Endoterme reaksjonsegenskaper, ligninger og eksempler

en endoterm reaksjon er det som må skje for å absorbere energi, i form av varme eller stråling, fra omgivelsene. Generelt, men ikke alltid, kan de gjenkjennes av en temperaturfall i deres miljø; eller tvert imot, de trenger en kilde til varme, slik som oppnådd av en brennende flamme.

Opptaket av energi eller varme er hva alle endoterme reaksjoner har til felles; Naturen til det samme, samt de involverte transformasjonene, er svært varierte. Hvor mye varme skal de absorbere? Svaret avhenger av termodynamikken: temperaturen hvor reaksjonen skjer spontant.

For eksempel er en av de mest emblematiske endoterme reaksjonene endring av tilstanden fra is til flytende vann. Isen trenger å absorbere varme til temperaturen når omtrent 0ºC; Ved denne temperaturen blir smeltingen spontan, og isen vil absorbere til den er helt smeltet.

I varme områder, som ved strandstranden, er temperaturen høyere og derfor absorberer isen varme raskere. det smelter det med høyere hastighet. Smeltingen av isbreer er et eksempel på en uønsket endoterm reaksjon.

Hvorfor skjer det på denne måten? Hvorfor kan ikke isen presenteres som et varmt, solidt materiale? Svaret ligger i den gjennomsnittlige kinetiske energien til vannmolekylene i begge tilstandene, og hvordan de samhandler med hverandre gjennom deres hydrogenbindinger.

I flytende vann har molekylene større bevegelsesfrihet enn i is, hvor de vibrerer stasjonært i krystallene. For å bevege seg må molekylene absorbere energi på en slik måte at deres vibrasjoner bryter de sterke retningsbestemt hydrogenbroer i isen.

Av denne grunn isen absorberer varme til å smelte. For at det skal være en "is is", må hydrogenbroene være unormalt sterke for å smelte ved en temperatur godt over 0 ° C.

index

• 1 Kjennetegn ved en endoterm reaksjon
  • 1,1 ΔH> 0
  • 1.2 Køl omgivelsene
• 2 ligninger
• 3 Eksempler på vanlige endoterme reaksjoner
  • 3.1 Fordampning av tøris
  • 3.2 Baking av brød eller matlaging
  • 3.3 Soling
  • 3.4 Reaksjon av atmosfærisk nitrogen og ozondannelse
  • 3.5 Vannelektrolyse
  • 3.6 Fotosyntese
  • 3.7 Løsninger av noen salter
  • 3.8 Termiske nedbrytninger
  • 3,9 Ammoniumklorid i vann
  • 3.10 Natriumtriosulfat
  • 3.11 Bilmotorer
  • 3,12 kokende væsker
  • 3.13 Tilberede et egg
  • 3.14 Matlaging
  • 3.15 Oppvarming av mat i mikrobølgeovn
  • 3.16 Glassforming
  • 3.17 Forbruk av stearinlys
  • 3.18 Rengjøring med varmt vann
  • 3.19 Varme sterilisering av mat og andre gjenstander
  • 3.20 Bekjempelse av infeksjoner med feber
  • 3.21 Vannfordampning
• 4 referanser

Kjennetegn ved en endoterm reaksjon

Statens endring er ikke riktig en kjemisk reaksjon; Det samme skjer imidlertid: produktet (flytende vann) har mer energi enn reaktanten (isen). Dette er hovedtrekk ved en reaksjons- eller endotermisk prosess: produktene er mer energiske enn reaktantene.

Selv om dette er sant, betyr det ikke at produktene nødvendigvis må være ustabile. I tilfelle det er, slutter den endoterme reaksjonen å være spontan under alle forhold av temperatur eller trykk.

Vurder følgende kjemiske ligning:

A + Q => B

Hvor Q representerer varme, vanligvis uttrykt med enhetene til joule (J) eller kalorier (cal). Siden A absorberer varme Q å transformere til B, blir det da sagt at det er en endoterm reaksjon. Dermed har B mer energi enn A, og må absorbere nok energi for å oppnå sin transformasjon.

Som det fremgår av diagrammet ovenfor, har A mindre energi enn B. Mengden Q som absorberer A er slik at den overvinter aktiveringsenergien (energien som trengs for å nå den lilla toppen med prikket tak). Energiforskjellen mellom A og B er det som kalles entalpien av reaksjonen, ΔH.

