ENDOTHERMIC REAKSYON: MGA KATANGIAN, EQUATION AT HALIMBAWA - CHEMISTRY - 2025

Ang isang endothermic reaksyon ay isa na magaganap ay dapat sumipsip ng enerhiya, sa anyo ng init o radiation, mula sa paligid nito. Kadalasan, ngunit hindi palaging, maaari silang makilala sa pamamagitan ng isang pagbagsak ng temperatura sa kanilang paligid; o sa kabaligtaran, nangangailangan sila ng isang mapagkukunan ng init, tulad ng nakuha sa pamamagitan ng isang nagniningas na apoy.

Ang pagsipsip ng enerhiya o init ay kung ano ang lahat ng mga reaksyon ng endothermic; ang kanilang likas na katangian, pati na rin ang mga pagbabagong kasangkot, ay magkakaibang. Gaano karaming init ang dapat nilang makuha? Ang sagot ay nakasalalay sa thermodynamics nito: ang temperatura kung saan naganap ang reaksyon nang kusang.

Natutunaw ang ice stactite. Pinagmulan: Pixabay

Halimbawa, ang isa sa mga pinaka-emblematic na reaksyon ng endothermic ay ang pagbabago ng estado mula sa yelo hanggang sa likidong tubig. Kailangang sumipsip ng yelo hanggang sa umabot sa 0ºC ang temperatura nito; sa temperatura na iyon ang pagkatunaw ay naging kusang, at ang yelo ay sumisipsip hanggang sa tuluyang natunaw.

Sa mga mainit na puwang, tulad ng sa baybayin ng isang beach, ang mga temperatura ay mas mataas at samakatuwid ang yelo ay sumisipsip ng init nang mas mabilis; iyon ay, mas mabilis itong natutunaw. Ang pagtunaw ng mga glacier ay isang halimbawa ng hindi kanais-nais na reothermic na reaksyon.

Bakit nangyari ito? Bakit hindi lilitaw ang yelo bilang isang mainit na solid? Ang sagot ay namamalagi sa average na enerhiya ng kinetic ng mga molekula ng tubig sa parehong estado, at kung paano sila nakikipag-ugnay sa bawat isa sa pamamagitan ng kanilang mga hydrogen bond.

Sa likidong tubig, ang mga molekula nito ay may higit na kalayaan sa paggalaw kaysa sa yelo, kung saan sila ay nag-vibrate na nakatigil sa mga kristal nito. Upang lumipat, ang mga molekula ay dapat sumipsip ng enerhiya sa isang paraan na ang kanilang mga panginginig ng boses ay sumisira sa malakas na direksyon na hydrogen bond sa yelo.

Para sa kadahilanang ito, ang yelo ay sumisipsip ng init upang matunaw. Para sa umiiral na "mainit na yelo", ang mga bono ng hydrogen ay kinakailangang maging abnormally malakas upang matunaw sa isang temperatura na mas mataas sa 0ºC.

Mga katangian ng isang endothermic reaksyon

Ang pagbabago ng estado ay hindi maayos na reaksyon ng kemikal; Gayunpaman, nangyayari ang parehong bagay: ang produkto (likidong tubig) ay may mas mataas na enerhiya kaysa sa reaktor (yelo). Ito ang pangunahing katangian ng isang reaksyon o proseso ng endothermic: ang mga produkto ay mas masigla kaysa sa mga reaktor.

Bagaman totoo ito, hindi nangangahulugang ang mga produkto ay dapat na hindi matatag. Sa kaso na ito, ang reaksyon ng endothermic ay tumigil na maging kusang sa ilalim ng lahat ng mga kondisyon ng temperatura o presyon.

