Endoterma reaktionsegenskaper, ekvationer och exempel

en endoterm reaktion är det som måste ske för att absorbera energi, i form av värme eller strålning, från omgivningen. I allmänhet kan de inte erkännas av en temperaturminskning i sin omgivning, men inte alltid. eller tvärtom, de behöver en källa till värme, som det som erhålls av en brinnande flamma.

Absorptionen av energi eller värme är vad alla endoterma reaktioner har gemensamt; Naturen av samma, liksom de involverade omvandlingarna, är mycket olika. Hur mycket värme ska de absorbera? Svaret beror på dess termodynamik: Temperaturen vid vilken reaktionen sker spontant.

Till exempel är en av de mest emblematiska endoterma reaktionerna tillståndsändringen från is till flytande vatten. Isen behöver absorbera värme tills dess temperatur når ca 0 ° C; vid den temperaturen blir smältningen spontan, och isen absorberar tills den helt smälts.

I heta utrymmen, som vid stranden av en strand, är temperaturen högre och därför absorberar isen värme snabbare. det smälter i högre hastighet. Smältningen av glaciärer är ett exempel på en oönskad endoterm reaktion.

Varför händer det så här? Varför kan is inte presenteras som ett hett fastämne? Svaret ligger i den genomsnittliga kinetiska energin hos vattenmolekylerna i båda tillstånden och hur de interagerar med varandra genom sina vätebindningar.

I flytande vatten har molekylerna större rörelsefrihet än i is, där de vibrerar stillastående i sina kristaller. För att flytta måste molekylerna absorbera energi på ett sådant sätt att deras vibrationer bryter mot de starka riktiga vätebroarna i isen.

Av denna anledning absorberar isen värme att smälta. För att det ska vara en "is is" måste vätebroarna vara onormalt starka för att smälta vid en temperatur över 0 ° C.

index

• 1 Egenskaper hos en endoterm reaktion
  • 1,1 ΔH> 0
  • 1.2 Kyl omgivningen
• 2 ekvationer
• 3 Exempel på vanliga endoterma reaktioner
  • 3.1 Avdunstning av torris
  • 3.2 Bakning av bröd eller matlagning
  • 3.3 Sola
  • 3.4 Reaktion av atmosfärisk kväve och ozonbildning
  • 3,5 vattenelektrolys
  • 3.6 fotosyntes
  • 3.7 Lösningar av vissa salter
  • 3.8 Termiska nedbrytningar
  • 3,9 Ammoniumklorid i vatten
  • 3.10 Natriumtriosulfat
  • 3.11 Bilmotorer
  • 3,12 kokande vätskor
  • 3.13 Tillagning av ägg
  • 3.14 Matlagning
  • 3.15 Uppvärmning av mat i mikrovågsugnen
  • 3.16 Glasgjutning
  • 3.17 Förbrukning av ett ljus
  • 3.18 Rengöring med varmt vatten
  • 3.19 Värmesterilisering av mat och andra föremål
  • 3.20 Bekämpa infektioner med feber
  • 3.21 Vattenindunstning
• 4 referenser

Egenskaper hos en endoterm reaktion

Statens förändring är inte korrekt en kemisk reaktion; Det händer emellertid samma sak: produkten (flytande vatten) har mer energi än reaktanten (isen). Detta är huvudkarakteristiken för en reaktion eller endoterm process: produkterna är mer energiska än reaktanterna.

Även om detta är sant betyder det inte att produkterna nödvändigtvis måste vara instabila. I det fall det är, slutar den endoterma reaktionen att vara spontan under alla förhållanden av temperatur eller tryck.

Tänk på följande kemiska ekvation:

A + Q => B

Där Q representerar värme, vanligtvis uttryckt med enheterna i joule (J) eller kalorier (cal). Eftersom A absorberar värme Q för att omvandlas till B, sägs det då att det är en endoterm reaktion. Således har B mer energi än A, och måste absorbera tillräckligt med energi för att uppnå sin transformation.

Som det framgår av diagrammet ovan har A mindre energi än B. Mängden värme Q som absorberar A är sådan att den övervinner aktiveringsenergin (energin som behövs för att nå lila toppen med prickat tak). Energiförskjutningen mellan A och B är det som kallas reaktionens entalpi, AH.