ΔH> 0

Alle endoterme reaksjonene har felles det forrige diagrammet, siden produktene er mer energiske enn reaktantene. Derfor er energiforskjellen mellom dem, ΔH, alltid positiv (H_produkt-H_reagens > 0). Når dette er sant, må det være en opptak av varme eller energi fra omgivelsene for å levere dette energiske behovet.

Og hvordan tolkes slike uttrykk? I en kjemisk reaksjon kobles alltid koblinger til å skape andre. For å ødelegge dem, er absorpsjon av energi nødvendig; det vil si, det er en endotermisk passasje. I mellomtiden innebærer dannelsen av koblingen stabilitet, så det er et eksotermt trinn.

Når de dannede bindingene ikke gir en stabilitet som er sammenlignbar med mengden energi som kreves for å bryte de gamle bindingene, er dette en endoterm reaksjon. Derfor er det nødvendig med ytterligere energi for å fremme bruken av de mest stabile bindingene i reagensene.

På den annen side skjer det motsatte i eksoterme reaksjoner: varme frigjøres, og ΔH er < 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.

De avkjøler sine omgivelser

Selv om det ikke gjelder for alle endoterme reaksjoner, forårsaker flere av dem en nedgang i temperaturen i omgivelsene. Dette skyldes at den absorberte varmen kommer fra et sted. Følgelig, hvis konvertering av A og B ble ført inn i en beholder, ville det avkjøles.

Jo mer endoterme reaksjonen, jo kaldere beholderen og dens omgivelser vil bli. Faktisk er noen reaksjoner selv i stand til å danne et tynt isdeksel, som om de hadde kommet ut av et kjøleskap.

Det er imidlertid reaksjoner av denne typen som ikke avkjøler omgivelsene. Hvorfor? På grunn av at varme fra omgivelsene er utilstrekkelig; dvs. gir ikke Q (J, lime) som trengs for å være skrevet i kjemiske ligninger. Derfor er det her når brannen eller ultrafiolett stråling kommer inn.

Det kan oppstå en liten forvirring mellom begge scenariene. På den ene side er omgivelsens varme nok til at reaksjonen fortsetter spontant, og en avkjøling blir observert; og på den annen side trenger mer varme og en effektiv oppvarmingsmetode blir brukt. I begge tilfeller skjer det samme: energi absorberes.

ligninger

Hva er de relevante ligningene i en endoterm reaksjon? Som allerede forklart, må ΔH være positiv. For å beregne det, anses følgende kjemiske ligning først:

aA + bB => cC + dD

Hvor A og B er reaktantstoffene, og C og D er produktene. De små bokstaver (a, b, c og d) er de støkiometriske koeffisientene. For å beregne ΔH av denne generiske reaksjonen, anvendes følgende matematiske uttrykk:

AH_produsere- AH_reagenser = ΔH_Rxn

Du kan fortsette direkte, eller gjøre beregningene separat. For ΔH_produsere Følgende sum må beregnes:

c ΔH_FC + d ΔH_FD

Hvor ΔH_F Det er entalpien av dannelse av hvert stoff involvert i reaksjonen. Ved konvensjon har stoffene i deres mest stabile former ΔH_F= 0 For eksempel O molekyler₂ og H₂, eller et fast metall, de har ΔH_F= 0.

Den samme beregningen er nå gjort for reaktantene, ΔH_reagenser:

til ΔH_FA + b ΔH_FB

Men som ligningen sier at ΔH_reagenser må trekkes fra ΔH_produsere, da må forrige sum multipliseres med -1. Så du har:

c ΔH_FC + d ΔH_FD - (til ΔH_FA + b ΔH_FB)

Hvis resultatet av denne beregningen er et positivt tall, er det en endoterm reaksjon. Og hvis det er negativt, er det en eksoterm reaksjon.

Eksempler på vanlige endoterme reaksjoner

Fordampning av tøris

Den som har sett de hvite damene som kommer fra en iskart, har sett et av de vanligste eksemplene på en endoterm "reaksjon".

Utover noen iskrem er disse dampene løsnet fra fast hvit, kalt tøris, også en del av scenariene for å skape effekten av dis. Denne tørr isen er ikke mer enn fast karbondioksid, som absorberer temperatur og før eksternt trykk begynner å sublimere.