Isaalang-alang ang sumusunod na equation ng kemikal:

A + Q => B

Kung saan ang Q ay kumakatawan sa init, karaniwang ipinahayag sa mga yunit ng joule (J) o calories (cal). Tulad ng A sumisipsip ng init Q upang magbago sa B, pagkatapos ay sinabi na ito ay isang endothermic reaksyon. Kaya, ang B ay may higit na enerhiya kaysa sa A, at dapat sumipsip ng sapat na enerhiya upang makamit ang pagbabagong-anyo.

Ang diagram ng reaksyon ng endothermic para sa A at B. Pinagmulan: Gabriel Bolívar

Tulad ng makikita sa diagram sa itaas, Ang A ay may mas kaunting enerhiya kaysa sa B. Ang dami ng init Q na hinihigop ng A ay tulad na ito ay magtagumpay sa activation energy (ang enerhiya na kinakailangan upang maabot ang lila na may tuldok na tuktok). Ang pagkakaiba ng enerhiya sa pagitan ng A at B ay kung ano ang kilala bilang enthalpy ng reaksyon, ΔH.

ΔH> 0

Ang lahat ng mga reaksyon ng endothermic ay karaniwang nasa itaas na diagram, dahil ang mga produkto ay mas masigla kaysa sa mga reaksyon. Samakatuwid, ang pagkakaiba ng enerhiya sa pagitan nila, ΔH, ay palaging positibo (H _Product -H _Reactive > 0). Tulad ng totoo, dapat mayroong pagsipsip ng init o enerhiya mula sa paligid upang maibigay ang pangangailangan ng enerhiya na ito.

At paano binibigyang kahulugan ang gayong mga ekspresyon? Sa isang reaksyon ng kemikal, ang mga bono ay palaging nasira upang lumikha ng mga bago. Upang masira ang mga ito, kinakailangan ang pagsipsip ng enerhiya; iyon ay, ito ay isang endothermic na hakbang. Samantala, ang pagbuo ng mga bono ay nagpapahiwatig ng katatagan, kaya ito ay isang exothermic na hakbang.

Kapag ang mga bono na nabuo ay hindi nagbibigay ng katatagan na maihahambing sa dami ng lakas na kinakailangan upang sirain ang mga lumang bono, ito ay isang reaksyon ng endothermic. Ito ang dahilan kung bakit kinakailangan ang karagdagang enerhiya upang maitaguyod ang pagsira sa mga pinaka-matatag na bono sa mga reaktor.

Sa kabilang banda, sa mga reaksyon ng exothermic ang kabaligtaran ay nangyayari: ang init ay pinakawalan, at ang ΔH ay <1 (negatibo). Narito ang mga produkto ay mas matatag kaysa sa mga reaksyon, at ang diagram sa pagitan ng A at B ay nagbabago ng hugis; ngayon B ay nasa ibaba A, at ang enerhiya ng pag-activate ay mas mababa.

Pinapalamig nila ang kanilang paligid

Bagaman hindi ito nalalapat sa lahat ng mga reaksyon ng endothermic, marami sa kanila ang nagdudulot ng pagbaba sa temperatura ng kanilang paligid. Ito ay dahil ang hinihigop na init ay nagmula sa kung saan. Dahil dito, kung ang pag-convert ng A at B ay magaganap sa loob ng isang lalagyan, papalamig ito.

Ang mas endothermic ang reaksyon, ang mas malamig na lalagyan at mga paligid nito ay magiging. Sa katunayan, ang ilang mga reaksyon ay kahit na may kakayahang bumubuo ng isang manipis na layer ng yelo, na parang lumabas sa isang ref.

Gayunpaman, may mga reaksyon ng ganitong uri na hindi pinapalamig ang kanilang paligid. Bakit? Sapagkat ang nakapalibot na init ay hindi sapat; iyon ay, hindi ito nagbibigay ng kinakailangang Q (J, cal) na nakasulat sa mga equation ng kemikal. Samakatuwid, ito ay kapag pumapasok ang sunog o UV radiation.

