Endotherme und exotherme Reaktionen verstehen

Viele chemische Reaktionen setzen Energie in Form von Wärme, Licht oder Schall frei. Dies sind exotherme Reaktionen. Exotherme Reaktionen können spontan auftreten und zu einer höheren Zufälligkeit oder Entropie (ΔS> 0) des Systems führen. Sie werden durch einen negativen Wärmestrom (Wärme geht an die Umgebung verloren) und eine Abnahme der Enthalpie (ΔH) gekennzeichnet < 0). In the lab, exothermic reactions produce heat or may even be explosive.

Es gibt andere chemische Reaktionen, die Energie absorbieren müssen, um fortzufahren. Dies sind endotherme Reaktionen. Endotherme Reaktionen können nicht spontan auftreten. Es muss gearbeitet werden, damit diese Reaktionen auftreten. Wenn endotherme Reaktionen Energie absorbieren, wird während der Reaktion ein Temperaturabfall gemessen. Endotherme Reaktionen sind durch einen positiven Wärmefluss (in die Reaktion hinein) und eine Zunahme der Enthalpie (+ ΔH) gekennzeichnet..

Beispiele für endotherme und exotherme Prozesse

Die Photosynthese ist ein Beispiel für eine endotherme chemische Reaktion. Pflanzen nutzen dabei die Energie der Sonne, um Kohlendioxid und Wasser in Glukose und Sauerstoff umzuwandeln. Diese Reaktion erfordert 15 MJ Energie (Sonnenlicht) für jedes Kilogramm Glukose, das produziert wird:

Sonnenlicht + 6CO₂(g) + H₂O (l) = C₆H₁₂Ö₆(aq) + 6O₂(G)

Andere Beispiele für endotherme Prozesse umfassen:

• Lösen von Ammoniumchlorid in Wasser
• Alkane knacken
• Nukleosynthese von Elementen, die schwerer sind als Nickel in Sternen
• Verdampfung von flüssigem Wasser
• Schmelzendes Eis

Ein Beispiel für eine exotherme Reaktion ist das Gemisch aus Natrium und Chlor, um Tafelsalz zu ergeben. Diese Reaktion erzeugt 411 kJ Energie für jedes produzierte Mol Salz:

Na (s) + 0,5 Cl₂(s) = NaCl (s)

Andere Beispiele für exotherme Prozesse umfassen:

• Die Thermitreaktion
• Neutralisationsreaktion (z. B. Mischen einer Säure und einer Base, um ein Salz und Wasser zu bilden)
• Die meisten Polymerisationsreaktionen
• Verbrennung eines Kraftstoffs
• Atmung
• Kernspaltung
• Korrosion von Metall (eine Oxidationsreaktion)
• Eine Säure in Wasser lösen

Demonstrationen, die Sie durchführen können

Bei vielen exothermen und endothermen Reaktionen handelt es sich um giftige Chemikalien, extreme Hitze oder Kälte oder um unsaubere Entsorgungsmethoden. Ein Beispiel für eine schnelle exotherme Reaktion ist das Auflösen von Waschmittelpulver in der Hand mit etwas Wasser. Ein Beispiel für eine leichte endotherme Reaktion ist das Auflösen von Kaliumchlorid (als Salzersatz verkauft) in der Hand mit Wasser.

Diese endothermen und exothermen Demonstrationen sind sicher und einfach:

• Aufregende exotherme Reaktionen zum Ausprobieren: Erhitzen Sie die Dinge mit einer dieser einfachen Demonstrationen exothermer Reaktionen.
• Erzeugen einer endothermen Reaktion: Einige endotherme Reaktionen werden kalt genug, um Erfrierungen zu verursachen. Hier ist ein Beispiel für eine Reaktion, die für Kinder sicher genug ist, um sie zu berühren.
• So erzeugen Sie eine exotherme chemische Reaktion: Einige exotherme Reaktionen erzeugen Flammen und werden extrem heiß (wie die Thermitreaktion). Hierbei handelt es sich um eine sichere exotherme Reaktion, die Wärme erzeugt, jedoch keine Brände oder Verbrennungen verursacht.
• Heißes Eis aus Essig und Backpulver herstellen: Natriumacetat oder "heißes Eis" kann entweder als endotherme oder exotherme Reaktion verwendet werden, je nachdem, ob Sie den Feststoff kristallisieren oder schmelzen.

Endothermic vs Exothermic Vergleich

Hier ist eine kurze Zusammenfassung der Unterschiede zwischen endothermen und exothermen Reaktionen:

Endothermisch	Exotherm
Wärme wird aufgenommen (fühlt sich kalt an)	Wärme wird freigesetzt (fühlt sich warm an)
Energie muss hinzugefügt werden, damit eine Reaktion stattfindet	Reaktion erfolgt spontan
Störung nimmt ab (ΔS < 0)	Entropie steigt (ΔS> 0)
Zunahme der Enthalpie (+ ΔH)	Abnahme der Enthalpie (-ΔH)