Et eksperiment for et barneslag ville være å fylle og forsegle en pose med tøris. Etter en stund vil det ende opp oppblåsing på grunn av CO₂ gassformig, som genererer arbeid eller presser innersiden av posen mot atmosfærisk trykk.

Baking brød eller matlaging

Baking av brød er et eksempel på en kjemisk reaksjon, siden nå er det kjemiske forandringer på grunn av varme. Den som lukter aromaen av nybakte brød, vet at en endoterm reaksjon forekommer.

Deigen og alle dens ingredienser, trenger varmen i ovnen for å utføre alle transformasjonene, uunnværlig for å bli brød og vise sine typiske egenskaper.

I tillegg til brødene er kjøkkenet fullt av eksempler på endoterme reaksjoner. Hvem kokker håndtere dem daglig. Kokepasta, mykgjørende korn, oppvarm kornkorn, bake egg, krydder kjøtt, bake en kake, lage te, varme smørbrød; Hver av disse aktivitetene er endoterme reaksjoner.

soling

Så enkelt og vanlig som de kan virke, faller solbadene som visse krypdyr tar, som skilpadder og krokodiller, inn i kategorien av endoterme reaksjoner. Skildpadder absorberer varme fra solen for å regulere temperaturen i organismen.

Uten solen holder de varmen i vannet for å holde seg varm; hva ender med å kjøle vannet i tankene eller fisketankene.

Reaksjon av atmosfærisk nitrogen og ozondannelse

Luften består hovedsakelig av nitrogen og oksygen. Under tordenbyger frigjøres en energi som kan bryte de sterke bindingene som holder nitrogenatomer sammen i N-molekylet.₂:

N₂ + O₂ + Q => 2NO

På den annen side kan oksygen absorbere ultrafiolett stråling for å bli ozon; allotrope oksygen som er veldig gunstig i stratosfæren, men skadelig for livet på bakkenivå. Reaksjonen er:

3O₂ + v => 2O₃

Hvor v betyr ultrafiolett stråling. Mekanismen bak den enkle ligningen er svært kompleks.

Vannelektrolyse

Elektrolyse bruker elektrisk energi til å skille et molekyl i dets elementer eller danne molekyler. For eksempel, i elektrolyse av vann dannes to gasser: hydrogen og oksygen, hver i forskjellige elektroder:

2H₂O => 2H₂ + O₂

Også natriumklorid kan lide den samme reaksjonen:

2NaCl => 2Na + Cl₂

I en elektrode ser du dannelsen av metallisk natrium, og i den andre, grønne bobler av klor.

fotosyntese

Planter og trær trenger å absorbere sollys som energiforsyning for å syntetisere sine biomaterialer. For dette bruker den CO som råmateriale₂ og vann, som gjennom en lang rekke trinn, omdannes til glukose og andre sukkerarter. I tillegg dannes oksygen, som frigjøres fra bladene.

Løsninger av noen salter

Hvis natriumklorid er oppløst i vann, blir det ikke merkbar endring i beholderens eller beholderens utetemperatur..

Noen salter, som kalsiumklorid, CaCl₂, øke temperaturen på vannet som et produkt av den store hydrering av Ca-ionene²⁺. Og andre salter, så som nitrat eller ammoniumklorid, NH₄NO₃ og NH₄Cl, senk temperaturen på vannet og avkjøl omgivelsene.

I klasserommene blir det vanligvis gjort hjemmelagde eksperimenter som løser noen av disse saltene for å demonstrere hva som er en endoterm reaksjon.

Nedgangen i temperaturen skyldes hydrering av NH-ioner₄⁺ Det er ikke favorisert mot oppløsningen av de krystallinske arrangementene av dets salter. Følgelig absorberer saltene varme fra vannet for å tillate ionene å bli solvatisert.

En annen kjemisk reaksjon som vanligvis er svært vanlig for å demonstrere dette er følgende:

Ba (OH)₂· 8H₂O + 2NH₄NO₃ => Ba (NO₃)₂ + 2NH₃ +10H₂O

Legg merke til mengden vann som dannes. Ved å blande begge faste stoffer oppnås en vandig Ba-løsning (NO₃)₂, med en lukt av ammoniakk, og med en slik temperaturfall som fryser bokstavelig talt den ytre overflaten av beholderen.