Ang isang maliit na pagkalito ay maaaring lumitaw sa pagitan ng dalawang mga sitwasyon. Sa isang banda, ang init mula sa paligid ay sapat para sa reaksyon upang magpatuloy nang kusang, at ang paglamig ay sinusunod; at sa kabilang banda, higit na kailangan ang init at ginagamit ang isang mahusay na paraan ng pag-init. Sa parehong mga kaso ang parehong bagay ay nangyayari: ang enerhiya ay hinihigop.

Pagkakapantay-pantay

Ano ang mga nauugnay na equation sa isang reaksyon ng endothermic? Tulad ng naipaliwanag na, ang ΔH ay dapat maging positibo. Upang makalkula ito, ang sumusunod na equation ng kemikal ay unang isinasaalang-alang:

aA + bB => cC + dD

Kung saan ang A at B ang mga reaksyon, at ang C at D ang mga produkto. Ang mga titik na mas mababang kaso (a, b, c at d) ay ang mga koepisyentong stoichiometric. Upang makalkula ang ΔH ng pangkaraniwang reaksyon na ito, inilalapat ang sumusunod na expression ng matematika:

ProductsH _Products - ΔH _Reagents = ΔH _rxn

Maaari kang magpatuloy nang direkta, o gawin ang mga kalkulasyon nang hiwalay. Para sa mga _{Produkto ng} theH ang sumusunod na kabuuan ay dapat kalkulahin:

c ΔH _f C + d ΔH _f D

Kung saan ang ΔH _f ay ang enthalpy ng pagbuo ng bawat sangkap na kasangkot sa reaksyon. Sa pamamagitan ng kombensyon, ang mga sangkap sa kanilang pinaka-matatag na porma ay mayroong ΔH _f = 0. Halimbawa, ang mga molekula ng O ₂ at H ₂ , o isang solidong metal, ay mayroong ΔH _f = 0.

Ang parehong pagkalkula ay tapos na ngayon para sa mga reaksyon, ΔH _Reagents :

isang ΔH _f A + b ΔH _f B

Ngunit dahil ang ekwasyon ay nagsasabi na ang ΔH _{Reagents ay} dapat ibawas mula sa mga _Produktong , H , kung gayon ang nabanggit na kabuuan ay dapat na pinarami ng -1. Kaya mayroon ka:

c ΔH _f C + d ΔH _f D - (a ΔH _f A + b ΔH _f B)

Kung ang resulta ng pagkalkula na ito ay isang positibong numero, kung gayon ito ay isang endothermic reaksyon. At kung negatibo, ito ay isang eksotermikong reaksyon.

Mga halimbawa ng mga karaniwang reothermic reaksyon

Ang pagsingaw ng yelo

Patuyong yelo. Pinagmulan: Nevit, mula sa Wikimedia Commons

Sinumang nakakita sa mga puting fume na nagmula sa isang cart ng ice cream ay nasaksihan ang isa sa mga pinaka-karaniwang halimbawa ng isang "endothermic" reaksyon.

Higit pa sa ilang mga ice cream, ang mga vapors na ito ay inilabas mula sa mga puting solido, na tinatawag na dry ice, ay naging bahagi din ng mga senaryo upang lumikha ng epekto ng haze. Ang dry ice na ito ay hindi hihigit sa solidong carbon dioxide, na kapag sumisipsip ng temperatura at panlabas na presyon ay nagsisimula na magbawas.

Ang isang eksperimento para sa isang madla ng bata ay upang punan at i-seal ang isang bag na may tuyong yelo. Pagkaraan ng ilang sandali, tatapusin nito ang pagbagsak dahil sa sobrang gas ng CO ₂ , na bumubuo ng trabaho o pinipilit ang mga panloob na pader ng bag laban sa presyon ng atmospera.

