Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Exothermic )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с Ectothermic .
Взрывы - одни из самых сильных экзотермических реакций.

В термодинамике термин экзотермический процесс (экзо-: «снаружи») описывает процесс или реакцию, которая выделяет энергию из системы в ее окружение, обычно в форме тепла , но также и в форме света (например, искра, пламя , или вспышка), электричество (например, аккумулятор) или звук (например, взрыв при сжигании водорода). Его этимология происходит от греческого префикса έξω (exō, что означает «наружу») и греческого слова θερμικός (thermikόs, что означает «тепловой»). [1] Термин экзотермический впервые был введен Марселленом Бертло..

Противоположностью экзотермическому процессу является эндотермический процесс, который обычно поглощает энергию в виде тепла. Эта концепция часто применяется в физических науках к химическим реакциям, в которых энергия химической связи преобразуется в тепловую энергию (тепло).

Два типа химических реакций [ править ]

Экзотермический и эндотермический описывают два типа химических реакций или систем, встречающихся в природе, а именно:

Экзотермический [ править ]

После экзотермической реакции в окружающую среду было выделено больше энергии, чем было поглощено для инициирования и поддержания реакции. Примером может служить горение свечи, в котором сумма калорий, произведенных при сгорании (найденная путем изучения лучистого нагрева окружающей среды и производимого видимого света, включая повышение температуры самого топлива (парафина), которое кислород преобразует в горячего CO 2 и водяного пара) превышает количество калорий, первоначально поглощенных при зажигании пламени и поддержании пламени (некоторая энергия реабсорбируется и используется для плавления, затем испарения парафина и т. д., но намного превосходит энергию, выделяемую в превращение относительно слабой двойной связи кислорода [2] в более сильные связи в CO 2и H 2 O).

Эндотермический [ править ]

В эндотермической реакции или системе энергия отбирается из окружающей среды в ходе реакции, обычно за счет благоприятного увеличения энтропии в системе. Примером эндотермической реакции является холодная упаковка для оказания первой помощи, в которой реакция двух химических веществ или растворение одного в другом требует калорий из окружающей среды, а реакция охлаждает сумку и окружающую среду за счет поглощения тепла от них. Производство древесины путем фотосинтеза - эндотермический процесс: деревья поглощают лучистую энергию солнца и используют ее в эндотермических реакциях, таких как разделение CO 2 и H 2 O и рекомбинация атомов для производства целлюлозы и других органических химикатов, а также O 2. Позже древесину можно сжечь в камине, экзотермически выделяя энергию O 2 [2] в форме тепла и света для окружающей среды, например, в интерьер дома.

Высвобождение энергии [ править ]

Экзотермический относится к трансформации, при которой замкнутая система выделяет энергию (тепло) в окружающую среду, что выражается

Q <0 .

Когда преобразование происходит при постоянном давлении и без обмена электрической энергией, тепло Q равно изменению энтальпии , т. Е.

∆H <0 , [3]

в то время как при постоянном объеме, согласно первому закону термодинамики, он равен изменению внутренней энергии, т. е.

∆U = Q + 0 <0 .

В адиабатической системе (т. Е. Системе, которая не обменивается теплом с окружающей средой), иначе экзотермический процесс приводит к повышению температуры системы. [4] [ необходима страница ]

В экзотермических химических реакциях выделяемое при реакции тепло принимает форму электромагнитной энергии или кинетической энергии молекул. Переход электронов с одного квантового энергетического уровня на другой вызывает высвобождение света. Этот свет эквивалентен по энергии энергии стабилизации энергии химической реакции, то есть энергии связи. Этот испускаемый свет может поглощаться другими молекулами в растворе, вызывая молекулярные трансляции и вращения, что дает начало классическому пониманию тепла. В экзотермической реакции энергия, необходимая для начала реакции, меньше, чем энергия, которая впоследствии высвобождается, поэтому происходит чистое высвобождение энергии.

Примеры [ править ]

Экзотермическая термитная реакция с использованием оксида железа (III). Вылетающие наружу искры представляют собой шарики расплавленного железа, сопровождаемые дымом.

Вот некоторые примеры экзотермических процессов: [5]

  • Сжигание таких видов топлива , как древесина , уголь и нефть / нефть
  • Реакция термитов [6]
  • Реакция щелочных металлов и других высоко электроположительных металлов с водой
  • Конденсация дождя из водяного пара
  • Смешивание воды и сильных кислот или сильных оснований
  • Реакция кислот и оснований
  • Дегидратация углеводов с помощью серной кислоты
  • Установка цемента и бетона
  • Некоторые реакции полимеризации, такие как отверждение эпоксидной смолы.
  • Реакция большинства металлов с галогенами или кислородом
  • Ядерный синтез в водородных бомбах и в ядрах звезд (до железа)
  • Ядерное деление тяжелых элементов
  • Реакция между цинком и соляной кислотой
  • Дыхание (расщепление глюкозы для высвобождения энергии в клетках)

Последствия для химических реакций [ править ]

Основная статья: экзотермическая реакция

Химические экзотермические реакции обычно более спонтанные, чем их аналоги, эндотермические реакции .

В термохимической реакции, которая является экзотермической, тепло может указываться среди продуктов реакции.

Контраст между термодинамической и биологической терминологией [ править ]

Из-за исторической случайности студенты сталкиваются с источником возможной путаницы между терминологией физики и биологии. В то время как термодинамические термины «экзотермический» и «эндотермический» соответственно относятся к процессам, которые выделяют тепловую энергию, и процессам, которые поглощают тепловую энергию, в биологии смысл фактически перевернут. В метаболических терминах « ectothermic » и « эндотермические » соответственно относятся к организмам , которые полагаются в основном на внешнем тепле , чтобы достичь полной рабочей температуры, а также микроорганизмы , которые вырабатывают тепло внутри как основной фактор в контроле за их телесную температуру.

См. Также [ править ]

  • Калориметрия
  • Химическая термодинамика
  • Дифференциальная сканирующая калориметрия
  • Эндергонический
  • Эндергоническая реакция
  • Экзергонический
  • Экзэргоническая реакция
  • Эндотермическая реакция

Ссылки [ править ]

  1. ^ Онлайн-словарь "Gate for the Greek language". Архивировано 5 декабря 2017 г. в Wayback Machine . greek-language.gr
  2. ^ а б Шмидт-Рор, К. (2015). «Почему процессы горения всегда экзотермичны, давая около 418 кДж на моль O 2 », J. Chem. Educ. 92 : 2094-2099. http://dx.doi.org/10.1021/acs.jchemed.5b00333
  3. ^ Oxtoby, D. W; Гиллис, HP, Батлер, LJ (2015). Принципы современной химии , Брукс Коул. п. 617. ISBN  978-1305079113
  4. ^ Перро, Пьер (1998). От А до Я термодинамики . Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-856552-6.
  5. ^ Экзотермические - эндотермические примеры. Архивировано 1 сентября 2006 г. в Wayback Machine . frostburg.edu
  6. ^ [1]

Внешние ссылки [ править ]

  • http://chemistry.about.com/b/a/184556.htm Наблюдайте за экзотермическими реакциями в простом эксперименте.