Termiske nedbrytninger

En av de vanligste termiske nedbrytningene er natriumbikarbonat, NaHCO₃, å produsere CO₂ og vann ved oppvarming. Mange faste stoffer, inkludert karbonater, har en tendens til å dekomponere for å frigjøre CO₂ og det tilsvarende oksydet. For eksempel er dekomponeringen av kalsiumkarbonat som følger:

CaCO₃ + Q => CaO + CO₂

Det samme skjer med magnesium, strontium og bariumkarbonater.

Det er viktig å merke seg at en termisk nedbrytning er forskjellig fra en forbrenning. I det første er det ingen tilstedeværelse av tenning eller varme frigjøres, mens i det andre ja; det vil si forbrenning er en eksoterm reaksjon, selv om den trenger en første varmekilde til å skje eller skje spontant.

Ammoniumklorid i vann

Når en liten mengde ammoniumklorid (NH4Cl) er oppløst i vann i et reagensrør, blir røret kaldere enn før. Under denne kjemiske reaksjonen absorberes varmen fra omgivelsene.

Natriumtriosulfat

Når natriumtiosulfatkrystallene (Na₂S₂O₃.5H₂O), vanligvis kalt hypo, oppløses i vann, oppstår en avkjølende effekt.

Bilmotorer

Brennstoffet av bensin eller diesel i motorer til biler, lastebiler, traktorer eller busser produserer mekanisk energi, som brukes i sirkulasjonen av disse kjøretøyene.

Kokende væsker

Ved å sette en væske i varmen, får den energi og går til en gassformig tilstand.

Tilbereder et egg

Når varme blir påført, blir eggproteinene denaturert og danner den faste strukturen som vanligvis inntas.

Matlaging

Generelt, når det tilberedes med varme for å endre egenskapene til mat, oppstår endoterme reaksjoner.

Disse reaksjonene er årsak til at maten blir mykere, genererer malleable masser, frigjør komponentene de inneholder, blant annet.

Oppvarming av mat i mikrobølgeovn

Ved mikrobølgestråling, vannmolekyler i mat absorberer energi, begynner å vibrere og øke temperaturen på maten.

Støpt glass

Opptaket av varme ved glasset gjør leddene mer fleksible, noe som gjør formen deres lettere å forandre.

Forbruk av stearinlys

Lyset vokser som det absorberer varmen i flammen, endrer form.

Rengjøring med varmt vann

Når du bruker varmt vann til å rengjøre gjenstander som har blitt farget med fett, som gryter eller klær, blir fettet mer flytende og lettere å fjerne.

Varme sterilisering av mat og andre gjenstander

Ved oppvarming av objekter eller mat øker også mikroorganismer som de inneholder.

Når mye varme leveres, oppstår reaksjoner i mikrobialcellene. Mange av disse reaksjonene, som å bryte bindinger eller protein denaturering, ender med å drepe mikroorganismer.

Bekjempe infeksjoner med feber

Når en feber manifesterer seg, er det fordi kroppen produserer den nødvendige varmen for å drepe bakteriene og virusene som forårsaker infeksjoner og genererer sykdommer.

Hvis den genererte varmen er høy og feberen høy, er kroppens celler også berørt og det er risiko for død.

Vannfordampning

Når vannet fordamper og omdannes til damp, er det på grunn av varmen den mottar fra miljøet. Når den termiske energien mottas av hvert vannmolekyl, øker sin vibrasjonsenergi til det punkt der det kan bevege seg fritt, skape damp.

referanser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kjemi. (8. utgave). CENGAGE Learning.
2. Wikipedia. (2018). Endotermisk prosess. Hentet fra: en.wikipedia.org
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (27. desember 2018). Endoterme reaksjonseksempler. Hentet fra: thoughtco.com
4. Khan Academy. (2019). Endotermisk vs. eksoterme reaksjoner Hentet fra: khanacademy.org
5. Serm Murmson. (2019). Hva skjer på det molekylære nivået under en endoterm reaksjon? Hearst Seattle Media. Hentet fra: education.seattlepi.com
6. QuimiTube. (2013). Beregning av reaksjonsenthalpien fra dannelse av entalpier. Hentet fra: quimitube.com
7. Quimicas.net (2018). Eksempler på endoterm reaksjon. Hentet fra:
   quimicas.net.