Примеры эндотермических реакций: Приведите примеры экзотермических и эндотермических реакций.

Содержание

20 примеров экзотермических реакций / наука | Thpanorama

экзотермические реакции те химические реакции, которые передают энергию в форме температуры телам, которые ее окружают.

Когда происходит химическая реакция, энергия передается в или из окружающей среды тела, вызывая изменение температуры в его среде (Arrington, 2017).

В повседневной жизни часто можно увидеть, как различные экзотермические реакции, которые вызывают изменения температуры в разных местах, происходят естественным образом или провоцируются.

Эти изменения температуры могут быть измерены с помощью термометра (BBC, Science, 2014).

Слово «экзотермический» происходит от слов «экзо», что означает «выйти» и «термос», что означает температуру. Таким образом, делается вывод, что экзотермическими реакциями являются те, которые выделяют температуру наружу..

В противоположность этим реакциям, являются эндотермическими, которые поглощают энергию (BBC, 2014).

Энергия становится очевидной несколькими способами, включая температуру, свет, звук или электричество. .

Энергия обычно получается, когда связи между молекулами материалов разрываются, так как большая часть энергии, содержащейся в материале, находится в этих связях..

Когда реакция вызывает разрыв этих связей, она вызывает высвобождение энергии в них, вызывая экзотермическую реакцию.

Примеры экзотермических химических реакций

Экзотермические реакции всегда сопровождаются повышением температуры, и в основном это искры, пламя, дым или какой-либо звук (Helmenstine, 2016).

Среди наиболее распространенных примеров экзотермических реакций могут быть перечислены следующие:

1 — стальная стружка + уксус: Эта смесь работает как медленная форма сгорания, когда сталь подвергается процессу окисления благодаря действию уксуса.

2 — «Собачий лай»Эта реакция называется так, потому что издает звук, похожий на лай собаки..

Эта реакция проводится в лабораторной пробирке, где смешаны оксид азота и оксид азота и бисульфат углерода. .

3 — стеклянная бутылка + алкогольАналогично реакции, вызванной вышеупомянутым экспериментом, это протереть стеклянную бутылку спиртом таким образом, чтобы образовалось пламя..

4 — стиральный порошок + вода: Когда стиральное мыло растворяется, вы можете увидеть наличие экзотермической реакции.

Это один из примеров экзотермических реакций, которые легче наблюдать в домашних условиях..

5 — зубная паста слона: Этот эксперимент обычно используется для объяснения динамики экзотермических реакций.

Он состоит из растворения перекиси водорода в некоторой мыльной среде, так что таким образом получается большое количество пены.

К этой смеси добавляется катализатор (йодид калия), который способствует быстрому разложению перекиси..

6 — серная кислота + сахар: Процесс обезвоживания сахара вызывает явную экзотермическую реакцию.

Когда серная кислота смешивается с сахаром, она обезвоживается и появляется столб черного дыма, вызывающий запах сожженной среды.

7 — термитТермит — это летучая смесь алюминия и оксида. Эта смесь вызывает экзотермическую реакцию, известную как термитная реакция, при которой выделяется большое количество тепла и света во время реакции смеси..

8 — натрий + водаНатрий или любая щелочная среда сильно вступает в реакцию с водой. При добавлении любого щелочного металла в воду (литий, натрий, калий, рубидий или цезий) он должен реагировать.

В той степени, в которой номер элемента больше в периодической таблице, реакция будет сильнее.

9 — ацетат натрия: Ацетат натрия известен как горячий лед. Этот материал начинается с кристаллизации замороженных растворов, которые вместо выделения тепла выделяют тепло.

Из-за своего внешнего вида его называют «ледяной», но на самом деле кристаллизованный ацетат натрия является одним из наиболее часто используемых материалов для изготовления грелок для рук..

10 — сода + уксус: Эта смесь вызывает экзотермическую реакцию, в результате которой образуется большое количество пены, поэтому она обычно используется для напоминания взрыва вулкана.

11 — Джин из бутылкиВ этом эксперименте пероксид водорода (пероксид водорода) смешивают с перманганатом калия.

Таким образом, перманганат разлагает насыщенную кислородом воду, вызывая выделение большого количества дыма и тепла..

12 — Взрывоопасные резиновые медведи: Резиновые медведи богаты сахарозой (сахаром), веществом, которое при смешивании с хлоратом калия при высокой температуре вызывает сильный взрыв и движение резиновых медведей.

13 — Молния в трубе: Эта реакция происходит, когда едкая кислота смешивается со спиртом или ацетоном.

Таким образом, вы можете увидеть сильную химическую реакцию, которая приводит к генерации света внутри трубки, подобной молнии.

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

15 — Одна свеча горит: Процесс сгорания парафина и фитиля свечи вызывает экзотермическую реакцию, которая генерирует тепло и свет (TutorVista, 2017).

16 — Сжечь дроваПодобно сжиганию парафина, сжигание древесины вызывает экзотермическую реакцию, в которой продукт, возникающий в результате этой реакции, проявляется в виде тепла и температуры..

17 — Дыхание: Процесс дыхания вызывает экзотермическую реакцию внутри клеток во время газообмена.

Таким образом, глюкоза вместе с кислородом превращается в углекислый газ и тепло.

18 — Коррозия металловЧистые металлы, то есть в их естественном состоянии, когда они вступают в контакт с воздухом, вызывают реакцию окисления вместе с выделением тепла, поэтому говорят, что этот процесс является экзотермическим..

19 — Процесс сгорания газа: Процесс сгорания любого газа, такого как метан или природный газ, вызывает экзотермическую реакцию, которая проявляется в выработке тепла, а в некоторых случаях, когда сгорание происходит контролируемым образом, он также может производить свет.

20 — зажечь спичку: Когда поджигается спичка, возникает реакция между химическими веществами, которые ее составляют, и кислородом, присутствующим в воздухе.

Таким образом, возникает экзотермическая реакция, которая производит как свет, так и тепло (Helmenstine A.M., 2017).

ссылки

  1. Аррингтон, Д. (2017). ком. Получено из экзотермической реакции: определение и пример: study.com
  2. (2014). BBC. Получено от изменений энергии и обратимых реакций: bbc.co.uk
  3. (2014). наука. Получено от изменений энергии и обратимых реакций: bbc.co.uk
  4. Хельменстин, А. (9 марта 2016 г.). Научные заметки. Получено из экзотермических реакций — определение и примеры: sciencenotes.org
  5. Хельменстин, А. М. (1 марта 2017 г.). Thoughtco. Получено из примеров экзотермических реакций — демонстрации, которые нужно попробовать: мысли
  6. (2017). TutorVista.com. Получено от экзотермической реакции: chem.tutorvista.com.

Классификация химических реакций в неорганической и органической химии | ЕГЭ по химии

Классификация химических реакций в неорганической и органической химии

Химические реакции, или химические явления, — это процессы, в результате которых из одних веществ образуются другие, отличающиеся от них по составу и (или) строению.

При химических реакциях обязательно происходит изменение веществ, при котором рвутся старые и образуются новые связи между атомами.

Химические реакции следует отличать от ядерных реакций. В результате химической реакции общее число атомов каждого химического элемента и его изотопный состав не меняются. Иное дело ядерные реакции — процессы превращения атомных ядер в результате их взаимодействия с другими ядрами или элементарными частицами, например, превращение алюминия в магний:

$↙{13}↖{27}{Al}+ {}↙{1}↖{1}{H}={}↙{12}↖{24}{Mg}+{}↙{2}↖{4}{He}$

Классификация химических реакций многопланова, т.е. в ее основу могут быть положены различные признаки. Но под любой из таких признаков могут быть отнесены реакции как между неорганическими, так и между органическими веществами.

Рассмотрим классификацию химических реакций по различным признакам.

Классификация химических реакций по числу и составу реагирующих веществ. Реакции, идущие без изменения состава вещества

В неорганической химии к таким реакциям можно отнести процессы получения аллотропных модификаций одного химического элемента, например:

$С_{(графит)}⇄С_{(алмаз)}$

$S_{(ромбическая)}⇄S_{(моноклинная)}$

$Р_{(белый)}⇄Р_{(красный)}$

$Sn_{(белое олово)}⇄Sn_{(серое олово)}$

$3О_{2(кислород)}⇄2О_{3(озон)}$.

В органической химии к этому типу реакций могут быть отнесены реакции изомеризации, которые идут без изменения не только качественного, но и количественного состава молекул веществ, например:

1. Изомеризация алканов.

Реакция изомеризации алканов имеет большое практическое значение, т.к. углеводороды изостроения обладают меньшей способностью к детонации.

2. Изомеризация алкенов.

3. Изомеризация алкинов (реакция А. Е. Фаворского).

4. Изомеризация галогеналканов (А. Е. Фаворский).

5. Изомеризация цианата аммония при нагревании.

Впервые мочевина была синтезирована Ф. Велером в 1882 г. изомеризацией цианата аммония при нагревании.

Реакции, идущие с изменением состава вещества

Можно выделить четыре типа таких реакций: соединения, разложения, замещения и обмена.

1. Реакции соединения — это такие реакции, при которых из двух и более веществ образуется одно сложное вещество.

В неорганической химии все многообразие реакций соединения можно рассмотреть на примере реакций получения серной кислоты из серы:

1) получение оксида серы (IV):

$S+O_2=SO_2$ — из двух простых веществ образуется одно сложное;

2) получение оксида серы (VI):

$2SO_2+O_2{⇄}↖{t,p,кат.}2SO_3$ — из простого и сложного веществ образуется одно сложное;

3) получение серной кислоты:

$SO_3+H_2O=H_2SO_4$ — из двух сложных веществ образуется одно сложное.

Примером реакции соединения, при которой одно сложное вещество образуется из более чем двух исходных, может служить заключительная стадия получения азотной кислоты:

$4NO_2+O_2+2H_2O=4HNO_3$.

В органической химии реакции соединения принято называть реакциями присоединения. Все многообразие таких реакций можно рассмотреть на примере блока реакций, характеризующих свойства непредельных веществ, например этилена:

1) реакция гидрирования — присоединение водорода:

$CH_2{=}↙{этен}CH_2+H_2{→}↖{Ni,t°}CH_3{-}↙{этан}CH_3;$

2) реакция гидратации — присоединение воды:

$CH_2{=}↙{этен}CH_2+H_2O{→}↖{H_3PO_4,t°}{C_2H_5OH}↙{этанол};$

3) реакция полимеризации:

${nCH_2=CH_2}↙{этилен}{→}↖{p,кат. ,t°}{(-CH_2-CH_2-)_n}↙{полиэтилен}$

2. Реакции разложения — это такие реакции, при которых из одного сложного вещества образуется несколько новых веществ.

В неорганической химии все многообразие таких реакций можно рассмотреть на примере блока реакций получения кислорода лабораторными способами:

1) разложение оксида ртути (II):

$2HgO{→}↖{t°}2Hg+O_2↑$ — из одного сложного вещества образуются два простых;

2) разложение нитрата калия:

$2KNO_3{→}↖{t°}2KNO_2+O_2↑$ — из одного сложного вещества образуются одно простое и одно сложное;

3) разложение перманганата калия:

$2KMnO_4{→}↖{t°}K_2MnO_4+MnO_2+O_2↑$ — из одного сложного вещества образуются два сложных и одно простое, т.е. три новых вещества.

В органической химии реакции разложения можно рассмотреть на примере блока реакций получения этилена в лаборатории и промышленности:

1) реакция дегидратации (отщепления воды) этанола:

$C_2H_5OH{→}↖{H_2SO_4,t°}CH_2=CH_2+H_2O;$

2) реакция дегидрирования (отщепления водорода) этана:

$CH_3—CH_3{→}↖{Cr_2O_3,500°C}CH_2=CH_2+H_2↑;$

3) реакция крекинга (расщепления) пропана:

$CH_3-CH_2CH_3{→}↖{t°}CH_2=CH_2+CH_4↑. $

3. Реакции замещения — это такие реакции, в результате которых атомы простого вещества замещают атомы какого-либо элемента в сложном веществе.

