ეგზოთერმული რეაქციები

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -                                    ეგზოთერმული რეაქციები

თერმიტის რეაქცია ცნობილია ეგზოთერმული. ალუმინის მიერ რკინის (III) ოქსიდის შემცირება გამოყოფს საკმარის სითბოს გამდნარი რკინის მისაღებად.

თერმოქიმიაში ეგზოთერმული რეაქცია არის „რეაქცია, რომლისთვისაც საერთო სტანდარტული ენთალპიის ცვლილება ΔH⚬ უარყოფითია“. ეგზოთერმული რეაქციები ჩვეულებრივ ათავისუფლებს სითბოს. ტერმინს ხშირად ურევენ ეგზერგონიულ რეაქციას, რომელსაც IUPAC განსაზღვრავს, როგორც "... რეაქცია, რომლისთვისაც სტანდარტული გიბსის ენერგიის ცვლილება ΔG⚬ უარყოფითია." ძლიერ ეგზოთერმული რეაქცია, როგორც წესი, ასევე იქნება ეგზერგონიული, რადგან ΔH⚬ დიდ წვლილს შეაქვს ΔG⚬-ში. საკლასო ოთახებში წარმოჩენილი სანახაობრივი ქიმიური რეაქციების უმეტესობა ეგზოთერმული და ეგზეგონურია. საპირისპირო არის ენდოთერმული რეაქცია, რომელიც ჩვეულებრივ იკავებს სითბოს და განპირობებულია სისტემის ენტროპიის ზრდით.

მაგალითები

მაგალითები უამრავია: წვა, თერმიტის რეაქცია, ძლიერი მჟავების და ფუძეების შერწყმა, პოლიმერიზაცია. მაგალითად ყოველდღიურ ცხოვრებაში, ხელის გამათბობლები იყენებენ რკინის დაჟანგვას ეგზოთერმული რეაქციის მისაღწევად:

4Fe  + 3O₂  → 2Fe₂O₃  ΔH⚬ = - 1648 kJ/mol

ეგზოთერმული რეაქციების განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი კლასია ნახშირწყალბადის საწვავის წვა, მაგ. ბუნებრივი აირის წვა:

CH4  + 2O2  → CO2  + 2H2O  ΔH⚬ = - 890 kJ/mol

ს ნიმუშების რეაქციები ძლიერ ეგზოთერმულია.

უკონტროლო ეგზოთერმული რეაქციები, რომლებიც იწვევს ხანძარსა და აფეთქებას, უსარგებლოა, რადგან ძნელია გამოთავისუფლებული ენერგიის დაჭერა. ბუნება გავლენას ახდენს წვის რეაქციებზე უაღრესად კონტროლირებად პირობებში, ხანძრისა და აფეთქების თავიდან აცილების მიზნით, აერობული სუნთქვის დროს, რათა დაიჭიროს გამოთავისუფლებული ენერგია, მაგ. ATP-ის ფორმირებისთვის.

გაზომვა

ქიმიური სისტემის ენთალპია არსებითად მისი ენერგიაა. ენთალპიის ცვლილება ΔH რეაქციისთვის ტოლია სითბოს q გადაიცემა დახურული სისტემიდან (ან შიგნით) მუდმივი წნევით ელექტრული ენერგიის შეყვანის ან გამომავალი გარეშე. სითბოს გამომუშავება ან შთანთქმა ქიმიურ რეაქციაში იზომება კალორიმეტრიის გამოყენებით, მაგ. ბომბის კალორიმეტრით. ერთ-ერთი გავრცელებული ლაბორატორიული ინსტრუმენტია რეაქციის კალორიმეტრი, სადაც კონტროლდება სითბოს ნაკადი რეაქციის ჭურჭლიდან ან შიგნით. სითბოს გამოყოფა და შესაბამისი ენერგიის ცვლილება, ΔH, წვის რეაქციის დროს შეიძლება შეფასდეს განსაკუთრებით ზუსტად.

ეგზოთერმული რეაქციაში გამოთავისუფლებული გაზომილი სითბოს ენერგია გარდაიქმნება ΔH⚬ ჯოულში თითო მოლზე (ადრე კალ/მოლი). სტანდარტული ენთალპიის ცვლილება ΔH⚬ არსებითად არის ენთალპიის ცვლილება, როდესაც რეაქციაში სტოქიომეტრიული კოეფიციენტები განიხილება, როგორც რეაქტიული ნივთიერებების და პროდუქტების რაოდენობა (მოლში); ჩვეულებრივ, საწყისი და საბოლოო ტემპერატურა ითვლება 25 °C. გაზის ფაზის რეაქციებისთვის ΔH⚬ მნიშვნელობები დაკავშირებულია კავშირის ენერგიასთან კარგი მიახლოებით:

ΔH⚬ = რეაგენტების ჯამური კავშირის ენერგია − პროდუქტის ჯამური ბმის ენერგია

ეგზოთერმული რეაქციის ენერგეტიკული პროფილი

ΔH⚬ = რეაგენტების ჯამური კავშირის ენერგია − პროდუქტების ჯამური კავშირის ენერგია

ეგზოთერმული რეაქციაში, განმარტებით, ენთალპიის ცვლილებას აქვს უარყოფითი მნიშვნელობა:

ΔH = H პროდუქტები - Hreactants < 0

სადაც უფრო დიდი მნიშვნელობა (რეაგენტების უფრო მაღალი ენერგია) აკლდება უფრო მცირე მნიშვნელობას (პროდუქტების დაბალი ენერგია). მაგალითად, როდესაც წყალბადი იწვის:

2H2 (g) + O2 (g) → 2H2O (g)

ΔH⚬ = −483.6 kJ/mol

იხ. ვიდეო - What Are Endothermic & Exothermic Reactions | Chemistry | FuseSchool

             ენდოთერმული რეაქცია

ენდოთერმული რეაქციები (ძველი ბერძნულიდან ἔνδον - შიგნით და θέρμη - სითბო) არის ქიმიური პროცესები, რომელსაც თან ახლავს სითბოს შთანთქმა. ენდოთერმული რეაქციებისთვის ენთალპიისა და შინაგანი ენერგიის ცვლილებებს დადებითი მნიშვნელობები აქვს (, )ამრიგად, რეაქციის პროდუქტები შეიცავს უფრო მეტ ენერგიას, ვიდრე საწყისი კომპონენტები. ენდოთერმული რეაქციები ეგზოთერმული რეაქციების საპირისპიროა.