Paghurno ng tinapay o pagkain sa pagluluto

Inihaw na tinapay. Pinagmulan: Pixabay

Ang paghurno ng tinapay ay isang halimbawa ng isang reaksyon ng kemikal, dahil ngayon may mga pagbabago sa kemikal dahil sa init. Ang sinumang naamoy ang aroma ng sariwang inihurnong mga tinapay ay nakakaalam na ang isang endothermic reaksyon ay nagaganap.

Ang kuwarta at lahat ng sangkap nito ay nangangailangan ng init ng oven upang maisagawa ang lahat ng mga pagbabagong-anyo, mahalaga upang maging tinapay at ipakita ang mga karaniwang katangian.

Bilang karagdagan sa mga tinapay, ang kusina ay puno ng mga halimbawa ng mga reaksyon ng endothermic. Ang sinumang nagluluto ay nakikipag-ugnay sa kanila araw-araw. Ang pagluluto ng pasta, paglambot ng mga kernels, pagpainit ng mga kernel ng mais, pagluluto ng itlog, pagluluto ng karne, pagluluto ng cake, paghahanda ng tsaa, pagpainit ng mga sandwich; ang bawat isa sa mga aktibidad na ito ay mga reaksyon ng endothermic.

Pagsikat ng araw

Ang mga pagong na naliligo sa araw. Pinagmulan: Pixabay

Tulad ng simple at karaniwan na sa mga ito ay tila, ang mga sunbat na kinuha ng ilang mga reptilya, tulad ng mga pagong at mga buwaya, ay nahuhulog sa kategorya ng mga reothermic na reaksyon. Ang mga pagong ay sumisipsip ng init mula sa araw upang ayusin ang temperatura ng kanilang katawan.

Kung wala ang araw, pinanatili nila ang init ng tubig upang mapanatili ang init; na nagtatapos sa paglamig ng tubig sa iyong mga lawa o tangke ng isda.

Ang reaksyon ng pagbuo ng atmospheric nitrogen at ozon

Kidlat. Pinagmulan: Pixabay

Ang air ay higit sa lahat na binubuo ng nitrogen at oxygen. Sa panahon ng mga de-koryenteng bagyo, ang naturang enerhiya ay pinakawalan na maaari nitong sirain ang malakas na mga bono na magkakasamang humawak ng mga atom na nitrogen sa N _{2 na} molekula :

N ₂ + O ₂ + Q => 2NO

Sa kabilang banda, ang oxygen ay maaaring sumipsip ng radiation ng ultraviolet upang maging osono; allotrope ng oxygen na napaka-kapaki-pakinabang sa stratosphere, ngunit nakapipinsala sa buhay sa antas ng lupa. Ang reaksyon ay:

3O ₂ + v => 2O ₃

Kung saan v nangangahulugang ultraviolet radiation. Ang mekanismo sa likod ng simpleng simpleng equation ay napaka kumplikado.

Elektrolisis ng tubig

Gumagamit ang elektrolisis na de-koryenteng enerhiya upang paghiwalayin ang isang molekula sa mga nabubuo nitong elemento o molekula. Halimbawa, sa electrolysis ng tubig, dalawang gas ang nabuo: hydrogen at oxygen, bawat isa sa iba't ibang mga electrodes:

2H ₂ O => 2H ₂ + O ₂

Gayundin, ang sosa klorido ay maaaring sumailalim sa parehong reaksyon:

2NaCl => 2Na + Cl ₂

Sa isang elektrod makikita mo ang pagbuo ng metal na sodium, at sa iba pa, berde na mga bula ng murang luntian.

Photosynthesis

Ang mga halaman at puno ay kailangang sumipsip ng sikat ng araw bilang isang suplay ng enerhiya upang synthesize ang kanilang mga biomaterial. Dahil ito ay gumagamit ng raw materyales CO ₂ at tubig, na kung saan sa pamamagitan ng isang mahabang serye ng mga hakbang na ito, naging asukal at iba pang mga sugars. Bilang karagdagan, ang oxygen ay nabuo, na pinakawalan mula sa mga dahon.