ΔH> 0

Alla endoterma reaktioner har gemensamt det tidigare diagrammet, eftersom produkterna är mer energiska än reaktanterna. Därför är energifördelningen mellan dem, ΔH, alltid positiv (H_produkt-H_reagens > 0). När detta är sant måste det finnas en absorption av värme eller energi från omgivningen för att ge detta energiska behov.

Och hur tolkar sådana uttryck? I en kemisk reaktion bryts alltid länkar för att skapa andra. För att bryta dem är upptaget av energi nödvändigt; det vill säga det är en endoterm passage. Under tiden innebär bildandet av länkarna stabilitet, så det är ett exotermt steg.

När de bildade bindningarna inte ger en stabilitet som är jämförbar med den mängd energi som krävs för att bryta de gamla bindningarna är detta en endoterm reaktion. Därför behövs ytterligare energi för att främja brytningen av de mest stabila bindningarna i reagenserna.

Å andra sidan uppträder motsatsen i de exoterma reaktionerna: värme släpps och ΔH är < 1 (negativo). Aquí los productos son más estables que los reactivos, y el diagrama entre A y B cambia de forma; ahora B se ubica por debajo de A, y la energía de activación es menor.

De svalar sin omgivning

Även om det inte gäller alla endoterma reaktioner, förorsakar flera av dem en temperaturminskning i omgivningen. Detta beror på att den absorberade värmen kommer från någonstans. Följaktligen skulle omkylningen av A och B transporteras till en behållare svalna.

Ju mer endoterma reaktionen desto kallare behållaren och dess omgivning blir. Faktum är att vissa reaktioner även kan bilda ett tunt istäcke, som om de hade kommit ut ur ett kylskåp.

Det finns dock reaktioner av denna typ som inte svalnar omgivningen. Varför? Eftersom omgivningen är otillräcklig det vill säga, det ger inte den nödvändiga Q (J, cal) som skrivs i kemiska ekvationerna. Därför är det här när elden eller ultraviolett strålning går in.

En liten förvirring kan uppstå mellan båda scenarierna. Å ena sidan räcker omgivningens värme till att reaktionen fortsätter spontant och en kylning observeras; och å andra sidan behövs mer värme och en effektiv uppvärmningsmetod används. I båda fallen händer samma sak: energi absorberas.

ekvationer

Vilka är de relevanta ekvationerna i en endoterm reaktion? Som redan förklarat måste ΔH vara positiv. För att beräkna den anses följande kemiska ekvation först:

aA + bB => cC + dD

Där A och B är reaktantämnena, och C och D är produkterna. De små bokstäverna (a, b, c och d) är de stökiometriska koefficienterna. För att beräkna AH för denna generiska reaktion tillämpas följande matematiska uttryck:

.DELTA.H_producera- .DELTA.H_reagens = ΔH_rxn

Du kan gå direkt, eller göra beräkningarna separat. För ΔH_producera Följande summa måste beräknas:

c ΔH_FC + dAH_FD

Där ΔH_F Det är entalpin av bildandet av varje substans som är involverad i reaktionen. Enligt konventionen har substanserna i deras mest stabila former ΔH_F= 0 Till exempel O-molekyler₂ och H₂, eller en fast metall, har de ΔH_F= 0.

Samma beräkning görs nu för reaktanterna, ΔH_reagens:

till ΔH_FA + b ΔH_FB

Men som ekvationen säger att ΔH_reagens måste subtraheras från ΔH_producera, då måste föregående summa multipliceras med -1. Så du har:

c ΔH_FC + dAH_FD - (till ΔH_FA + b ΔH_FB)

Om resultatet av denna beräkning är ett positivt tal är det en endoterm reaktion. Och om det är negativt, är det en exoterm reaktion.

Exempel på vanliga endoterma reaktioner

Förångning av torris

Den som har sett de vita ångorna som härrör från en glassvagn har bevittnat ett av de vanligaste exemplen på en endoterm "reaktion".

Utöver några iser har dessa ångor lossnat från fast vit, kallad torris, också varit en del av scenarierna för att skapa effekten av dis. Denna torris är inget mer än fast koldioxid, som absorberar temperatur och innan yttre tryck börjar sublimera.

