Phản ứng thu nhiệt và tỏa nhiệt

Khi các phản ứng hóa học xảy ra , chúng có thể giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt, và được gọi là tỏa nhiệt, hoặc chúng cần hấp thụ năng lượng để xảy ra, và trong trường hợp này, chúng được gọi là thu nhiệt. Các ví dụ phổ biến nhất của các loại phản ứng này là quá trình đốt cháy và quang hợp.

Phản ứng hóa học thu nhiệt và tỏa nhiệt

Phản ứng hóa học là quá trình mà liên kết hóa học giữa các nguyên tử bị phá vỡ, tạo thành liên kết mới. Trong các phản ứng hóa học, các chất phản ứng , là những chất sẽ tạo ra phản ứng, và các sản phẩm , là những chất thu được từ phản ứng hóa học, tham gia.

Tùy thuộc vào cách thức mà năng lượng tham gia, nghĩa là nó được hấp thụ hay giải phóng, các phản ứng hóa học có thể tương ứng là thu nhiệt hoặc tỏa nhiệt.

Phản ứng thu nhiệt là gì

Từ thu nhiệt bắt nguồn từ các thuật ngữ Hy Lạp: endo , có nghĩa là “vào bên trong” và phích , có nghĩa là “nhiệt”. Do đó, nó được sử dụng trong hóa học để chỉ các phản ứng hấp thụ năng lượng. Những phản ứng này không xảy ra một cách tự nhiên, nhưng đòi hỏi đầu vào năng lượng.

Khi các phản ứng thu nhiệt hấp thụ năng lượng, nhiệt độ giảm xảy ra trong quá trình phản ứng. Chúng cũng được đặc trưng bởi sự gia tăng entanpy (+ ΔH), là độ lớn biểu thị hàm lượng nhiệt.

Một ví dụ phổ biến của phản ứng thu nhiệt là quang hợp. Trong quá trình này, thực vật hấp thụ năng lượng ánh sáng và chuyển đổi carbon dioxide và nước thành oxy và glucose, một chất dinh dưỡng thực vật. Để tạo ra một kg glucose, phản ứng này cần một lượng lớn năng lượng, được cung cấp bởi ánh sáng mặt trời.

phản ứng tỏa nhiệt là gì

Từ tỏa nhiệt có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp exo có nghĩa là “hướng ngoại” và phích có nghĩa là “nhiệt”. Các phản ứng hóa học tỏa nhiệt giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt. Trong trường hợp nổ, động năng cũng được giải phóng.

Phản ứng tỏa nhiệt có thể xảy ra một cách tự phát. Tương tự, chúng có entropy cao hơn (ΔS > 0) và entanpy thấp hơn (ΔH < 0). Phản ứng tỏa nhiệt cũng có thể bùng nổ.

Một ví dụ về phản ứng tỏa nhiệt phổ biến là sự cháy xảy ra khi đốt diêm hoặc củi.

Ví dụ về phản ứng thu nhiệt và tỏa nhiệt

Một số ví dụ về phản ứng thu nhiệt là:

• Dung dịch amoni clorua (NH ₄ Cl) trong nước.
• Sự bay hơi của nước lỏng.
• làm tan băng.
• Sự phân hủy nước thành hydro (H) và oxy (O).
• Sản xuất ôzôn (O ₃ ).
• Sự phân hủy carbon dioxide (CO ₂ ) thành carbon và oxy.
• Sự phân hủy protein do tác động của nhiệt.
• Sự phân hủy canxi cacbonat (CaCO ₃ ).
• Phản ứng của hydro clorua (HCl) với nhôm để tạo ra hydro.

Một số ví dụ về phản ứng tỏa nhiệt là:

• Hỗn hợp natri và clo để sản xuất muối ăn.
• Quá trình đốt gỗ, than và dầu.
• Phản ứng nhiệt.
• Hỗn hợp của một axit và một bazơ.
• Hơi thở.
• phân hạch hạt nhân.
• Sự ăn mòn của kim loại.
• Hòa tan một axit trong nước.
• Sự ngưng tụ của hơi nước.
• Phản ứng của kim loại với halogen hoặc oxi.

Thí nghiệm phản ứng thu nhiệt và tỏa nhiệt

Để hiểu rõ hơn về cách xảy ra các phản ứng thu nhiệt và tỏa nhiệt cũng như cách năng lượng được hấp thụ và giải phóng dưới dạng nhiệt, có thể thực hiện các thí nghiệm sau.

