklini değiştirmeyi kolaylaştırır.

Bir mum tüketimi

Mum mumu, alevin ısısını emerek erir ve şeklini değiştirir..

Sıcak suyla temizlik

Saksı veya giysi gibi yağ ile lekelenmiş nesneleri temizlemek için sıcak su kullanıldığında, yağ daha sıvı hale gelir ve çıkarılması daha kolaydır.

Yiyeceklerin ve diğer nesnelerin ısıyla sterilizasyonu

Nesneleri veya yiyecekleri ısıtırken içerdikleri mikroorganizmalar da sıcaklıklarını arttırır..

Çok fazla ısı sağlandığında, mikrobiyal hücrelerin içinde reaksiyonlar meydana gelir. Bağların kopması veya protein denatürasyonu gibi bu reaksiyonların birçoğu, mikroorganizmaları öldürür.

Ateşli enfeksiyonlarla mücadele

Ateşin kendini göstermesi, vücudun enfeksiyonlara neden olan ve hastalıklara neden olan bakteri ve virüsleri öldürmek için gerekli ısıyı üretmesidir..

Üretilen ısı yüksek ve ateş yüksekse, vücudun hücreleri de etkilenir ve ölüm riski vardır..

Su buharlaşma

Su buharlaştığında ve buhara dönüştüğünde, ortamdan aldığı ısı nedeniyledir. Termal enerji her su molekülü tarafından alındığında, titreşim enerjisi serbestçe hareket edebileceği bir noktaya yükselir, buhar yaratır.

referanslar

1. Whitten, Davis, Peck ve Stanley. (2008). Kimya. (8. basım). CENGAGE Öğrenme.
2. Vikipedi. (2018). Endotermik işlem. Alınan: en.wikipedia.org
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (27 Aralık 2018). Endotermik Reaksiyon Örnekleri. Alınan adres: thoughtco.com
4. Khan Akademisi. (2019). Endotermik vs. ekzotermik reaksiyonlar Alınan: khanacademy.org
5. Serm Murmson. (2019). Endotermik Reaksiyon Sırasında Moleküler Düzeyde Neler Oluyor? Seattle Media'yı ziyaret edin. Alınan kaynak: education.seattlepi.com
6. QuimiTube. (2013). Reaksiyon entalpisinin oluşum entalpilerinden hesaplanması. Alınan: quimitube.com
7. Quimicas.net (2018). Endotermik Reaksiyon Örnekleri. Tarafından alındı:
   quimicas.net.