Mga solusyon ng ilang mga asing-gamot

Kung ang sodium chloride ay natunaw sa tubig, walang kapansin-pansin na pagbabago ang mapapansin sa panlabas na temperatura ng baso o lalagyan.

Ang ilang mga asing-gamot, tulad ng calcium chloride, CaCl ₂ , ay nagdaragdag ng temperatura ng tubig bilang resulta ng mahusay na hydration ng Ca ²⁺ ion . At iba pang mga asing-gamot, tulad ng ammonium nitrate o chloride, NH ₄ NO ₃ at NH ₄ Cl, babaan ang temperatura ng tubig at palamig ang mga paligid nito.

Sa mga silid-aralan, ang mga eksperimento sa bahay ay madalas na ginagawa sa pamamagitan ng pagtunaw ng ilan sa mga asing-gamot na ito upang ipakita kung ano ang isang endothermic reaksyon.

Ang pagbagsak ng temperatura ay dahil sa ang katunayan na ang hydration ng NH ₄ ⁺ ions ay hindi pinapaboran laban sa pagkabulok ng mala-kristal na pagsasaayos ng kanilang mga asing-gamot. Samakatuwid, ang mga asing-gamot ay sumisipsip ng init mula sa tubig upang payagan ang mga ions na malutas.

Ang isa pang reaksyon ng kemikal na karaniwang napaka-pangkaraniwan upang ipakita ito ay ang mga sumusunod:

Ba (OH) ₂ 8H ₂ O + 2NH ₄ HINDI ₃ => Ba (HINDI ₃ ) ₂ + 2NH ₃ + 10H ₂ O

Tandaan ang dami ng tubig na nabuo. Kapag ang parehong mga solido ay halo-halong, ang isang may tubig na solusyon ng Ba (HINDI ₃ ) _{2 ay nakuha} , na may amoy ng ammonia, at may isang patak na temperatura na ito ay literal na pinakawalan ang panlabas na ibabaw ng lalagyan.

Mga decompositions ng thermal

Ang isa sa mga karaniwang pangkaraniwang decompositions ay ang sodium bikarbonate, NaHCO ₃ , upang makagawa ng CO ₂ at tubig kapag pinainit. Maraming mga solido, kabilang ang mga carbonates, ay madalas na bumabagsak upang palayain ang CO ₂ at ang kaukulang oxide. Halimbawa, ang agnas ng calcium carbonate ay ang mga sumusunod:

CaCO ₃ + Q => CaO + CO ₂

Ang parehong ay totoo para sa magnesiyo, strontium, at barium carbonates.

Mahalagang tandaan na ang agnas na agnas ay naiiba sa pagkasunog. Sa una walang pagkakaroon ng pag-aapoy o ang init ay pinakawalan, habang sa pangalawa mayroong; iyon ay, ang pagkasunog ay isang reaksyon ng exothermic, kahit na nangangailangan ito ng isang paunang mapagkukunan ng init na maganap o maganap nang kusang.

Ammonium Chloride sa Tubig

Kapag ang isang maliit na halaga ng ammonium chloride (NH4Cl) ay natunaw sa tubig sa isang test tube, ang tubo ay nagiging mas malamig kaysa sa dati. Sa panahon ng reaksyong kemikal na ito, ang init ay hinihigop mula sa kapaligiran.

Sodium triosulfate

Kapag ang mga kristal ng sodium thiosulfate (Na ₂ S ₂ O ₃ .5H ₂ O), na karaniwang tinatawag na hypo, matunaw sa tubig, isang epekto ng paglamig.

Mga makina ng kotse

Ang nasusunog na gasolina o diesel sa kotse, trak, traktor o bus engine ay gumagawa ng makina na enerhiya, na ginagamit sa sirkulasyon ng mga sasakyan na ito.