Thí nghiệm phản ứng thu nhiệt

thí nghiệm với giấm

Nguyên vật liệu

• Giấm hoặc nước cốt chanh
• natri bicacbonat
• cốc thủy tinh
• nhiệt kế phòng thí nghiệm

Chuẩn bị : cho một ít giấm vào cốc và cắm nhiệt kế vào. Đợi 5 phút cho đến khi nhiệt độ ổn định. Sau đó thêm những thìa nhỏ baking soda. Quan sát cách hỗn hợp hấp thụ nhiệt và giảm nhiệt độ.

Thí nghiệm axit Muriatic

Để thực hiện thí nghiệm này, điều quan trọng là phải cẩn thận với việc xử lý vật liệu.

Vật liệu :

Axit muriatic (axit clohydric) 25%

natri bicacbonat

nhiệt kế phòng thí nghiệm

Chuẩn bị : cho một ít axit clohydric vào bình chứa. Thêm một vài thìa nhỏ baking soda . Quan sát phản ứng diễn ra như thế nào khi hấp thụ nhiệt và hạ nhiệt độ xuống âm vài độ.

thí nghiệm phản ứng tỏa nhiệt

thí nghiệm bọt

• Vật liệu :
  • Hydro peroxide (H ₂ O ₂ )
  • Kali iotua (Kl)
  • Cái bát
• Chuẩn bị : đầu tiên, cho hydro peroxide vào thùng chứa. Sau đó thêm kali iodua. Đợi vài giây và quan sát phản ứng hóa học phát triển như thế nào.

Các phản ứng hóa học xảy ra với một tốc độ nhất định, được gọi là động học phản ứng. Một số hợp chất có thể làm tăng hoặc làm chậm tốc độ phản ứng. Các chất này lần lượt được gọi là chất xúc tác và chất ức chế. Bằng cách trộn hydro peroxide với kali iodua, phản ứng phân hủy hydro peroxide bắt đầu. Kết quả là, bong bóng oxy được tạo ra.

thí nghiệm băng nóng

• Vật liệu :
  • Giấm
  • natri bicacbonat
  • chảo
  • Thố thủy tinh có nắp (chịu nhiệt)
  • Món ăn
• Pha chế : cứ nửa lít giấm thì cho từ từ 2 thìa baking soda vào. Hỗn hợp này sẽ tạo ra hiệu ứng sủi bọt. Khi sủi bọt kết thúc, đun sôi hỗn hợp trong nồi trong một giờ, ở nhiệt độ vừa phải, cho đến khi một lớp vỏ bắt đầu hình thành trên bề mặt chất lỏng. Tắt bếp và đổ chất lỏng còn lại, lúc này là natri axetat, vào hộp thủy tinh. Đậy nắp kỹ và để nguội trong tủ lạnh trong nửa giờ. Dùng thìa cạo sạch các tinh thể còn sót lại trên thành và đáy xoong. Đặt chúng trên một cái đĩa. Sau nửa giờ, cẩn thận lấy hộp thủy tinh ra khỏi tủ lạnh và không đậy nắp. Lấy một số tinh thể từ đĩa và đổ chúng vào chất lỏng. Quan sát cách chất lỏng kết tinh và trở nên nóng.

Khi trộn giấm và natri bicacbonat, một phản ứng xảy ra trong đó carbon dioxide được giải phóng dưới dạng bong bóng và natri axetat được tạo ra ở trạng thái lỏng. Khi hỗn hợp sôi, nước bay hơi và dung dịch còn lại đông đặc ở nhiệt độ dưới 54°C. Bằng cách làm lạnh nhanh hỗn hợp, dung dịch vẫn ở dạng lỏng mặc dù nó ở dưới điểm đóng băng. Vì nó vẫn ở trạng thái không ổn định nên bất kỳ sự can thiệp nào, chẳng hạn như sự can thiệp xảy ra khi các tinh thể được ném vào, sẽ làm thay đổi trật tự của các phân tử, gây ra sự kết tinh và tỏa nhiệt. Điều này tạo ra hiệu ứng của băng nóng.

Thư mục

• tác giả khác nhau. dạy hóa học. Từ chất đến phản ứng hóa học. (2020). Tây ban nha. Biên tập Grao.
• Sykes, P. Cơ chế phản ứng trong hóa học hữu cơ. (2009). Tây ban nha. Biên tập Reveré.
• Levenspiel, O. Kỹ thuật phản ứng hóa học . (2009). Tây ban nha. Biên tập Reveré.