ЭКЗОТЕРМИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ: ПРОЦЕСС, ВИДЫ И ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ - 2026

Экзотермическая реакция представляет собой тип химической реакции , в котором передача энергии происходит, главным образом , в форме выделения тепла или света. Например, любая реакция горения, при которой что-то горит, происходит экзотермическая реакция.

В повседневной жизни часто можно наблюдать, как различные экзотермические реакции протекают естественным путем или вызываются изменениями температуры в разных местах. Эти изменения температуры можно измерить с помощью термометра.

Экзотермическая реакция с выделением тепла

В этом смысле экзотермические реакции могут передавать другие типы энергии среде, в которой они генерируются, как это происходит при взрывах и их способах передачи кинетической и звуковой энергии, когда вещества, находящиеся в газовой фазе при высоких температурах, расширяются из насильственный способ.

Таким же образом, в случае использования батарей, также осуществляется реакция экзотермического типа, только в этом случае переносится электрическая энергия.

Этим реакциям противостоят эндотермические, поглощающие энергию.

Обработать

Горение спички - это экзотермическая реакция.

Ранее было упомянуто, что когда происходит экзотермическая реакция, происходит выделение энергии, что легче визуализировать с помощью следующего уравнения:

Реагент (ы) → Продукт (ы) + Энергия

Таким образом, для количественной оценки энергии, поглощаемой или выделяемой системой, используется термодинамический параметр, называемый энтальпией (обозначается как «H»). Если в системе (в данном случае химической реакции) происходит выделение энергии в окружающую среду, то изменение энтальпии (выраженное как ΔH) будет иметь отрицательное значение.

В противном случае, если изменение этого показателя положительное, оно отражает поглощение тепла из окружающей среды. Точно так же величина изменения энтальпии системы является выражением количества энергии, которая передается в окружающую среду или из нее.

Чем больше величина ΔH, тем больше отдача энергии из системы в окружающую среду.

Это происходит потому, что в этих реакциях чистая энергия, которая высвобождается при создании новых связей, больше, чем чистая энергия, используемая при фрагментации связей.

Из вышеизложенного можно сделать вывод, что этот класс реакций очень распространен, потому что продукты реакции имеют количество энергии, хранящейся в связях, больше, чем та, которая изначально содержалась в реагентах.

Типы

Существуют различные виды экзотермических реакций в различных областях химии, будь то в лаборатории или в промышленности; некоторые из них осуществляются спонтанно, а другие требуют определенных условий или какого-либо вещества в качестве катализатора для производства.

Наиболее важные типы экзотермических реакций перечислены ниже:

Реакции горения

Реакции горения - это реакции окислительно-восстановительного типа, которые происходят, когда одно или несколько веществ реагируют с кислородом, как правило, с выделением световой и тепловой энергии, то есть света и тепла, когда возникает пламя.

Реакции нейтрализации

Реакции нейтрализации характеризуются взаимодействием между кислыми частицами и щелочным веществом (основанием) с образованием соли и воды, которые проявляют экзотермический характер.

Реакции окисления

Есть много реакций этого типа, которые демонстрируют экзотермическое поведение, потому что окисление кислорода вызывает выделение большого количества энергии, как это происходит при окислении углеводородов.

Термитная реакция

Эта реакция может привести к температуре около 3000 ° C, и из-за высокого сродства алюминиевого порошка с большим количеством оксидов металлов он используется при сварке стали и железа.

Реакция полимеризации

Этот тип реакции возникает, когда в реакцию вступает определенное количество химических частиц, называемых мономерами, которые представляют собой единицы, которые при объединении повторяются в цепях с образованием макромолекулярных структур, называемых полимерами.

Реакция ядерного деления

Этот процесс относится к разделению ядра атома, считающегося тяжелым, то есть с массовым числом (A) более 200, для образования фрагментов или ядер меньшего размера с промежуточной массой.

В этой реакции, когда образуется один или несколько нейтронов, выделяется большое количество энергии, потому что ядро ​​с большим весом имеет меньшую стабильность, чем его продукты.

Другие реакции

Существуют также другие экзотермические реакции, имеющие большое значение, такие как дегидратация некоторых углеводов при взаимодействии с серной кислотой, поглощение воды, представленной гидроксидом натрия на открытом воздухе, или окисление металлических частиц во многих реакциях коррозии.

Примеры экзотермических реакций

Ниже приведены некоторые примеры экзотермических реакций, которые вызывают изменение энтальпии, имеющее отрицательное значение из-за того, что они выделяют энергию:

Зажженная свеча

Процесс сгорания парафина и фитиля свечи вызывает экзотермическую реакцию, в результате которой выделяется тепло и свет.

Поджечь фосфор

Когда спичка зажигается, возникает реакция между химическими веществами, из которых она состоит, и кислородом, присутствующим в воздухе. Таким образом возникает экзотермическая реакция, которая производит свет и тепло.

Дыхание

Процесс дыхания вызывает экзотермическую реакцию внутри клеток во время газообмена. Таким образом глюкоза вместе с кислородом превращается в углекислый газ и тепло.

Горящие дрова

Сжигание древесины вызывает экзотермическую реакцию, в которой образующийся продукт проявляется в виде тепла и температуры.