В неорганической химии примером таких процессов может служить блок реакций, характеризующих свойства, например, металлов:

1) взаимодействие щелочных и щелочноземельных металлов с водой:

$2Na+2H_2O=2NaOH+H_2↑$

2) взаимодействие металлов с кислотами в растворе:

$Zn+2HCl=ZnCl_2+H_2↑$;

3) взаимодействие металлов с солями в растворе:

$Fe+CuSO_4=FeSO_4+Cu;$

4) металлотермия:

$2Al+Cr_2O_3{→}↖{t°}Al_2O_3+2Cr$.

Предметом изучения органической химии являются не простые вещества, а только соединения. Поэтому как пример реакции замещения приведем наиболее характерное свойство предельных соединений, в частности метана, — способность его атомов водорода замещаться на атомы галогена:

$CH_4+Cl_2{→}↖{hν}{CH_3Cl}↙{хлорметан}+HCl$,

$CH_3Cl+Cl_2→{CH_2Cl_2}↙{дихлорметан}+HCl$,

$CH_2Cl_2+Cl_2→{CHCl_3}↙{трихлорметан}+HCl$,

$CHCl_3+Cl_2→{CCl_4}↙{тетрахлорметан}+HCl$.

Другой пример — бромирование ароматического соединения (бензола, толуола, анилина):

$C_6H_6Br_2{→}↖{FeBr_3}{C_6H_5Br}↙{бромбензол}+HBr$.

Обратим внимание на особенность реакций замещения у органических веществ: в результате таких реакций образуются не простое и сложное вещества, как в неорганической химии, а два сложных вещества.

В органической химии к реакциям замещения относят и некоторые реакции между двумя сложными веществами, например, нитрование бензола:

$C_6H_6+{HNO_3}↙{бензол}{→}↖{H_2SO_4(конц.),t°}{C_6H_5NO_2}↙{нитробензол}+H_2O$

Она формально является реакцией обмена. То, что это реакция замещения, становится понятным только при рассмотрении ее механизма.

4. Реакции обмена — это такие реакции, при которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями.

Эти реакции характеризуют свойства электролитов и в растворах протекают по правилу Бертолле, т.е. только в том случае, если в результате образуется осадок, газ или малодиссоциирующее вещество (например, $Н_2О$). {-2}={Mg}↖{+2}SO_4+{H_2}↖{0}↑$

${{Mg}↖{0}-2{e}↖{-}}↙{восстановитель}{→}↖{окисление}{Mg}↖{+2}$

${{2H}↖{+1}+2{e}↖{-}}↙{окислитель}{→}↖{восстановление}{H_2}↖{0}$

2.${2Mg}↖{0}+{O_2}↖{0}={2Mg}↖{+2}{O}↖{-2}$

${{Mg}↖{0}-2{e}↖{-}}↙{восстановитель}{→}↖{окисление}{Mg}↖{+2}|4|2$

${{O_2}↖{0}+4{e}↖{-}}↙{окислитель}{→}↖{восстановление}{2O}↖{-2}|2|1$

Как вы помните, сложные окислительно-восстановительные реакции составляются с помощью метода электронного баланса:

${2Fe}↖{0}+6H_2{S}↖{+6}O_{4(k)}={Fe_2}↖{+3}(SO_4)_3+3{S}↖{+4}O_2+6H_2O$

${{Fe}↖{0}-3{e}↖{-}}↙{восстановитель}{→}↖{окисление}{Fe}↖{+3}|2$

${{S}↖{+6}+2{e}↖{-}}↙{окислитель}{→}↖{восстановление}{S}↖{+4}|3$

В органической химии ярким примером окислительно-восстановительных реакций могут служить свойства альдегидов:

1. Альдегиды восстанавливаются в соответствующие спирты:

${CH_3-{C}↖{+1} {}↖{O↖{-2}}↙{H↖{+1}}+{H_2}↖{0}}↙{\text»уксусный альдегид»}{→}↖{Ni,t°}{CH_3-{C}↖{-1}{H_2}↖{+1}{O}↖{-2}{H}↖{+1}}↙{\text»этиловый спирт»}$

${{C}↖{+1}+2{e}↖{-}}↙{окислитель}{→}↖{восстановление}{C}↖{-1}|1$

${{H_2}↖{0}-2{e}↖{-}}↙{восстановитель}{→}↖{окисление}2{H}↖{+1}|1$

2. Альдегиды окисляются в соответствующие кислоты:

${CH_3-{C}↖{+1} {}↖{O↖{-2}}↙{H↖{+1}}+{Ag_2}↖{+1}{O}↖{-2}}↙{\text»уксусный альдегид»}{→}↖{t°}{CH_3-{Ag}↖{0}{C}↖{+3}{O}↖{-2}{OH}↖{-2+1}+2{Ag}↖{0}↓}↙{\text»этиловый спирт»}$

${{C}↖{+1}-2{e}↖{-}}↙{восстановитель}{→}↖{окисление}{C}↖{+3}|1$

${2{Ag}↖{+1}+2{e}↖{-}}↙{окислитель}{→}↖{восстановление}2{Ag}↖{0}|1$

Реакции, идущие без изменения степеней окисления химических элементов.

К ним, например, относятся все реакции ионного обмена, а также:

  • многие реакции соединения:

$Li_2O+H_2O=2LiOH;$

  • многие реакции разложения:

$2Fe(OH)_3{→}↖{t°}Fe_2O_3+3H_2O;$

  • реакции этерификации:

$HCOOH+CH_3OH⇄HCOOCH_3+H_2O$.

Классификация химических реакций по тепловому эффекту

По тепловому эффекту реакции делят на экзотермические и эндотермические.

Экзотермические реакции.

Эти реакции протекают с выделением энергии.

К ним относятся почти все реакции соединения. Редкое исключение составляют эндотермические реакции синтеза оксида азота (II) из азота и кислорода и реакция газообразного водорода с твердым иодом:

$N_2+O_2=2NO – Q$,

$H_{2(г)}+I{2(т)}=2HI – Q$.

Экзотермические реакции, которые протекают с выделением света, относят к реакциям горения, например:

$4P+5O_2=2P_2O_5+Q,$

$CH_4+2O_2=CO_2+2H_2O+Q$.

Гидрирование этилена — пример экзотермической реакции:

$CH_2=CH_2+H_2{→}↖{Pt}CH_3-CH_3+Q$

Она идет при комнатной температуре.

Эндотермические реакции

Эти реакции протекают с поглощением энергии.

Очевидно, что к ним относятся почти все реакции разложения, например:

а) обжиг известняка:

$CaCO_3{→}↖{t°}CaO+CO_2↑-Q;$

б) крекинг бутана:

Количество выделенной или поглощенной в результате реакции энергии называют тепловым эффектом реакции, а уравнение химической реакции с указанием этого эффекта называют термохимическим уравнением, например:

$H_{2(г)}+Cl_{2(г)}=2HCl_{(г)}+92. 3 кДж,$

$N_{2(г)}+О_{2(г)}=2NO_{(г)} – 90.4 кДж$.

Классификация химических реакций по агрегатному состоянию реагирующих веществ (фазовому составу)

Гетерогенные реакции.

Это реакции, в которых реагирующие вещества и продукты реакции находятся в разных агрегатных состояниях (в разных фазах):

$2Al_{(т)}+3CuCl_{2(р-р)}=3Cu_{(т)}+2AlCl_{3(р-р)}$,

$СаС_{2(т)}+2Н_2О_{(ж)}=С_2Н_2↑+Са(ОН)_{2(р-р)}$.

Гомогенные реакции.

Это реакции, в которых реагирующие вещества и продукты реакции находятся в одном агрегатном состоянии (в одной фазе):

Классификация химических реакций по участию катализатора

Некаталитические реакции.

Некаталитические реакции идут без участия катализатора:

$2HgO{→}↖{t°}2Hg+O_2↑$,

$C_2H_4+3O_2{→}↖{t°}2CO_2+2H_2O$.

Каталитические реакции.

Каталитические реакции идут с участием катализатора:

$2KClO_3{→}↖{MnO_2,t°}2KCl+3O_2↑,$

${C_2H_5OH}↙{этанол}{→}↖{H_2SO-4,t°}{CH_2=CH_2}↙{этен}↑+H_2O$

Так как все биологические реакции, протекающие в клетках живых организмов, идут с участием особых биологических катализаторов белковой природы — ферментов, все они относятся к каталитическим или, точнее, ферментативным.

Следует отметить, что более $70%$ химических производств используют катализаторы.

Классификация химических реакций по направлению

Необратимые реакции.

Необратимые реакции протекают в данных условиях только в од ном направлении.

К ним можно отнести все реакции обмена, сопровождающиеся образованием осадка, газа или малодиссоциирующего вещества (воды), и все реакции горения.

Обратимые реакции.

Обратимые реакции в данных условиях протекают одновременно в двух противоположных направлениях.

Таких реакций подавляющее большинство.

В органической химии признак обратимости отражают названия-антонимы процессов:

  • гедрирование — дегидрирование;
  • гидратация — дегидратация;
  • полимеризация — деполимеризация.

Обратимы все реакции этерификации (противоположный процесс, как вы знаете, носит название гидролиза) и гидролиза белков, сложных эфиров, углеводов, полинуклеотидов. Обратимость лежит в основе важнейшего процесса в живом организме — обмена веществ.

Химические реакции эндотермические — Справочник химика 21





    При повышении температуры системы, в которой возможна химическая реакция (системе, находящейся в равновесии, сообщается теплота), согласно принципу Ле Шателье — Брауна усиливается процесс, сопровождающийся поглощением теплоты, т. е. равновесие смещается в сторону эндотермической реакции. Влияние температуры будет сказываться на константе равновесия химической реакции тем сильнее, чем больше по абсолютной величине тепловой эффект. Поэтому при протекании двух параллельных реакций, например [c.256]







    Среди реально осуществляемых химических реакций эндотермических ничуть не меньше, чем экзотермических. Однако привести примеры эндотермических реакций, самопроизвольно протекающих при стандартных условиях, не так-то просто. Объясните, почему.[c.141]

    В ходе химических реакций происходит либо выделение тепла (экзотермические реакции), либо его поглощение (эндотермические реакции). Если в одном направлении реакция является экзотермической, то в обратном она будет эндотермической. [c.14]

    Нарушение равновесного распределения энергии в ходе хими> ческой реакции. При столкновениях молекул вследствие перераспределения энергии устанавливается равновесное (максвелл-больцма-новское) распределение энергии. Это распределение энергии по молекулам может быть нарушено быстро протекающей химической реакцией. Эндотермическая реакция (например, диссоциация молекул) обедняет газ горячими молекулами. Если в газе не успевает восстанавливаться равновесная концентрация богатых энергией молекул, то газ обедняется горячими молекулами, скорость реакции уменьшается. Экзотермическая реакция, наоборот, поставляет возбужденные молекулы, и при недостаточно интенсивном установлении равновесного распределения энергии реакционная система содержит повышенное количество колебательно-возбужденных молекул.[c.59]

    Эндотермическими реакциями называются химические реакции, протекающие с поглощением тепла. Внутренняя энергия исходных веществ меньше внутренней энергии конечных продуктов. Экзотермическими реакциями называются химические реакции, протекающие с выделением тепла. В этом случае внутренняя энергия исходных веществ больше внутренней энергии продуктов реакции. [c.65]

    Тепловым эффектом химической реакции (Q) называется количество теплоты, которое выделяется или поглощается при ее протекании. Тепловой эффект эндотермической реакции, т. е. реакции, протекающей с поглощением теплоты будет положительным, а тепло- [c.20]