Mga kumukulo na likido

Sa pamamagitan ng paglalagay ng isang likido sa init, nakakakuha ito ng enerhiya at napunta sa isang gas na estado.

Magluto ng itlog

Kapag ang init ay inilalapat, ang mga protina ng itlog ay itinatampok, na bumubuo ng solidong istraktura na kadalasang pinalamanan.

Pagluluto ng pagkain

Sa pangkalahatan, palaging kapag ang pagluluto na may init upang mabago ang mga katangian ng pagkain, nagaganap ang mga endothermic reaksyon.

Ang mga reaksyong ito ay ang sanhi ng pagkain na maging mas malambot, makabuo ng mga nakalululang masa, pinakawalan ang mga sangkap na naglalaman nito, bukod sa iba pang mga bagay.

Pag-init ng pagkain sa microwave

Dahil sa radiation ng microwave, ang mga molekula ng tubig sa enerhiya ay sumisipsip ng enerhiya, nagsisimulang mag-vibrate, at pinataas ang temperatura ng pagkain.

Paghuhubog ng salamin

Ang pagsipsip ng init sa pamamagitan ng baso ay ginagawang nababaluktot ang mga kasukasuan nito, na ginagawang madali itong mabago.

Pagkonsumo ng isang kandila

Ang kandila ng kandila ay natutunaw sa pamamagitan ng pagsipsip ng init mula sa siga, binabago ang hugis nito.

Paglilinis ng tubig

Kapag gumagamit ng maiinit na tubig upang linisin ang mga bagay na nalagyan ng mantika, tulad ng mga kaldero o damit, ang grasa ay nagiging mas payat at mas madaling matanggal.

Init ang isterilisasyon ng pagkain at iba pang mga bagay

Kapag nagpainit ng mga bagay o pagkain, ang mga microorganism na naglalaman nito ay nagdaragdag din ng kanilang temperatura.

Kung maraming init ang ibinibigay, nagaganap ang mga reaksyon sa loob ng mga microbial cells. Marami sa mga reaksyon na ito, tulad ng pagbasag ng mga bono o ang denaturation ng mga protina, ay nagtatapos sa pagpatay sa mga microorganism.

Labanan ang mga impeksyon na may lagnat

Kapag naganap ang isang lagnat, ito ay dahil ang katawan ay gumagawa ng init na kinakailangan upang patayin ang bakterya at mga virus na nagdudulot ng mga impeksyon at nagdudulot ng sakit.

Kung ang init na nabuo ay mataas at ang lagnat ay mataas, ang mga cell ng katawan ay apektado din at mayroong panganib ng kamatayan.

Pagsingaw ng tubig

Kapag ang tubig ay sumingaw at nagiging singaw, ito ay dahil sa init na natanggap mula sa kapaligiran. Tulad ng thermal energy ay natanggap ng bawat molekula ng tubig, ang lakas ng panginginig ng boses nito ay nagdaragdag sa punto kung saan maaari itong malayang gumalaw, na lumilikha ng singaw.

Mga Sanggunian

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemistry. (Ika-8 ed.). CENGAGE Pag-aaral.
2. Wikipedia. (2018). Proseso ng endothermic. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Disyembre 27, 2018). Mga Halimbawa ng Endothermic Reaction. Nabawi mula sa: thoughtco.com
4. Khan Academy. (2019). Endothermic vs. exothermic reaksyon. Nabawi mula sa: khanacademy.org
5. Serm Murmson. (2019). Ano ang Nangyayari sa Antas ng Molecular Sa panahon ng isang Endothermic Reaction? Hearst Seattle Media. Nabawi mula sa: education.seattlepi.com
6. QuimiTube. (2013). Pagkalkula ng enthalpy ng reaksyon mula sa enthalpies ng pagbuo. Nabawi mula sa: quimitube.com
7. Quimicas.net (2018). Mga halimbawa ng Endothermic Reaction. Nabawi mula sa:
   quimicas.net.