Ett experiment för en barngrupp skulle vara att fylla och försegla en påse med torris. Efter ett tag kommer det att hamna uppblåst på grund av CO₂ gasformig, vilket genererar arbete eller pressar påsens inre väggar mot atmosfärstryck.

Bakar bröd eller lagar mat

Bakning av bröd är ett exempel på en kemisk reaktion, eftersom det nu finns kemiska förändringar på grund av värme. Den som luktar doften av nybakade bröd vet att en endoterm reaktion uppstår.

Degen och alla dess ingredienser behöver värmen i ugnen för att utföra alla transformationer, oumbärliga för att bli brödet och uppvisa dess typiska egenskaper.

Förutom bröd är köket fullt av exempel på endoterma reaktioner. Vilka kockar hanterar dem dagligen. Matlagningspasta, mjukning av korn, uppvärmning av majskorn, bakning ägg, krydda kött, baka en tårta, göra te, uppvärmning smörgåsar; var och en av dessa aktiviteter är endoterma reaktioner.

sola

Så enkelt och vanligt som de kan tyckas, faller de solbad som vissa reptiler tar, såsom sköldpaddor och krokodiler, i kategorin endoterma reaktioner. Sköldpaddor absorberar värme från solen för att reglera temperaturen hos deras organism.

Utan solen behåller de värmen i vattnet för att hålla sig varmt. Vad slutar att kyla vattnet i dina tankar eller tankar.

Reaktion av atmosfärisk kväve och ozonbildning

Luften består huvudsakligen av kväve och syre. Under åskväder frigörs en energi som kan bryta de starka bindningarna som håller kväveatomerna ihop i N-molekylen.₂:

N₂ + O₂ + Q => 2NO

Å andra sidan kan syre absorbera ultraviolett strålning för att bli ozon; allotrop av syre som är mycket fördelaktigt i stratosfären, men skadligt för livet på marknivå. Reaktionen är:

3O₂ + v => 2O₃

Där v betyder ultraviolett strålning. Mekanismen bakom den enkla ekvationen är väldigt komplex.

Vattenelektrolys

Elektrolys använder sig av elektrisk energi för att separera en molekyl i dess element eller bilda molekyler. Till exempel bildas två gaser i elektrolysen av vatten: väte och syre, var och en i olika elektroder:

2H₂O => 2H₂ + O₂

Även natriumklorid kan drabbas av samma reaktion:

2NaCl => 2Na + Cl₂

I en elektrod ser du bildandet av metalliskt natrium, och i det andra, grönaktiga bubblor av klor.

fotosyntes

Växter och träd måste absorbera solljus som energiförsörjning för att syntetisera sina biomaterial. Därför använder den CO som råmaterial₂ och vatten, som genom en lång rad steg omvandlas till glukos och andra sockerarter. Dessutom bildas syre, vilket frigörs från bladen.

Lösningar av vissa salter

Om natriumklorid är upplöst i vatten märks inte någon märkbar förändring i kärlets eller behållarens yttre temperatur..

Vissa salter, såsom kalciumklorid, CaCl₂, öka vattnets temperatur som en produkt av Ca-jonernas stora hydrering²⁺. Och andra salter, såsom nitrat eller ammoniumklorid, NH₄NEJ₃ och NH₄Cl, minska vattnets temperatur och kyla omgivningen.

I klassrummet görs vanligen hemlagade experiment som löser upp några av dessa salter för att visa vad som är en endoterm reaktion.

Temperaturminskningen beror på hydrering av NH-jonerna₄⁺ det är inte gynnat för upplösningen av de kristallina arrangemangen av dess salter. Följaktligen absorberar salterna värme från vattnet för att tillåta jonerna att lösas.

En annan kemisk reaktion som vanligtvis är vanligt att demonstrera detta är följande:

Ba (OH)₂· 8H₂O + 2NH₄NEJ₃ => Ba (NO₃)₂ + 2NH₃ +10H₂O

Notera mängden vatten som bildas. Genom att blanda båda fastämnena erhålles en vattenbaserad Ba-lösning (NO₃)₂, med en lukt av ammoniak, och med en sådan temperaturfall som fryser bokstavligen den yttre ytan av behållaren.

