Exotermická reakce

V termodynamice , exotermní reakce (z řeckého ἔξω, „z“ a θερμός, „horké“) je proces výroby fyzikálně-chemické přenos tepla . Při exotermické chemické reakci je energie vydávaná tvorbou chemických vazeb v reakčních produktech větší než energie potřebná k rozbití vazeb v reaktantech .

Všeobecné

Chemická reakce, která je konkrétním případem termodynamické transformace, na ni můžeme aplikovat zákony termodynamiky. Zejména první princip termodynamiky spojuje variaci energie (nebo entalpie ) s přenosy tepla a prací přijímanou systémem. Ve velmi běžném případě v chemii spontánní transformace (žádný externí zdroj práce) se píše první princip termodynamiky, kde je algebraický přenos tepla přijímaný systémem (tedy pokud systém skutečně přijímá teplo a pokud systém přenáší tepla do vnějšího systému). ${\ displaystyle \ Delta H = Q}$ $Q$ $Q> 0$ ${\ displaystyle Q <0}$

Tedy v případě exotermické reakce . Protože entalpie je rozsáhlá veličina a je pohodlnější pracovat s intenzivními veličinami , ponecháme si spíše kritérium , kde se označuje entalpie reakce . Tento zápis je o to pohodlnější, že reakční entalpie lze snadno vypočítat pomocí standardních tréninkových entalpií uvedených v termodynamických tabulkách. ${\ displaystyle \ Delta H <0}$ ${\ displaystyle \ Delta _ {\ text {r}} H <0}$ ${\ displaystyle \ Delta _ {\ text {r}} H}$

Reakce poskytující teplo vnějšímu prostředí, jeho teplota se v konečném stavu zvyšuje. To je v souladu s adiabatickým vzorcem teploty plamene:

TF=Ti-ΔrHÓ∑iproduktyνiVSpm,iÓ{\ displaystyle T _ {\ text {f}} = T _ {\ text {i}} - {\ dfrac {\ Delta _ {\ text {r}} H ^ {o}} {\ sum _ {i \ , {\ text {products}}} \ nu _ {i} C_ {pm, i} ^ {o}}}}

{\ displaystyle T _ {\ text {f}} = T _ {\ text {i}} - {\ dfrac {\ Delta _ {\ text {r}} H ^ {o}} {\ sum _ {i \ , {\ text {products}}} \ nu _ {i} C_ {pm, i} ^ {o}}}}

Ve skutečnosti tedy podle výše uvedeného vztahu.

{\ displaystyle \ Delta _ {\ text {r}} H <0}

{\ displaystyle T _ {\ text {f}}> T _ {\ text {i}}}

Toto náhlé uvolnění tepla může přispět k útěkové reakci, která se poté stává výbušnou .

Příklady exotermických reakcí

Mnoho reakcí zahrnujících kyseliny nebo zásady je exotermické.

Reakce spalování jsou exotermické.

Reakce může být prudká. Kovový fragment sodíku tak prudce reaguje s vodou, neklesá do něj v důsledku intenzivního uvolňování plynného vodíku (hořlavého) doprovázeného tvorbou hydroxidu sodného ( hydroxidu sodného ) a silným uvolňováním tepla, které může vodík vznítit (nebezpečné experiment).

Čím exotermnější je reakce, tím více produkuje látky, které jsou energeticky stabilní vzhledem k reaktantům. Kyslíku a vodíku reagují spontánně tvořit vody (exotermní reakce). Na druhé straně reverzní reakce, to znamená přeměna vody na vodík a kyslík, vyžaduje určité množství tepla (endotermické).

Určité exotermické reakce, aniž by byly výbušné, se mohou udržovat, jakmile jsou zahájeny (nárůst teploty ve prospěch rychlosti reakce). To je případ:

fermentace působením kvasinek (viz obrázek);
snížení z oxidu železa podle kovového hliníku ( aluminotermickou ), použitý na železnici na celém světě k provedení svařování kolejnic v poli. Uvolněné teplo je takové, že teplota překročí 2 000 ° C a získané železo je v kapalném stavu, který roztaví konec obou kolejnic, čímž je zajištěn dokonalý svar.

Reference

„ První princip termodynamiky - vnitřní energie U a entalpie H “ , na uel.unisciel.fr (přístup k 16. červnu 2020 ) .
„ První princip termodynamiky - Výpočet standardní reakční entalpie při 298 K “ , na uel.unisciel.fr (přístup k 16. červnu 2020 ) .
„ Kurz termochemie “ , na cours-examen.org (přístup 16. června 2020 ) .
Daniel L. Reger, Scott R. Goode a Edward E. Merser, Chemistry of Solutions , Living Study Edition, 1991.
Steven S. Zumdahl a Susan A. Zumdahl, General Chemistry , 3. e ed. , CEC Edition, 2007.

Související články

externí odkazy