    Тепловым эффектом химической реакции Q называется количество теплоты, которое выделяется или поглощается при необратимом протекании реакции. При этом тепловой эффект эндотермической реакции будем считать положительным, а тепловой эффект экзотермической реакции отрицательным. [c.9]

    Единственной причиной отклонения ФР по скоростям от равновесных могут являться химические реакции эндотермические (пороговые) реакции приводят к отклонению от равновесных ФР реагентов, а экзотермические — продуктов реакций.[c.69]

    Нормы расхода тепла и энергии устанавливаются на основании тепловых и энергетических балансов. При этом в приходной части теплового баланса находят отражение теплота, развиваемая экзотермическими химическими реакциями физическая теплота, приносимая нагретыми реагирующими веществами теплота, вносимая в процесс извне. В расходную часть входят теплота, поглощаемая в эндотермических процессах физическая теплота, уносимая продуктами реакции потери теплоты в окружающую среду. [c.99]

    Теплоту химической реакции, проводимой при постоянном давлении (или хотя бы при условии, что окончательное давление совпадает с исходным), принято называть изменением энтальпии реагирующей системы, АН (читается дельта-аш ). Как мы узнаем из гл. 15, изменение энергии АЕ соответствует теплоте реакции, проводимой при постоянном объеме, например в калориметрической бомбе, показанной на рис. 2-4. Энтальпию можно рассматривать как энергию, в которую внесена поправка, учитывающая работу, которую могли совершить реагенты, отталкивая атмосферу, если они расширялись во время реакции. Различие между Д и АН невелико, но очень важно, хотя сейчас мы еще не будем уделять ему внимания. Если в процессе реакции выделяется теплота, то энтальпия реагирующей системы убывает в этом случае изменение энтальпии АН отрицательно. Такие реакции называются экзотермическими. Реакции, протекающие с поглощением теплоты, называются эндотермическими в таких реакциях происходит возрастание энтальпии реакционной смеси. Для реакции разложения пероксида водорода можно записать  [c.89]

    Часто химические реакции сопровождаются экзотермическим пли эндотермическим тепловым эффектом. Если реакция должна протекать изотермически, то необходимо определенное количество тепла либо подвести к реактору, либо отвести от него. [c.46]

    На практике обычно встречаются следующие виды теплообмена нагрев (или охлаждение) перерабатываемого сырья, плавление твердых веществ, сублимация, испарение воды или других жидкостей и растворов, выпаривание полупродукта (в некоторых случаях продукта), дистилляция жидкостей, сушка твердых материалов, конденсация водяного пара и пара других жидкостей, отвод тепла ири экзотермических химических реакциях или подвод тепла ири эндотермических реакциях. [c.12]

    При этом тепловой эффект эндотермической реакции, т. е. реакции, протекающей с поглощением тепла, в соответствии с общими правилами знаков для переданной теплоты будет положительным а тепловой эффект экзотермической реакции, т. е. реакции, протекающей с выделением тепла, — отрицательным. В дальнейшем изложении тепловой эффект химической реакции при постоянном объеме будет обозначаться Ш и при постоянном давлении — АН. [c.90]

    Однако если в системе идет химическая реакция, то температурного равновесия не может быть достигнуто, так как в результате химической реакции поглощается или выделяется тепло в сосуде устанавливается некоторое распределение температур со средней температурой, близкой к температуре стенок. Если реакция экзотермическая, то температура газа, всегда будет выше температуры стенок если же реакция эндотермическая, то стенки оказываются более нагретыми, нежели газ. Эти температурные градиенты будут более детально рассмотрены в следующем разделе. [c.372]

    Как ужр указывалось, каталитический крекинг представляет собой сумму различных химических реакций. Некоторые из этих отдельных реакций являются эндотермическими, другие — экзотермическими. Поскольку теплота крекинга резко меняется с увеличением глубины конверсии, то, следовательно. [c.158]

    Особенностью этих процессов (примером может служить каталитический крекинг) являются сравнительно быстрое отравление катализатора из-за отложений на его поверхности кокса и необходимость периодической регенерации катализатора путем выжига кокса. Проведение химической реакции и регенерации катализатора может быть осуществлено в одном и том же периодически переключающемся аппарате или в двух различных аппаратах — реакторе и регенераторе. В первом случае катализатор неподвижен, а для обеспечения непрерывности работы установки сооружается два или большее число аппаратов. В то время, как один аппарат используется как реактор, в другом осуществляется регенерация катализатора затем аппараты взаимно переключаются. Во втором случае катализатор непрерывно перемещается из реактора, где осуществляется нефтехимический процесс, в регенератор, где с катализатора выжигается кокс. После регенерации катализатор поступает в реактор. В процессе регенерации температура катализатора повышается, он аккумулирует часть выделившегося тепла, которое в дальнейшем целиком или частично используется на осуществление эндотермической реакции, что приводит к понижению температуры катализатора. В этом случае катализатор одновременно используется и как теплоноситель. В процессе регенерации выделяется значительное количество тепла, часть которого отводится и используется, например, для получения водяного пара. [c.640]

    Итак, если в результате химической реакции образуется хотя бы одно газообразное вещество, эндотермическую реакцию гипотетически можно рассматривать как суммарный процесс, включающий экзотермическую реакцию образования продуктов в конденсированном состоянии и сублимацию или испарение одного из продуктов (этот эндотермический процесс и определяет знак теплового эффекта реакции в целом). Например реакция [c.51]

    Протекание химической реакции сопровождается изменением внутренней энергии реагирующих систем. Если внутренняя энергия системы уменьшается (Аиэкзотермические реакции). Если же внутренняя энергия системы возрастает (Д(У>0), то процесс сопровождается поглощением энергии из внешней среды (эндотермические реакции). [c.73]

    Коксование — это сложный двухфазный эндотермический процесс, в котором протекают термофизические превращения коксуемого сырья и химические реакции с участием компонентов его органической части. Коксование проводят в коксовых печах, являющихся реакторами периодического действия с косвенным нагревом, в которых теплота передается к коксуемой угольной шихте через стенку реактора. Поэтому термофизические процессы при коксовании включает  [c.165]

    Повышение температуры при постоянном давлении сдвигает химическое равновесие в направлении, в котором теплота реакции положительна, т. е. реакция эндотермическая. 0 положение согласуется с принципом Ле Шателье. Аналогичным образом получают [c.220]

    При протекании реагирующей фазы в пустой трубе важную роль играет выделение или поглощение тепла, вызванное химической реакцией. Если реакция экзотермическая, то около стенок трубы скорость уменьшается и радиальный профиль концентрации будет плоским. В случае эндотермической реакции степень превращения в пристенном слое увеличится, так как температура у стенок будет выше Причиной этих явлений служит радиальное движение массы, возникающее вследствие турбулентной диффузии  [c.53]

    Из анализа энергетики химических взаимодействий непосредственно следует еще более важный вывод о принципиальной возможности прогнозирования многих химических реакций. Свыше 100 лет назад основой для таких прогнозов служил принцип Б е р т л о — Томсена, согласно которому химический процесс осуществляется лишь в том случае, если он сопровождается выделением теплоты, т. е. является экзотермическим. Однако на практике оказалось, что многие эндотермические реакции довольно легко осуществляются при повышенных температурах. [c.50]

    При энергетическом сжигании топлива в печах протекают эндотермические химические превращения исходных материалов, поэтому всегда необходима проверка на совместимость протекания основной целевой химической реакции и реакции горения топлива. Топливо и продукты сгорания не должны вступать в химическую реакцию с исходными материалами и получаемыми продуктами, ведущую к образованию нецелевых продуктов или к ухудшению протекания термотехнологического процесса. При несовместимости основной целевой химической реакции и реакции горения топлива горение осуществляется за пределами рабочей камеры печи тепловая энергия передается через стенки реактора (муфеля), т. е. теплопроводностью. Примерами может служить производство ультрамарина, сурика, литопона, обжиг антрацита и т. д. [c.36]

    Контролируемые газовые среды — это искусственные среды с заданными и контролируемыми химическими составами эти среды специально создаются и вводятся в рабочие камеры печей или получаются в них в результате целенаправленных химических реакций. Контролируемые газовые среды, получаемые сжиганием углеводородного горючего газа, подразделяются на эндотермические и экзо-тер мические. [c.77]

    Рассмотрим случай одной модельной эндотермической реакции, протекающей в объеме без протока газа исследование этой системы позволяет изучить влияние химической реакции на функцию плотности вероятности пульсаций температуры и концентраций. [c.184]

    Всякая химическая реакция сопровождается тепловым эффектом. Реакция, протекающая с поглощением тепла, называется эндотермической, а с выделением тепла — экзотермической. При сложных химических превращениях могут одновременно протекать реакции, противоположные по тепловому эффекту, поэтому для технологического оформления процесса важна итоговая величина — общий тепловой эффект. [c.621]

    Одним из признаков химической реакции является выделение или поглощение теплоты, происходящее при химических превращениях одних веществ в другие. Реакции, протекающие с выделением теплоты, носят название экзотермических реакций, а сопровождающиеся поглощением теплоты — эндотермических. К первым относятся, как правило, все реакции соединения, а типичными реакциями второго типа являются реакции разложения. [c.45]

    Попытки приложить к высокомолекулярным углеводородам объяснение механизма реакции, принятое для углеводородов меньших размеров, потерпели неудачу ввиду исключительно большо11 сложности химического состава крекируемых продуктов. Тем не менее, было установлено несколько существенных закономерностей. В общих чертах термическая стабильность уменьшается с увеличением размера молекулы это обобщение подтверждается термодинампческпми расчетами. Моншо также сказать, что крекинг-реакция эндотермическая и что скорости разложения уменьшаются в следующем порядке н-парафины, изопарафины, циклопарафпны, ароматические, ароматически-наф-теновые, многоядерно-ароматические углеводороды. [c.298]

    По тепловым признакам химические реакции подразделяются на экзотермические, эндотермические, совмещенные и сменноциклические. При совмещенных процессах в одном аппарате одновременпо п]зотекают реакции, противоположные по тепловому эффекту, и поэтому итоговая величина теплового эффекта процесса может приближаться к пулю. Сменноциклические процессы (нанример, каталитический крекинг, дегидрирование бутана и др.) характеризуются взаимосвязанными чередующимися циклами, имеющими разные знаки тепловых эффектов химических реакций. [c.584]

    Известно, что выдающиеся термохимики—экспериментаторы XIX века Бертло и Томсен высказали принцип, по которому химические реакции самопроизвольно идут в направлении выделения теплоты. Этот принцип в общей форме неверен, что видно из существования эндотермических реакций. Неправильность указанного положения Бертло, носившего название принципа максимальной работы, была показана еще в работах Л. А. Поты-лицына (1874) и Д. И. Менделеева (1875). Однако остается справедливым положение, что при низких температурах самопроизвольно протекают главным образом процессы, идущие с выделением теплоты, т. е. принцип Бертло тем более правилен, чем ниже температура. [c.316]

    АН° > О, т. е. химическая реакция с поглощением тепла, то реакция эндотермическая знак производной будет положительный, следовательно, констаита равновесия с увеличением температуры возрастает (рис. 114). Если АН° химическая реакция идет с выделением тепла, то реакция экзотермическая знак производной будет отрицательный, следовательно, константа равновесия с увеличением температуры уменьшается. Если АН» = О, т. е. химическая реакция идет без теплового эффекта, копстанта равновесия не зависит от температуры. [c.250]

    Теплота, выделяемая при проведении химической реакции при постоянном объеме, является мерой уменьшения энергии Е реагирующей системы веществ. Если реакция проводится не при постоянном объеме, а при постоянном давлении, то выделяемая в результате ее протекания теплота соответствует уменьшению несколько иного свойства-эиталыши Н. Если при протекании реакции происходит выделение тепла, то изменение энтальпии АН считается отрицательным, а реакция называется экзотермической. Если при протекании реакции тепло поглощается, то АН считается положительным, а реакция называется эндотермической. [c.101]