Сжигание пропана

Например, горение пропана - это спонтанная экзотермическая реакция:

C ₃ H ₈ (г) + 5O ₂ (г) → 3CO ₂ (г) + 4H ₂ O (л)

Карбонат натрия - реакция нейтрализации соляной кислоты

Другой случай экзотермического поведения демонстрирует реакция нейтрализации между карбонатом натрия и соляной кислотой:

NaHCO ₃ (водн.) + HCl (водн.) → NaCl (вод.) + H ₂ O (l) + CO ₂ (г)

Окисление этанола до уксусной кислоты

Также представлено окисление этанола до уксусной кислоты, используемое в алкотестерах, полная реакция которого показана в следующем уравнении:

3CH ₃ CH ₂ OH + 2K ₂ Cr ₂ O ₇ + 8H ₂ SO ₄ → CH ₃ COOH + 2Cr (SO ₄ ) ₃ + 2K ₂ SO ₄ + 11H ₂ O

Термитная реакция

Другой вид экзотермической реакции - это так называемая термитная реакция, в которой алюминий соединяется с оксидом металла, как показано ниже:

2Al (тв) + Fe ₂ O ₃ (тв) → Al ₂ O ₃ (тв) + Fe (ж)

Стальная стружка + уксус

Эта смесь работает как форма медленного горения, при которой сталь подвергается процессу окисления под действием уксуса.

"Собачий лай"

Эта реакция получила такое название, поскольку издает звук, похожий на лай собаки.

Реакция протекает в лабораторной пробирке, где смешиваются закись азота, оксид азота и бисульфат углерода.

Стеклянная бутылка + алкоголь

Подобно реакции, вызванной вышеупомянутым экспериментом, является реакция протирания стеклянной бутылки спиртом таким образом, чтобы возникло пламя.

Стиральный порошок + вода

Когда мыло стирального порошка растворяется, может наблюдаться экзотермическая реакция. Это один из наиболее легко наблюдаемых примеров экзотермических реакций в домашних условиях.

Зубная паста слона

Этот эксперимент обычно используется для объяснения динамики экзотермических реакций. Он заключается в растворении перекиси водорода в некоторой мыльной среде, в результате чего образуется большое количество пены.

В эту смесь добавляется катализатор (йодид калия), который способствует быстрому разложению пероксида.

Серная кислота + сахар

Процесс обезвоживания сахара вызывает очевидную экзотермическую реакцию. Когда вы смешиваете серную кислоту с сахаром, она обезвоживается, и появляется столб черного дыма, из-за чего окружающая среда пахнет обожженными костями.

Натрий + вода

Натрий или любая щелочная среда сильно реагирует с водой. При добавлении в воду любого щелочного металла (лития, натрия, калия, рубидия или цезия) он должен вступить в реакцию.

Чем выше номер элемента в периодической таблице, тем сильнее будет реакция.

Ацетат натрия

Ацетат натрия известен как горячий лед. Этот материал начинается с кристаллизации замороженных растворов, которые вместо холода выделяют тепло.

Из-за своего внешнего вида он называется «лед», но на самом деле кристаллизованный ацетат натрия - один из наиболее распространенных материалов, используемых для изготовления грелок для рук.

Сода + уксус

Эта смесь вызывает экзотермическую реакцию, при которой образуется большое количество пены, поэтому ее обычно используют, чтобы напоминать взрыв вулкана.

Джинн в бутылке

В этом эксперименте перекись водорода (перекись водорода) смешивается с перманганатом калия. Таким образом, перманганат разрушает перекись водорода, вызывая выделение большого количества дыма и тепла.

Взрывоопасные мармеладные мишки

Мармеладные мишки богаты сахарозой (сахаром) - веществом, которое при смешивании с хлоратом калия при высоких температурах вызывает сильный взрыв и движение мармеладных мишек.

Молния в трубке

Эта реакция возникает, когда едкая кислота смешивается со спиртом или ацетоном.

Таким образом, можно наблюдать бурную химическую реакцию, которая приводит к генерации света внутри трубки, подобного свету молнии.

Заморозить воду

Во время этого процесса вода выделяет энергию в виде тепла, поэтому, когда кубики воды замерзают, происходит экзотермическая реакция.

Коррозия металлов

Чистые металлы, то есть в их естественном состоянии, когда они вступают в контакт с воздухом, вызывают реакцию окисления вместе с выделением тепла, поэтому этот процесс называется экзотермическим.

Процесс сжигания газа

Процесс сгорания любого газа, такого как метан или природный газ, вызывает экзотермическую реакцию, которая проявляется в выделении тепла, а в некоторых случаях, когда горение происходит контролируемым образом, он также может давать свет.

Другой

В дополнение к ранее объясненным примерам существует большое разнообразие реакций, которые также считаются экзотермическими, например, разложение определенных органических веществ в отходах для компостирования.

Он также подчеркивает окисление пигмента люциферина под действием фермента люциферазы, вызывающее характерную для светлячков биолюминесценцию и даже дыхание среди многих других реакций.

Ссылки

1. Wikipedia. (SF). Экзотермическая реакция. Получено с es.wikipedia.org
2. BBC. (SF). Энергетические изменения и обратимые реакции. Получено с bbc.co.uk
3. Чанг, Р. (2007). Химия, Девятое издание. (МакГроу-Хилл).
4. Уокер, Д. (2007). Химические реакции. Восстановлено с books.google.co.ve
5. Сондерс, Н. (2007). Изучение химических реакций. Получено с books.google.co.ve