Termiska nedbrytningar

En av de vanligaste termiska nedbrytningarna är natriumbikarbonat, NaHCO₃, att producera CO₂ och vatten vid upphettning. Många fasta ämnen, inklusive karbonater, tenderar att sönderfalla för att frisätta CO₂ och motsvarande oxid. Till exempel är sönderdelningen av kalciumkarbonat följande:

CaCO₃ + Q => CaO + CO₂

Samma sak händer med magnesium-, strontium- och bariumkarbonater.

Det är viktigt att notera att en termisk sönderdelning skiljer sig från en förbränning. I det första finns det ingen närvaro av tändning eller värme släpps, medan i det andra ja; det vill säga förbränning är en exoterm reaktion, även om det behöver en första värmekälla att äga rum eller att inträffa spontant.

Ammoniumklorid i vatten

När en liten mängd ammoniumklorid (NH4Cl) löses i vatten i ett provrör blir röret kallare än tidigare. Under denna kemiska reaktion absorberas värmen från omgivningen.

Natriumtriosulfat

När natriumtiosulfatkristallerna (Na₂S₂O₃.5H₂O), vanligen kallad hypo, löses upp i vatten, en kylningseffekt uppträder.

Bilmotorer

Bränningen av bensin eller diesel i motorerna till bilar, lastbilar, traktorer eller bussar producerar mekanisk energi, som används vid cirkulationen av dessa fordon.

Kokande vätskor

Genom att sätta en vätska i värmen får den energi och går till ett gasformigt tillstånd.

Matar ett ägg

När värme appliceras, denatureras äggproteinerna och bildar den fasta strukturen, som vanligtvis intas.

Matlagning

I allmänhet, alltid när man lagar mat med värme för att ändra livsmedlets egenskaper, uppträder endoterma reaktioner.

Dessa reaktioner är det som gör att maten blir mjukare, genererar formbara massor, frigör komponenterna de innehåller bland annat.

Uppvärmning av mat i mikrovågsugnen

Genom mikrovågsstrålning, vattenmolekyler i mat absorberar energi, börjar vibrera och öka temperaturen på maten.

Gjutet glas

Värmeabsorptionen i glaset gör deras leder flexibla vilket gör formen lättare att byta.

Förbrukning av ett ljus

Lysvaxet smälter som det absorberar flammens värme, ändrar sin form.

Rengöring med varmt vatten

När du använder varmt vatten för att rengöra föremål som har färgats med fett, som krukor eller kläder, blir fettet mer flytande och det är lättare att ta bort.

Värmesterilisering av mat och andra föremål

Vid uppvärmning av föremål eller mat ökar också de mikroorganismer som de innehåller.

När mycket värme tillförs uppstår reaktioner inuti mikrobiella celler. Många av dessa reaktioner, som att bryta bindningar eller proteindetaturering, hamnar dödande mikroorganismer.

Bekämpa infektioner med feber

När en feber manifesterar sig, beror det på att kroppen producerar den nödvändiga värmen för att döda bakterierna och virusen som orsakar infektioner och generera sjukdomar.

Om den genererade värmen är hög och febern är hög, påverkas kroppens celler också och risken för dödsfall föreligger.

Vattenavdunstning

När vattnet förångas och omvandlas till ånga, beror det på den värme den tar emot från miljön. När värmeenergin tas emot av varje vattenmolekyl ökar dess vibrationsenergi till den punkt där den kan röra sig fritt, skapa ånga.

referenser

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi. (8: e upplagan). CENGAGE Learning.
2. Wikipedia. (2018). Endoterm process. Hämtad från: en.wikipedia.org
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (27 december 2018). Endoterma reaktionsexemplen. Hämtad från: thoughtco.com
4. Khan Academy. (2019). Endoterm vs. exoterma reaktioner Hämtad från: khanacademy.org
5. Serm Murmson. (2019). Vad händer på molekylär nivå under en endoterm reaktion? Hearst Seattle Media. Hämtad från: education.seattlepi.com
6. QuimiTube. (2013). Beräkning av reaktionsenthalpy från formationens entalpier. Hämtad från: quimitube.com
7. Quimicas.net (2018). Exempel på endoterm reaktion. Hämtad från:
   quimicas.net.