    В разд. 16-5 было рассмотрено разложение твердого N205 как пример самопроизвольной, но сильно эндотермической реакции. Теперь мы рассмотрим разложение КаОд, растворенного в тетрахлориде углерода, в качестве примера химической реакции первого порядка. Твердый N305 и один из продуктов его разложения, N02, растворимы в ССЦ другой продукт, О2, нерастворим в нем. Реакция протекает по уравнению [c.361]

    Особенность совмещенных процессов состоит в том, что, помимо фазового равновесия, необходимо рассматривать и химическое равновесие. А это значит, что необходимо исследовать кинетику возможных химических реакций в условиях, создаваемых при ректификации. Следует заметить, что при медленных химических реакциях и при низких тепловых эффектах процесс практически не отличается от обычной ректификации. Имеющееся отличие будет сказываться лишь при большом времени пребывания реагентов и проявляться в накоплении продуктов побочных реакций в продуктах разделения. При наличии же больших тепловых эффектов и скоростей реакций могут быть совершенно неожиданные результаты. Так, при экзотермической реакции с большим тепловым эффектом возможно полное испарение потока жидкости в зоне реакции и, наоборот, при эндотермической — захолаживание жидкости и конденсация парового потока. Поэтому при попытке совмещения ректификации и реакции важнейшей задачей является обеспечение условий нормального функционирования процесса, т. е. его устойчивости и управляемости. Отсюда следует, что хеморектификация протекает в более жестких границах изменения основных технологических параметров. Выход за допустимые границы (например, по теплоотводу) может привести к взрыву в случае сильно экзотермической реакции и останову процесса массообмена между потоками пара и жидкости в случае эндотермической реакции. Интересным моментом является то, что возникает проблема рационального использования выделяемого тепла внутри схемы, например, на образование парового потока с целью снижения энергетических затрат на ведение процесса. [c.365]

    Для реакций в конденсированной фазе АУ л О и QpЛi Qv. Химические реакции чаще проводятся при постоянном давлении, чем при постоянном объеме. В связи с этим при рассмотрении различных термодинамических закономерностей и при проведении расчетов обычно используется тепловой эффект при постоянном давлении Qp, Тепловой эффект считают положительным для эндотермических процессов и отрицательным для экзотермических процессов. Условимся также записывать тепловой эффект реакции при постоянном давлении символом А Н. [c.207]

    Известно, что все химические реакции сопровождаются определенным энергетическим эффектом, т, е. выделением или поглощением эпергпп в том илн ипом виде. Чаще всего наблюдается при химических реакциях выделение или поглощение теплоты. Количественно ьнергетический эффект выражается посредством записи в уравнении реакции значения выделенной или поглощенной энергии. Так как в уравнении реакции формула каждого вещества символизирует его количество, равное одному молю, а коэффициент при формуле—число молей этого вещества, то значение энергии, записапное в уравнении, относят к обозначенным в уравнении количествам исходных и получившихся веществ. Значение выделенной эиергии записывают обычно в правой части уравнения со знаком плюс, а поглощенной — со знаком минус. В первом случае реакцию называют экзотермической, во втором — эндотермической. Уравнения, отражающие ие только сохранение массы, но и сохранение энергии при химических реакциях, называются тер.но.химическими. Термохимия — это раздел науки, изучающий взаимные превращения химической и тепловой энергии. Термохимические уравнения обладают всеми свойствами алгебраических равенств и, таким образом, с ними можно совершать и алгебраические операции, [c.76]

    Вступающие в химическую реакцию вещества имеют, таким образом, определенный запас внутренней энергии, как и вещества, получающиеся в результате реакции. Если внутренняя энергия по учающихся веществ меньще внутренней энергии вступающих в реакцию веществ, то выделяется энергия в количестве, равном этой разности, т. е. реакция будет экзотермической. Этот избыток энергии (энергетический эффект) частично идет на нагревание продуктов реакции, частично же излучается в виде квантов тепловой энергии. При эндотермической реакции, наоборот, внутренняя энергия получающихся веществ больше, чем вступающих в реакцию веществ, и в количестве, равном этой разности, необходим (для течения реакции) приток энергии извне. [c.77]

    Тепловой баланс рассчитывают по данным материального баланса с учетом тепловых эффектов (экзотермических и эндотермических) химических реакций и физических превращений (испарение, конденсация и др.), происходящих в аппарате, с учетом подвода теплоты извне и отвода ее с продуктами реакции, а такж[c.44]

    В нефтехимической промышленности широкое применение получили сменноциклические процессы с твердым катализатором, который используется одновременно и в качестве теплоносителя [1, 9, 10]. Особенностью этих процессов (нанример, каталитический крекинг) является сравнительно быстрая отравляемость катализаторов вследствие отложения на его поверхности кокса и необходимость в связи с этим регенерации путем выжи1а. Попеременное осуществление химической реакции и регенерации катализатора может быть осуществлено либо в одном и том же периодически переключающемся аппарате, либо в двух различных аппаратах — реакторе и регенераторе. В первом случае катализатор неподвижен, а для обеспечения непрерывности работы установки в целом сооружаются два пли большее число аппаратов когда в одном аппарате протекает химическая реакция, в другом в это время осуществляется регенерация катализатора, затем аппараты взаимно переключаются. Во втором случае катализатор непрерывно перемещается из реактора, где осуществляется нефтехимический процесс, в регенератор, где вынигается с катализатора кокс, и наоборот. В процессе регенерации температура катализатора повышается и он аккумулирует часть выделившегося тепла, которое в дальнейшем целиком или частично используется на эндотермическую реакцию при этом температура катализатора понижается. Таким образом, твердый катализатор одновременно используется и как теплоноситель. Иногда при выделении значительного количества тепла в процессе регенерации и недостаточно большой массе катализатора для предотвращения недопустимого повышенпя температуры катализатора нри его регенерации часть тенла отводится и используется, например, для нолучения водяного пара. [c.625]

    В настоящее время для расчета продолжительности коксования используются методики Н.К.Кулакова и И.В.Вирозуба, которые основаны на решении уравнения Фурье, но не учитывают следующие отличия процесса коксования от простого нагрева плоской плиты в процессе нагрева большое значение имеет испарение влаги и теплоперенос влагой теплофизические характеристики угольной загрузки в процессе коксования значительно изменяются, например X и а увеличиваются почти в 10 раз теплопередача в коксовой камере осуществляется не только теплопроводностью, но и конвекцией в процессе коксования происходят химические реакции, сопровождающиеся экзотермическими и эндотермическими эффектами. [c.187]


Классификация химических реакций в неорганической и органической химии » HimEge.ru

Классификацию  химических  реакций  в  неорганической и органической химии осуществляют на основании различных классифицирующих признаков, сведения о которых приведены в таблице ниже.

По изменению степени окисления  элементов

Первый признак классификации — по изменению степени окисления  элементов, образующих реагенты и продукты.
а) окислительно-восстановительные
б) без изменения степени окисления
Окислительно-восстановительными  называют  реакции,  сопровождающиеся  изменением  степеней  окисления  химических  элементов, входящих в состав реагентов. К окислительно-восстановительным в неорганической химии относятся все реакции замещения и те реакции разло­жения и соединения, в которых участвует хотя бы одно прос­тое вещество. К реакциям, идущим без изменения степе­ней окисления элементов, образующих реагенты и продукты реакции, относятся все реакции обмена.

По числу и составу реагентов и продуктов 

Химические реакции классифицируются по характеру процесса, т.е по числу и составу реагентов и продуктов.

Реакциями соединения называют химические реакции, в результате которых сложные молекулы получаются из нескольких более простых, например:
4Li + O2  = 2Li2O

Реакциями разложения называют химические реакции, в результате  которых  простые  молекулы  получаются  из  более  сложных,  например:
CaCO3  = CaO + CO2

Реакции разложения можно рассматривать как процессы, обратные соединению.

Реакциями замещения называют химические реакции, в результате которых атом или группа атомов в молекуле вещества замещается на другой атом или группу атомов, например:
Fe + 2HCl = FeCl2  + H2  

Их отличительный признак — взаимодействие простого вещества со сложным. Такие реакции есть и в органической химии.
Однако понятие «замещение» в органике шире, чем в неорганической химии. Если в молекуле исходного вещества какой-либо атом или функциональная группа заменяются на другой атом или группу, это тоже реакции замещения, хотя с точки зрения неорганической химии процесс выглядит как реакция обмена.
— обмена (в том числе и нейтрализации).
Реакциями обмена называют химические реакции, протекающие без изменения степеней окисления элементов и приводящие к обмену составных частей реагентов, например:
AgNO3  + KBr = AgBr + KNO3

 

По возможности протекать в обратном направлении

По возможности протекать в обратном направлении – обратимые и необратимые.

Обратимыми называют химические реакции, протекающие при данной температуре одновременно в двух противоположных направлениях с соизмеримыми скоростями. При записи уравнений таких реакций знак равенства заменяют противоположно направленными стрелками.  Простейшим примером обратимой реакции является синтез аммиака взаимодействием азота и водорода:

N2  +3H2↔2NH3

Необратимыми называют реакции, протекающие только в прямом направлении, в результате которых образуются продукты, не взаимодействующие между собой. К необратимым относят химические реакции, в результате которых образуются малодиссоциированные соединения, происходит выделение большого количества энергии, а также те, в которых конечные продукты уходят из сферы реакции в газообразном виде или в виде осадка, например:

HCl + NaOH = NaCl + h3O

2Ca + O2  = 2CaO

BaBr2  + Na2SO 4  = BaSO4↓ + 2NaBr

 По тепловому эффекту

Экзотермическими называют химические реакции, идущие с выделением теплоты. Условное обозначение изменения энтальпии (теплосодержания) ΔH, а теплового эффекта реакции Q. Для экзотермических реакций Q > 0, а ΔH < 0.

Эндотермическими называют химические реакции, идущие с поглощением теплоты. Для эндотермических реакций Q < 0, а ΔH > 0.

  Реакции соединения как правило будут реак­циями экзотермическими, а реакции разложения — эндотер­мическими. Редкое исключение — реакция азота с кислородом — эндотермиче­ская:
N2 + О2 → 2NO – Q

 По фазе

Гомогенными  называют  реакции,  протекающие  в  однородной среде (однородные вещества, в одной фазе, например г-г, реакции в растворах).

Гетерогенными  называют  реакции,  протекающие  в  неоднородной  среде,  на  поверхности  соприкосновения  реагирующих  веществ,  находящихся  в  разных  фазах,  например,  твердой  и  газообразной,  жидкой  и  газообразной,  в  двух  несмешивающихся  жидкостях.

По использованию катализатора

Катализатор – вещество ускоряющее химическую реакцию.

Каталитические реакции протекают только в присутствии катализатора (в том числе и ферментативные).

Некаталитические реакции идут в отсутствие катализатора.

 По типу разрыва связей

По  типу  разрыва  химической  связи  в  исходной  молекуле  различают гомолитические и гетеролитические реакции.

Гомолитическими называются реакции, при которых в результате разрыва связей образуются частицы, имеющие неспаренный электрон — свободные радикалы.

Гетеролитическими называют реакции, протекающие через образование ионных частиц — катионов и анионов.

  • гомолитические (равный разрыв, каждый атом по 1 электрону получает)
  • гетеролитический (неравный разрыв – одному достается пара электронов)

Радикальными  (цепными)  называют химические реакции  с  участием радикалов, например:

CH4  + Cl2hv →CH3Cl + HCl

Ионными называют химические реакции, протекающие с участием ионов, например:

KCl + AgNO3  = KNO3  + AgCl↓

Электрофильными называют гетеролитические реакции органических соединений с электрофилами — частицами, несущими целый или дробный положительный заряд. Они подразделяются на реакции электрофильного  замещения  и  электрофильного  присоединения,  например:

C6H6  + Cl2FeCl3→ C 6 H 5 Cl + HCl

H2C =CH2  + Br2 →   BrCH2 –CH2Br

Нуклеофильными называют гетеролитические реакции органических соединений с нуклеофилами — частицами, несущими целый или дробный отрицательный заряд. Они подразделяются на реакции нуклеофильного замещения и нуклеофильного присоединения, например:

CH3Br + NaOH →  CH3OH + NaBr

CH3C(O)H + C2H5OH  → CH3CH(OC2H5)2  + H2O

Классификация органических реакций

Классификация органических реакций приведена в таблице:

Таблицы по теме «Типы химических реакций»

  

Условия возникновения и протекания химических реакций

Для того, чтобы начинались и протекали химические реакции, необходимы определённые условия. К условиям возникновения и протекания химической реакции относится:

  • Приведение реагирующих веществ в соприкосновение.
  • Нагревание веществ до определённой температуры.
  • Свет.
  • Электрический ток.
  • Изменение давления.
  • Введение катализатора.

Из всех условий, единственным обязательным условием для любых химических реакций является соприкосновение реагентов. Помимо этого условия, для возникновения и протекания тех или иных химических реакций, дополнительно могут потребоваться и какие-либо другие условия.

Пример. Для взаимодействия натрия с водой достаточно лишь их соприкосновения, в результате образуются водород и щёлочь.

Скорость протекания реакций зависит от площади соприкосновения веществ: чем больше площадь соприкосновения, тем быстрее будет протекать реакция. Для увеличения площади соприкосновения, вещества измельчают, перемешивают, растворяют или переводят в газообразное состояние. Максимальное измельчение веществ происходит при их растворении, поэтому многие реакции проводят в растворах.

Для возникновения и протекания химических реакций может потребоваться нагревание. В одних случаях нагревание реагентов требуется только для начала химической реакции. В других случаях требуется постоянное нагревание, это означает, что после нагревания, для дальнейшего протекания реакции требуется поддержание температуры.

Пример. Смесь железа (опилки) с серой (порошок) может долгое время храниться при комнатной температуре, но при нагревании этой смеси начнётся химическая реакция, в результате которой образуется сульфид железа.

Известны реакции, для протекания которых необходим свет.

Пример. Фотосинтез может происходить только на свету.

Некоторые реакции протекают под действием электрического тока.

Пример. Вода разлагается на кислород и водород при пропускании через неё постоянного электрического тока и добавлении сульфата натрия, так как сама вода ток не проводит.

Знание условий возникновения и протекания химических реакций позволяет управлять ими: начинать, прекращать, ускорять и замедлять.

Экзотермические и эндотермические реакции

Все химические реакции сопровождаются выделением или поглощением тепловой энергии, поэтому они делятся на два вида: экзотермические и эндотермические.

Экзотермические реакции — это химические реакции, протекающие с выделением теплоты. Теплота выделяется, когда образуются новые химические связи.

Химические реакции, сопровождающиеся выделением света и теплоты, называются реакциями горения. Любая реакция горения является экзотермической, но не всякая экзотермическая реакция — горение.

Пример. Горение угля — экзотермическая реакция, в результате которой углерод соединяется с кислородом воздуха и образуется углекислый газ.

Эндотермические реакции — это химические реакции, протекающие с поглощением теплоты. Теплота поглощается, когда химические связи рвутся.

Пример. Разложение карбоната кальция — эндотермическая реакция, в результате которой образуется оксид кальция и углекислый газ.

Разница между эндотермическими и экзотермическими реакциями

Такая химическая реакция, в которой энергия поглощается в форме тепла, известна как эндотермическая реакция, в то время как такие химические реакции, в которых энергия выделяется или выделяется в форме тепла, известны как экзотермическая реакция . Таким образом, основное различие между этими терминами заключается в форме энергии, используемой или выделяемой во время любой химической реакции.

Химические реакции происходят не только в лабораториях, но и в повседневной жизни, а также в нашем организме. Например, таяние кубиков льда или испарение жидкой воды является эндотермической реакцией, с другой стороны, если вода замерзает в кубики льда, это называется экзотермической реакцией.

Во время любых химических реакций существует большая потребность в энергии, которая существует в связи, удерживающей молекулы вместе. Поэтому, когда происходит реакция между молекулами и соединениями (реагентами), что приводит к разрыву связей и, таким образом, высвобождает огромную энергию.

С другой стороны, новые химические связи (продукты), которые образуются после реакции, также требуют энергии, и, следовательно, полная энергия рассчитывается по количеству разорванных и образованных связей. Этот процесс в химической реакции называется теплом реакции, также известным как энтальпия, и обозначается как ΔH . и выражается в кДж / моль .

В этом содержании мы сосредоточимся на ключевых различиях между этими двумя терминами, приведем несколько примеров и приведем их краткое описание.

Сравнительная таблица

Основа для сравнения Эндотермические реакции Экзотермические реакции
Смысл Химические реакции, включающие использование энергии во время диссоциации для образования новой химической связи, известны как эндотермическая реакция. Химические реакции, в которых энергия выделяется или выделяется в форме тепла, известны как экзотермические реакции.
энергии Эндотермический процесс требует энергии в форме тепла. Экзотермический процесс развивается или выделяется в форме тепла.
Энтальпия (ΔH) ΔH является положительным, так как тепло поглощается. ΔH отрицательно, так как выделяется тепло.
Примеры 1. Превращение льда в водяной пар путем кипячения, таяния или испарения.
2. Разрушение молекул газа.
3. Производство безводной соли из гидрата.
1. Образование льда из воды.
2. Сжигание угля (сгорание).
3. Реакция между водой и сильной кислотой.

Определение эндотермической реакции

Как следует из названия, « эндо » означает «поглощать», а « термический » относится к «теплу». Таким образом, мы можем определить эндотермические реакции как такие химические реакции, в которых энергия поглощается при превращении реагента в продукт. Это происходит из-за диссоциации связей между молекулами. Позже энергия высвобождается, когда образуются новые связи.

В эндотермической реакции продукты содержат больше энергии, чем реагенты. В этих реакциях тепло забирается из окружающей среды, благодаря чему температура системы, в которой происходит реакция, остается ниже. Даже энтальпия (ΔH), которая определяется как изменение тепловой энергии при превращении реагентов в продукты, становится выше в конце реакции.

Значение ΔH или DH или DE всегда положительное .

Несколько распространенных примеров эндотермических реакций:
1. Фотосинтез — процесс, при котором хлорофилл, присутствующий в зеленых растениях, превращает воду и углекислый газ в глюкозу и кислород в присутствии солнечного света, который служит источником энергии.

2. Когда небольшое количество хлорида аммония (Nh5Cl) забирается в пробирку и растворяется в воде, мы заметили, что пробирка становится холоднее. В этой реакции тепло поглощается из окружающей среды (пробирка).

3. Превращение льда в воду путем кипячения, таяния или испарения

Определение экзотермической реакции

Здесь « экзо » относится к «высвобождению или развитию», а «термический » относится к «теплу». Следовательно, экзотермическая реакция может быть определена как такая химическая реакция, в которой энергия высвобождается или выделяется . Эти типы реакций теплее, и иногда они опасно чувствуют, если реакция идет с большей скоростью.

В экзотермической реакции количество энергии, выделяющейся при образовании новых связей (продукта), превышает общее количество энергии, необходимое для разрушения связей (реагентов). Это причина нагревания системы или реакций. Даже изменение энтальпии становится ниже в конце реакции.

Значение ΔH или DH или DE всегда отрицательное .

Несколько распространенных примеров эндотермических реакций:
1. Горение — сжигание угля, свечи, сахара.
2. Когда моющее средство для стирки растворяется в воде или когда вода добавляется в негашеную известь во время приготовления побелки. В такой реакции происходит производство достаточного количества тепла, которое нагревает воду.
3. Образование льда из воды.
4. Дыхание, переваривание пищи.

Основные различия между эндотермической и экзотермической реакцией

Ниже приведены существенные моменты, позволяющие различать эндотермические и экзотермические реакции:

  1. Химические реакции, вовлекающие использование энергии во время диссоциации, чтобы сформировать новую химическую связь, известны как эндотермическая реакция, в то время как экзотермические реакции — те химические реакции, где энергия выпущена или развилась в форме высокой температуры.
  2. Как обсуждалось ранее, в эндотермическом процессе существует потребность в энергии в форме тепла, тогда как в экзотермическом процессе энергия выделяется или выделяется.
  3. ΔH является положительным, поскольку тепло поглощается в эндотермической реакции, в то время как в экзотермической реакции ΔH является отрицательным, когда выделяется тепло.
  4. Несколько распространенных примеров эндотермической реакции: превращение льда в водяной пар путем кипячения, таяния или испарения; разрушение молекул газа; производство безводной соли из гидрата. Принимая во внимание, что образование льда из воды, сжигание угля (сгорание), реакция между водой и сильной кислотой являются примерами экзотермических реакций.

Вывод

Из вышеприведенной статьи мы заключаем, что существуют различные типы реакций, которые происходят, когда молекулы взаимодействуют друг с другом. Эндотермические и экзотермические реакции — это два типа химических реакций, которые классифицируются по их поведению во время химической реакции, и мы обнаружили, что эти слова противоположны друг другу.

Решение задач. Экзотермические и эндотермические реакции.

Решение задач. Экзотермические и эндотермические реакции.

Цель: рассмотреть процесс решения задач с тепловыми эффектами.

Задачи: Продолжить знакомить учащихся с понятием “тепловой эффект химических реакций”, классификацией химических реакций (явлений) по тепловому эффекту. Развитие умений составлять термохимические уравнения и производить расчеты теплоты по уравнению реакции. Воспитание интереса к предмету.

Методы: словесный; письменный; наглядный.

Ход урока

I. Мотивационный момент.

Отметить отсутствующих. Настроить класс на работу.

II. Проверка домашнего задания.

Фронтальный опрос.

Работа у доски.

III. Изучение новой темы

2. Понятие тепловой эффект химических реакций

Причина теплового эффекта — разница внутренней энергии продуктов реакции и внутренней энергии реагентов.

(работа с учебником стр. 65 –определение )

3. Термохимия, термохимические уравнения.

Термохимия — раздел химии, в задачу которого входит определение и изучение тепловых эффектов реакции.

Термохимические уравнения – уравнения в которых указывается количество поглощенной или выделенной теплоты.

2HgO — 2Hg + O2 – 180 кДж, С(тв) + O2(г) — СO2(г) + 394 кДж

4. По термохимическим уравнениям реакций можно проводить различные расчёты. Для решения задач по термохимическим уравнениям реакций нужно записать само уравнение и провести необходимые расчеты по нему.

Алгоритм решения задач по термохимическому уравнению реакции

  1. Кратко записать условия задачи (“дано”).

  2. Записать термохимическое уравнение реакции (ТХУ), одной чертой в уравнении реакции подчеркивают то, что известно, двумя чертами подчёркивают то, что необходимо определить.

  3. Провести вспомогательные вычисления (корень квадратный, Мr, М, m).

  4. Составить соотношение, используя вспомогательные вычисления и условия задачи; решить соотношение (пропорцию).

  5. Записать ответ.

Пример задачи

Ответ: 2Са + О2 — 2СаО + 5080 кДж

Решение задач учениками.

1.

х= 20* 5654/337 = 38,81 кДж

Ответ: 38,81 кДж.

2. Вычислите массу разложившегося мела (СаСО3), если известно, что на его разложение затрачено 1570 кДж.

Мr (СаСО3) = Аr(Са) + Аr(С) + Аr(О) 3 = 40 + 12 + 16 3 = 100

Мr = Мr m = v * М

M(СаСО3) = 1 моль* 100 г/моль = 100г

100г СаСО3157 кДж

х г СаСО31570 кДж

100г : 157 кДж = х г : 1570 кДж

х = 1000г СаСО3

Ответ: m (СаСО3) = 1 кг (или разложилось 1000г мела)

IV. Закрепление изученного материала

1. Заполни пропуски

Реакции, протекающие с выделением теплоты и света, называют реакциями

…. Это реакции .

Выберите пропущенные слова (укажи буквы, соответствующие по смыслу пропускам):

а) разложения; б) горения; в) эндотермические; г) экзотермические.

2. Какие схемы можно назвать термохимическими уравнениями реакций?

а) 2 H2(г) + O2(г) = 2 H2О(ж) + 572 кДж б) 2 H2 + O2 = 2 H2О + 572 кДж

в) 2 H2(г) + O2(г) = 2 H2О(ж) г) H2 + O2 — H2О + 572 кДж

3. Какая запись, соответствует эндотермической реакции?

а) С(тв) + O2(г) = СO2(г) + 394 кДж б) СаСO3 = СO2 + СаО – 310 кДж

г) Н2 + I2 = 2HI – 52 кДж д) 3Fe + O2 = Fe3O4 + 118 кДж

4. Установите соответствие между схемой реакции и её типом:

А) СH4(г) + 2 O2(г) = СO2(г) + 2 H2О(ж) + 890 кДж Б) 2 H2О = 2 H2 + О2 – 572 кДж

1. Эндотермическая реакция 2. Экзотермическая реакция

5. Приведены уравнения реакций:

А. СаО + Н2О = Са(ОН)2 Б. 2HgO = 2Hg + O2

Определите тип, к которому относятся данные реакции.

1) обе реакции экзотермические 2) обе реакции эндотермические

3) А – эндотермическая, а Б – экзотермическая 4) А – экзотермическая, а Б – эндотермическая

V. Итог по уроку:

— Как классифицируются реакции по тепловому эффекту?

— Что такое тепловой эффект реакции? — Чем отличаются термохимические уравнения VI. Д/з

1. Заполни пропуски

Реакции, протекающие с выделением теплоты и света, называют реакциями

…. Это реакции .

Выберите пропущенные слова (укажи буквы, соответствующие по смыслу пропускам):

а) разложения; б) горения; в) эндотермические; г) экзотермические.

2. Какие схемы можно назвать термохимическими уравнениями реакций?

а) 2 H2(г) + O2(г) = 2 H2О(ж) + 572 кДж б) 2 H2 + O2 = 2 H2О + 572 кДж

в) 2 H2(г) + O2(г) = 2 H2О(ж) г) H2 + O2 — H2О + 572 кДж

3. Какая запись, соответствует эндотермической реакции?

а) С(тв) + O2(г) = СO2(г) + 394 кДж б) СаСO3 = СO2 + СаО – 310 кДж

г) Н2 + I2 = 2HI – 52 кДж д) 3Fe + O2 = Fe3O4 + 118 кДж

4. Установите соответствие между схемой реакции и её типом:

А) СH4(г) + 2 O2(г) = СO2(г) + 2 H2О(ж) + 890 кДж Б) 2 H2О = 2 H2 + О2 – 572 кДж

1. Эндотермическая реакция 2. Экзотермическая реакция

5. Приведены уравнения реакций:

А. СаО + Н2О = Са(ОН)2 Б. 2HgO = 2Hg + O2

Определите тип, к которому относятся данные реакции.

1) обе реакции экзотермические 2) обе реакции эндотермические

3) А – эндотермическая, а Б – экзотермическая 4) А – экзотермическая, а Б – эндотермическая

1. Заполни пропуски

Реакции, протекающие с выделением теплоты и света, называют реакциями

…. Это реакции .

Выберите пропущенные слова (укажи буквы, соответствующие по смыслу пропускам):

а) разложения; б) горения; в) эндотермические; г) экзотермические.

2. Какие схемы можно назвать термохимическими уравнениями реакций?

а) 2 H2(г) + O2(г) = 2 H2О(ж) + 572 кДж б) 2 H2 + O2 = 2 H2О + 572 кДж

в) 2 H2(г) + O2(г) = 2 H2О(ж) г) H2 + O2 — H2О + 572 кДж

3. Какая запись, соответствует эндотермической реакции?

а) С(тв) + O2(г) = СO2(г) + 394 кДж б) СаСO3 = СO2 + СаО – 310 кДж

г) Н2 + I2 = 2HI – 52 кДж д) 3Fe + O2 = Fe3O4 + 118 кДж

4. Установите соответствие между схемой реакции и её типом:

А) СH4(г) + 2 O2(г) = СO2(г) + 2 H2О(ж) + 890 кДж Б) 2 H2О = 2 H2 + О2 – 572 кДж

1. Эндотермическая реакция 2. Экзотермическая реакция

5. Приведены уравнения реакций:

А. СаО + Н2О = Са(ОН)2 Б. 2HgO = 2Hg + O2

Определите тип, к которому относятся данные реакции.

1) обе реакции экзотермические 2) обе реакции эндотермические

3) А – эндотермическая, а Б – экзотермическая 4) А – экзотермическая, а Б – эндотермическая

Эндотермические реакции — Определение и примеры

Эндотермическая реакция кажется холодной, потому что она поглощает тепло из окружающей среды. Примеры эндотермических реакций включают фотосинтез, растворение соли в воде и химические холодные компрессы.

Эндотермическая реакция — это химическая реакция, которая поглощает тепловую энергию из окружающей среды. Поскольку тепло поглощается, эндотермические реакции кажутся холодными. Тепло, поглощаемое реакцией, обеспечивает энергию активации, необходимую для протекания реакции.Для разрыва химических связей требуется больше энергии, чем выделяется на их преобразование для создания новых продуктов. Изменение энтальпии в эндотермической реакции положительное: ΔH> 0.

Французский химик Марселлен Бертло (1827-1907) ввел термин «эндотермический» от греческих корней endo — (что означает «внутри») и therm ( означает «тепло»). Противоположностью эндотермической реакции является экзотермическая реакция. Экзотермическая реакция выделяет тепло в окружающую среду и вызывает ощущение тепла.

Примеры эндотермических реакций

Плавление льда в воде является эндотермической реакцией или процессом. (Роберт Зуникофф)

Вот список примеров эндотермических реакций. Используйте их, чтобы привести примеры или получить идеи для демонстрации эндотермических реакций.

  • Реакция кристаллов октагидрата гидроксида бария с сухим хлоридом аммония
  • Растворение хлорида аммония в воде
  • Алканы крекинга
  • Реакция тионилхлорида (SOCl 2 ) с гептагидратом сульфата кобальта (II)
  • Реакции термического разложения
  • Смешивание воды и нитрата аммония
  • Смешивание воды с хлоридом калия
  • Реакция этановой кислоты с карбонатом натрия
  • Фотосинтез (хлорофилл используется для реакции диоксида углерода плюс вода плюс энергия для образования глюкозы и кислорода)
  • Электролитическое разложение хлорида натрия (поваренная соль) на гидроксид натрия и хлористый водород

Примеры эндотермических процессов

Эндотермический процесс является более общим термином для явления поглощения тепла.Процессы не всегда легко записать как химические реакции, либо потому, что реагенты не меняют своей химической идентичности (например, при фазовых переходах), химический состав сложен, либо природа реагентов неизвестна. Вот примеры эндотермических процессов:

  • Плавление кубиков льда
  • Плавление твердых солей
  • Сублимация сухого льда в углекислый газ
  • Испарение жидкой воды
  • Преобразование инея в водяной пар (таяние, кипение, испарение и сублимация — это эндотермические процессы)
  • Получение безводной соли из гидрата
  • Образование катиона из атома в газовой фазе
  • Нуклеосинтез в звездах элементов тяжелее никеля
  • Ядерный синтез элементов тяжелее железа в сверхновой
  • Расщепление молекула газа
  • Разделение ионных пар
  • Приготовление яйца
  • Выпечка хлеба

Эндотермический и эндергонический

Хотя термины «эндотермический» и «эндергонический» часто используются взаимозаменяемо, эти два термина означают не одно и то же .Эндотермические реакции поглощают тепло, а эндотермические реакции поглощают энергию. Эндотермическая реакция — это пример эндергонической реакции. Итак, не все эндергонические реакции являются эндотермическими. Например, эндергоническая реакция может поглощать звук или свет.

Ссылки

  • Atkins P .; де Паула Дж., Киллер Дж. (2017). Физическая химия Аткинса (11-е изд.). Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0198769866.
  • Crosland, M.P. (1970–1980). «Бертело, Пьер Эжен Марселин». Научно-биографический словарь . 2. Нью-Йорк: Сыновья Чарльза Скрибнера. С. 63–72. ISBN 978-0-684-10114-9.
  • Перро, Пьер (1998). Термодинамика от А до Я . Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-856552-6.

Примеры эндотермических реакций

Вот список примеров эндотермических реакций. Вы можете использовать их, когда вас попросят привести пример или получить идеи для демонстрации эндотермической реакции или процесса.

Определение эндотермической реакции

Эндотермическая реакция — это любая химическая реакция, при которой происходит поглощение тепла из окружающей среды.Поглощенная энергия обеспечивает энергию активации реакции. Отличительной чертой этого типа реакции является ощущение холода.

Эндотермические химические реакции

Хороший пример эндотермической реакции включает растворение соли. Это не обязательно должна быть поваренная соль, и не обязательно должна быть вода в качестве растворителя.

  • Реакция кристаллов октагидрата гидроксида бария с сухим хлоридом аммония
  • Растворение хлорида аммония в воде
  • Реакция тионилхлорида (SOCl 2 ) с гептагидратом сульфата кобальта (II)
  • Смешивание воды и нитрата аммония
  • Смешивание воды с хлоридом калия
  • Реакция этановой кислоты с карбонатом натрия
  • Фотосинтез (хлорофилл используется для реакции на углекислый газ плюс вода плюс энергия для образования глюкозы и кислорода)

Эндотермические процессы

Эти примеры можно было бы записать как химические реакции, но, как правило, они считаются эндотермическими или теплопоглощающими процессами:

  • Таяние кубиков льда
  • Плавление твердых солей
  • Испаряющаяся жидкая вода
  • Преобразование инея в водяной пар (таяние, кипение и испарение, в общем, являются эндотермическими процессами
  • Получение безводной соли из гидрата
  • Образование катиона из атома в газовой фазе
  • Расщепление молекулы газа
  • Разделение ионных пар
  • Готовим яйцо
  • Выпечка хлеба

Эндотермический и эндергонический

Эндотермическая реакция — это разновидность эндергонической реакции.Однако не все эндергонические реакции являются эндотермическими. Эндотермические реакции включают поглощение тепла. Другие формы энергии, которые могут быть поглощены при эндергонической реакции, включают звук и свет.

Примеры простых эндотермических реакций

Когда вы думаете о химических реакциях, вы думаете только о тех, которые вызывают тепло? Ну, некоторые реакции вызывают простуду. Эндотермические реакции поглощают тепло и приводят к более холодному продукту. Погрузитесь в забавные примеры эндотермических реакций в действии.Узнайте, чем они отличаются от экзотермических реакций на примерах.

Определение эндотермической реакции

Все химические реакции связаны с энергией. В эндотермической реакции для протекания реакции используется тепло. Тепловая энергия разрывает связи в веществе, вызывая реакцию. По мере поглощения тепла продукт будет холоднее. На самом деле это одна из ключевых характеристик эндотермической реакции.

Сравнение эндотермической реакции с процессом

Изучение эндотермической реакции можно назвать эндотермическим процессом или реакцией.Разница между ними зависит от того, что считается «реальной» реакцией. Однако во многих случаях эти два слова используются как синонимы. Получите более четкое представление об эндотермических реакциях, посмотрев на различные примеры, найденные дома.

Примеры простых эндотермических реакций

Эндотермические реакции происходят повсюду. Некоторые даже можно найти в вашей кладовой.

Instant Cold Pack

Если вы когда-либо вывихивали лодыжку или падали с велосипеда, вы, вероятно, использовали холодный компресс для быстрого приготовления.Это эндотермическая реакция. Посмотрим, как это работает. В пакете два компонента: вода и аммиачная селитра. Когда пакет разбит, вода и нитрат аммония смешиваются. Из-за эндотермической реакции вода становится холоднее, а сумка на опухшей лодыжке кажется морозной и такой приятной.

Фотосинтез

Другой хорошо известной эндотермической реакцией является фотосинтез. В процессе фотосинтеза растения получают тепло от солнца через свои листья. Эта чудесная тепловая энергия вместе с водой и углекислым газом превращается в пищу.Без поглощения солнечной тепловой энергии фотосинтез не мог бы происходить. Вы можете себе представить?

Приготовление яйца

Вы могли не догадываться, что приготовление яйца — это эндотермическая реакция. Однако энергия сковороды поглощается для приготовления яйца в этой эндотермической реакции. Попробуйте дома! Вкусный пример.

Примеры эндотермических процессов

Готовы к некоторым эндотермическим процессам? Получите примеры эндотермических процессов, также называемых процессами поглощения тепла.

Таяние кубиков льда

Забавный эндотермический процесс, который вы используете каждый день, — это придать напитку приятный и холодный вид, добавив лед. Лед притягивает тепло воды, чтобы растопить лед, делая ваш напиток приятным и холодным.

Evaporating Water

Когда вода доводится до кипения, вся она вылетает из кастрюли, если вы не обращаете на нее внимания. Почему? Вода поглощает тепловую энергию от плиты до кипения. Затем он превращается в водяной пар. Поэтому, если не обращать внимания, вся вода уйдет.Чем больше ты знаешь!

Выпечка хлеба

Нет ничего лучше свежеиспеченного хлеба. Выпечка хлеба не только вкусно пахнет, но и является эндотермическим примером. Мука, ​​дрожжи и другие ингредиенты, используемые для приготовления теста, нагреваются. Они поглощают тепло, вызывая химические реакции. И продукт получился довольно вкусным!

Эндотермические реакции и экзотермические реакции

Эндотермические реакции можно спутать с экзотермическими. Просто глядя на слова, легко увидеть, как это происходит.Однако они разные. Основное различие заключается в том, что эндотермический режим поглощает тепло, а экзотермический — производит тепло.

Химический пожар — отличный пример экзотермии. Правильная или, если вы хотите сказать, неправильная комбинация может вызвать возгорание химикатов. Пламя выделяет тепло. Следовательно, при экзотермической реакции выделяется тепло, и температура повышается, а не понижается.

Все дело в энергии

Эндотермические реакции — это энергия; в этом случае поглощение тепла для создания реакции.Как правило, это сделает продукт более холодным по температуре после того, как произойдет реакция.

Хотите узнать больше о науке? Узнайте о химических связях и химических свойствах. На самом деле химия — это весело!

Холодный компресс: холодный пример эндотермической реакции

С вами такое случалось? Вы бежите на уроке физкультуры и выворачиваете лодыжку. Болит и начинает опухать. Ваш учитель берет аптечку и вытаскивает холодную упаковку.После одного хорошего сжатия пакет почти мгновенно становится действительно холодным. Что происходит? Как химические вещества так быстро охлаждают упаковку? Ответ можно найти в термодинамике! Это раздел науки, изучающий передачу энергии. В термодинамике химические реакции можно классифицировать как эндотермические или экзотермические .

Какие два основных типа термодинамических реакций?

Экзотермические реакции — это реакции, в которых выделяется энергия в виде тепла.Вы, наверное, знакомы со многими примерами этих реакций. Например, сжигание бензина в двигателе автомобиля — экзотермическая реакция. Этот особый тип экзотермической реакции известен как реакция горения . Реакция горения происходит, когда соединение, такое как углеводороды, составляющие топливо, реагирует с кислородом с образованием нового продукта и выделением тепла.

Эндотермические реакции противоположны экзотермическим реакциям. Они поглощают тепловую энергию из окружающей среды.Это означает, что в результате реакции среда, в которой протекает эндотермическая реакция, становится более холодной. Пример такого типа реакции — таяние льда.

Как узнать, какой тип термодинамической реакции происходит?

Один из способов сделать это — посмотреть на систему и окружение реакции. Система — это место, где происходит реакция, а , окружающая среда, — это область вокруг системы.

Чтобы определить, является ли реакция экзотермической или эндотермической, вы можете:

  1. измерить изменение температуры системы или ее окружения, или
  2. рассчитать энергию системы.

Из этих двух методов легче измерить изменение температуры. Для этого вы просто измеряете температуру реакции до и после ее завершения. Поскольку иногда бывает трудно измерить температуру в системе реакции, ученые часто вместо этого измеряют температуру окружающей среды.

Диаграммы, показывающие системы и окружающую среду для экзотермических и эндотермических реакций (© 2020 Let’s Talk Science).

Можно предсказать, будет ли реакция эндотермической или экзотермической, выполнив небольшие вычисления.Для этого полезно немного узнать о химических реакциях и химических связях.

У любой химической реакции есть две стороны. С одной стороны реагентов . Реагент — это вещество (или вещества), с которого вы начинаете. На другой стороне товаров . Продукт — это вещество или вещества, которые остаются после реакции.

В химической реакции химические связи в молекулах реагента разрушаются .Новые связи образуют в продукте молекул. Примером может служить реакция горения между метаном (CH 4 ), кислородом (O 2 ) (реагенты), которая производит двуокись углерода (CO 2 ) и молекулами воды (H 2 0) (продукты). . Связи разрываются в молекулах метана и кислорода. Связи образуются в молекулах углекислого газа и воды.

Сжигание метана показывает, где химические связи разрываются и образуются в реагентах и ​​продуктах (© 2020 Let’s Talk Science).

Важно знать, что энергия необходима как для создания, так и для разрыва связей. Чтобы определить, является ли реакция экзотермической или эндотермической, вы должны сравнить количество энергии, необходимое для разрыва связей реагентов, с количеством энергии, высвобождаемой при образовании новых связей. Если количество энергии, высвобождаемой при образовании новых связей в продуктах, больше, то это экзотермическая реакция. Если количество энергии, необходимое для разрыва связей реагентов, больше, то это эндотермическая реакция.

Один из способов показать это — использовать энергетическую диаграмму. Диаграммы энергии показывают уровни энергии реагентов и продуктов в реакции.

Общие энергетические диаграммы экзотермических и эндотермических реакций (© 2020 Let’s Talk Science).

Из диаграммы выше видно, что уровень энергии продуктов экзотермической реакции ниже, чем уровень энергии реагентов. Разница между уровнями энергии реагентов и продуктов называется изменением энтальпии (ΔH) .В экзотермической реакции ΔH ОТРИЦАТЕЛЬНО. В эндотермической реакции ΔH ПОЛОЖИТЕЛЬНО.

Знаете ли вы?

Ученые могут измерять количество энергии в продуктах питания, измеряя количество тепла, выделяемого продуктом при сжигании. Они измеряют это с помощью прибора, называемого калориметром бомбы.

Можно рассчитать ΔH, даже не проводя эксперимента! Ученые экспериментально определили энергии, необходимые для образования и разрыва определенных молекулярных связей.Эти энергии известны как средней энергии связи .

Примеры средней энергии связи
O = O 119 ккал / моль
C-H 99 ккал / моль
O-H 111 ккал / моль
C = O (в CO 2 ) 192 ккал / моль

Используя снова пример сжигания метана, математика работает следующим образом:

ΔH = [энергия, используемая для разрыва связи реагента] — [энергия, выделяемая при образовании связи продукта]

= [4 связи C-H + 2 связи O = O] — [4 связи O-H + 2 связи C = O]

= [(4 x 99 ккал / моль) + (2 x 119 ккал / моль)] — [(4 x 111 ккал / моль) + (2 x 192 ккал / моль)]

= [396 + 238] — [444 + 384]

= 634–828

= — 194 ккал / моль

Поскольку изменение энтальпии отрицательное, мы знаем, что реакция будет экзотермической.

Энергетическая диаграмма горения метана, показывающая энергии связи и изменение энтальпии (© 2020 Let’s Talk Science).

Как работает термодинамика в холодном компрессе?

А теперь вернемся к нашему мгновенному холодному пакету. Холодный компресс быстрого приготовления — прекрасный пример эндотермической реакции. В холодном пакете быстрого приготовления есть много возможных ингредиентов, но они часто содержат твердый нитрат аммония и воду.

Знаете ли вы?

Нитрат аммония — это нитратная соль.Он широко используется в сельском хозяйстве в качестве удобрения. Он также используется в качестве взрывчатого вещества в горнодобывающей промышленности.

Нитрат аммония хранится в герметичном пластиковом пакете, окруженном водой. Когда вы открываете пакет, нитрат аммония контактирует с водой, и растворяется в .

Химическая диссоциация твердого нитрата аммония в воде с образованием водного раствора аммония и водного раствора нитрата (© 2020 Let’s Talk Science).

Растворение ионного соединения , такого как поваренная соль или нитрат аммония, требует энергии.Подобно другим типам реакций, тепловая энергия может выделяться или поглощаться при растворении материала. Эта энергия называется энергией раствора и может быть записана как ΔH soln .

ΔH soln = ∑ΔH [продукты] — ∑ΔH [реагенты]

Вместо того, чтобы рассчитывать ΔH для реагентов и продуктов с использованием энергии связи, ученые часто используют предварительно рассчитанные значения в таблицах Standard Enthalpy of Formation (ΔH ° f ) .Из такой таблицы мы узнаем, что:

Таблица энтальпии образования
ΔH ° f кДж / моль
NH 4 + (водн.) -132,8
NH 4 NO3 (с) -365,1
НЕТ 3 (водн.) -206,6

Давайте посчитаем энергию раствора

ΔH soln = ∑ΔH [продукты] — ∑ΔH [реагенты]

= [моль (NH 4 + (водн.) ) + моль (NO 3 (водн.) )] — [моль (NH 4 NO 3 (с) )]

= [(1 моль) (- 132.8 кДж / моль) + (1 моль) (- 206,6 кДж / моль)] — [(1 моль) (- 365,1 кДж / моль)]

= — 339,4 + 365,1

= 25,7 кДж

Помните, в начале мы говорили, что если ΔH ОТРИЦАТЕЛЬНО , реакция экзотермическая, а если ΔH ПОЛОЖИТЕЛЬНО , реакция эндотермическая? Что ж, это касается и энергии решения проблем. Поскольку мы рассчитали, что ΔH soln был положительным (25,7 кДж), реакция должна быть эндотермической. Мы знаем, что это правда, потому что холодный компресс сделал все вокруг очень холодным!

Химия холодных компрессов (2014) Джона Полларда (TED-Ed) (4:31 мин).

Подводя итоги …

Экзотермические и эндотермические реакции важны для нашего химического мира. Эти реакции могут помочь нам согреться, выделяя энергию (экзотермический), или охладить, поглощая энергию (эндотермический).

Что такое эндотермическая реакция?

Любая химическая реакция включает разрыв молекулярных связей и возможное образование новых связей. Процесс разрыва связей — это процесс, который высвобождает энергию, и ученые называют это экзергоническим процессом.С другой стороны, образование новых связей требует затрат энергии, и ученые называют такой процесс эндергоническим. Энергия может выделяться или поглощаться во многих формах, включая свет, электричество и тепло. Когда энергия выделяется в виде тепла, процесс является экзотермическим, а когда тепло поглощается, процесс является эндотермическим. Эндотермическая реакция — это реакция, которая приводит к чистому снижению температуры, поскольку она поглощает тепло из окружающей среды и сохраняет энергию в связях, образованных в результате реакции.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Эндотермические реакции поглощают энергию из окружающей среды и снижают температуру. Это разновидность эндогенной реакции. В биологии анаболические процессы являются примерами эндотермических реакций.

Уравнение для эндотермических реакций

Общее уравнение для эндотермических реакций:

Реагенты + тепловая энергия -> продукты

Реакция может включать несколько процессов, и некоторые из них могут выделять тепло, но пока реакция включает чистое снижение температуры, реакция эндотермическая.Это возможно, потому что химическая реакция всегда протекает с увеличением энтропии. Напротив, экзотермические реакции — это реакции с выделением тепла. Реакции окисления обычно экзотермические, такие как обжигание поленьев.

Образование оксида азота: Примером эндотермической реакции, которая происходит каждый день в атмосфере Земли, является сочетание молекулярного кислорода с молекулярным азотом с образованием оксида азота. Химики точно знают, сколько тепловой энергии требуется для возникновения этой реакции.Сбалансированное уравнение этой реакции:

O2 + N2 + 180,5 кДж -> 2 NO

Проще говоря, для того, чтобы эта реакция произошла, требуется 180,5 килоджоулей энергии, и это тоже хорошо. В противном случае весь кислород в атмосфере был бы давно израсходован. Тепловая энергия для этой реакции часто исходит от автомобильных выхлопов.

Эндотермические процессы — это не все реакции

Пример эндотермического процесса, о котором все знают, — это потоотделение, процесс, при котором организм производит воду на коже в качестве стратегии охлаждения.Это работает, потому что вода поглощает энергию, когда она меняет состояние с жидкости на газ. Это эндотермический процесс, но это не реакция, потому что реакция всегда включает разрушение или образование химических связей. С другой стороны, сжатие мгновенно охлажденного пакета со льдом вызывает эндотермическую реакцию. Химическое вещество в упаковке реагирует с водой, поглощая энергию и превращая воду в лед.

Примеры из биологии

Во время фотосинтеза растения поглощают углекислый газ из атмосферы и превращают его в глюкозу и кислород.Этот процесс требует энергии в виде солнечного света и является более эндогенным, чем эндотермическим. Уравнение реакции:

6CO 2 (диоксид углерода) + 6H 2 O (вода) + солнечный свет -> C 6 H 12 O 6 (глюкоза) + O 2 (кислород)

Ряд эндотермических реакций важен для метаболизма млекопитающих и человека. Многие из них происходят внутри клеток, и когда они происходят, ученые называют их анаболическими реакциями, в отличие от катаболических реакций, которые высвобождают энергию.Некоторые из этих реакций включают:

  • Аминокислоты соединяются вместе с образованием пептидов.
  • Небольшие молекулы сахара, соединяющиеся с образованием дисахаридов.
  • Глицерин реагирует с жирными кислотами с образованием липидов.

Примеры спонтанных эндотермических реакций

Спонтанные химические реакции — это реакции, которые после начала продолжаются без посторонней помощи;
они движутся к равновесию без потребности в энергии от внешнего источника.

Большинство спонтанных химических реакций являются экзотермическими — они выделяют тепло и нагревают окружающую среду: например: горение дерева, фейерверк и добавление щелочных металлов в воду.
Когда радиоактивный атом распадается, он выделяет энергию: это спонтанная экзотермическая ядерная реакция.

Некоторые спонтанные реакции, однако, являются эндотермическими, высасывая тепло из окружающей среды, охлаждая их.

Список спонтанных реакций, охлаждающих их окружение

Пример 1: Октагидрат гидроксида бария и сухой хлорид аммония

Сведение кристаллов октагидрата гидроксида бария и сухого хлорида аммония вместе в химическом стакане — это эксперимент, который часто используется для демонстрации эндотермической реакции классам.Вода распространяется под реакционным сосудом, и в результате реакции вода замерзает, как вы можете видеть на этом видео:

Химическая реакция:

Ba (OH) 2 · 8H 2 O (с) + 2NH 4 Cl (с) → BaCl 2 · 2H 2 O (с) + 2NH 3 (водный) + 8H 2 O (л)

Пример 2: Пищевая сода и уксус

Хотя большинство кислотно-основных реакций являются экзотермическими, реакция пищевой соды с уксусом является эндотермической.

NaHCO 3 (с) + CH 3 COOH (водн.) → NaOOCCH 3 (водн.) + H 2 O (л) + CO 2 (г)

Реакция пищевой соды с другими кислотами, например с соляной кислотой, также эндотермическая.

NaHCO 3 (т) + HCl (водн.) → NaCl (водн.) + H 2 O (л) + CO 2 (г)

Обсуждение
Химические реакции могут протекать спонтанно, только если полная свободная энергия продуктов меньше, чем реагентов.Следовательно, реакции являются спонтанными только тогда, когда ΔG, изменение свободной энергии, отрицательно.

Общая ситуация резюмируется в выражении Гиббса для свободной энергии реакции:

ΔG = ΔH — TΔS

ΔG — изменение свободной энергии

ΔH — изменение энтальпии (тепла)

T — температура в кельвинах

ΔS — изменение энтропии

Экзотермические реакции имеют отрицательные значения ΔH.
Вовлеченные химические вещества теряют свободную энергию из-за нагрева окружающей среды.

Эндотермические реакции — это реакции с положительными значениями ΔH.
Для этих реакций ΔG будет отрицательным, только если TΔS больше, чем ΔH.
Следовательно, эти реакции являются спонтанными, только если увеличение энтропии достаточно, чтобы преодолеть неблагоприятное изменение энтальпии.

Когда твердые тела становятся жидкостями или газами, энтропия (количество способов, которыми могут быть расположены частицы и энергия в системе) увеличивается, следовательно, эндотермические реакции обычно включают изменение состояния.
По крайней мере, один из реагентов обычно будет твердым, и по крайней мере один из продуктов будет жидкостью или газом.

Возвращаясь к примеру 2:

NaHCO 3 (т) + HCl (водн.) → NaCl (водн.) + H 2 O (л) + CO 2 (г)


ΔH = +28,5 кДж моль -1
T = 300 K

ΔS равно +230 Дж моль -1 K -1

Отсюда ΔG = 28,500 — (300 × 230) Дж = -40,5 кДж моль -1 .

Поскольку ΔG отрицательно, эта эндотермическая реакция является спонтанной.

Пример 3: Гексагидрат хлорида кобальта (II) и тионилхлорид

Добавление тионилхлорида к гексагидрату хлорида кобальта (II) приводит к эндотермической реакции.Уравнение:

CoCl 2 · 6H 2 O (т) + 6 SOCl 2 (л) → CoCl 2 (т) + 12 HCl (г) + 6 SO 2 (г)

Высвобождение большого количества молей газа в этой реакции приводит к большому увеличению энтропии, которое движет ее вперед.
Тионилхлорид — хорошо известный дегидратирующий реагент, но эта реакция обычно не наблюдается в классных комнатах из-за его недружелюбных реагентов и продуктов.

Эндотермическая сольватация

Когда некоторые соли растворяются в воде, возникает охлаждающий эффект.Когда обычная поваренная соль, хлорид натрия, растворяется в воде, смесь немного охлаждается. У хлористого калия похолодание намного заметнее.
Это не химические реакции, потому что новых продуктов не производится. Это сольватация.
Соли могут быть извлечены в неизменном химическом виде путем испарения воды.

Увеличение энтропии по мере того, как ионы, удерживаемые внутри кристалла, высвобождаются в раствор, позволяет сольватации некоторых солей протекать эндотермически.

Пример: Ice Pack

Обычно растворение соли аммония в воде является эндотермическим, вызывая охлаждающий эффект.Это основа коммерческих пакетов со льдом, используемых для мгновенного охлаждения при лечении спортивных травм.

Пакеты со льдом изготавливаются из воды и соли аммония в отдельных отсеках. Нарушение уплотнения сближает их, в результате чего происходит охлаждение.

Нитрат аммония и мочевина — соли, часто используемые в этих продуктах. Химической реакции нет. Кристаллическая соль просто растворяется в воде эндотермически, что приводит к мгновенному снижению температуры.
Для нитрата аммония уравнение сольватации:

NH 4 NO 3 (с) + H 2 O (л) → NH 4 + (водн.) + NO 3 (водн.)

Экзотермические и эндотермические процессы | Введение в химию

Цель обучения
  • Различают эндотермические и экзотермические реакции

Ключевые моменты
    • Все химические реакции включают передачу энергии.
    • Эндотермические процессы требуют подвода энергии для протекания и обозначаются положительным изменением энтальпии.
    • Экзотермические процессы по завершении высвобождают энергию, о чем свидетельствует отрицательное изменение энтальпии.

Условия
  • экзотермический Химическая реакция, при которой выделяется энергия в виде тепла.
  • энтальпия В термодинамике, мера теплосодержания химической или физической системы.
  • эндотермический: Химическая реакция, в результате которой поглощается тепловая энергия из окружающей среды.

Все химические процессы сопровождаются изменениями энергии. Когда реакция продолжается, она либо выделяет энергию, либо поглощает энергию из своего окружения. В термодинамике эти два типа реакций классифицируются как экзотермические и эндотермические соответственно. Легкий способ запомнить разницу между этими двумя типами реакций — это их префиксы: эндо- означает втягивать, а экзо- означает отдавать. Мы рассмотрим эти концепции более подробно после введения концепции энтальпии.

Энтальпия

Энтальпия (обозначенная как H) — это мера полной энергии системы, которая часто выражает и упрощает передачу энергии между системами. Поскольку полную энтальпию системы нельзя измерить напрямую, мы чаще всего называем изменением энтальпии для конкретной химической реакции. При постоянном давлении изменение энтальпии равно количеству выделяемого тепла или поглощенного тепла в данной химической реакции:

[латекс] \ Delta H = q_ {rxn} [/ латекс]

Из-за этого соотношения изменение энтальпии [латекс] \ Delta H [/ латекс] часто называют «теплотой реакции.”

Экзотермические реакции

Экзотермические реакции — это реакции или процессы, в которых выделяется энергия, обычно в форме тепла или света. При экзотермической реакции выделяется энергия, потому что общая энергия продуктов меньше, чем полная энергия реагентов. По этой причине изменение энтальпии [латекс] \ Delta H [/ латекс] для экзотермической реакции всегда будет отрицательным . В присутствии воды сильная кислота быстро диссоциирует и выделяет тепло, поэтому это экзотермическая реакция.

Экзотермическая реакция При экзотермической реакции общая энергия продуктов меньше общей энергии реагентов. Следовательно, изменение энтальпии отрицательное, и тепло выделяется в окружающую среду.

Эндотермические реакции

Эндотермические реакции — это реакции, для протекания которых требуется внешняя энергия, обычно в виде тепла. Поскольку эндотермические реакции забирают тепло из окружающей среды, они, как правило, вызывают охлаждение окружающей среды.Они также обычно не являются самопроизвольными, поскольку в результате эндотермических реакций образуются более энергетические продукты, чем реагенты. Таким образом, изменение энтальпии для эндотермической реакции всегда равно положительному значению . Чтобы растопить кубик льда, требуется тепло, поэтому процесс является эндотермическим.

Эндотермическая реакция При эндотермической реакции продукты имеют более высокую энергию, чем реагенты. Следовательно, изменение энтальпии положительное, и в результате реакции тепло поглощается из окружающей среды.

Является ли реакция эндотермической или экзотермической, зависит от направления, в котором она протекает; некоторые реакции обратимы, и когда вы превращаете продукты обратно в реагенты, изменение энтальпии будет противоположным.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.