Войти
Реакция с термитом лихо экзотермический. При восстановлении оксида железа (III) алюминием выделяется достаточно тепла для получения расплавленного железа. экзотермическая реакция - это «реакция, для которой общее стандартное изменение энтальпии ΔH⚬ отрицательное ". Экзотермические реакции обычно выделяют тепло и влекут за собой замену слабых связей более прочными. Этот термин часто путают с экзергонической реакцией, которую ИЮПАК определяет как «... реакцию, для которой общее стандартное изменение энергии Гиббса ΔG⚬ является отрицательным». Сильно экзотермическая реакция обычно также будет экергонической, поскольку ΔH⚬ вносит основной вклад в ΔG⚬. Большинство впечатляющих химических реакций, которые демонстрируются в классах, являются экзотермическими и экзергоническими. Противоположным является эндотермическая реакция, которая обычно требует тепла и вызывается увеличением энтропии в системе.
Примеры многочисленны: горение, термитная реакция, объединяющая сильные кислоты и основания, полимеризация. Например, в повседневной жизни грелки для рук используют окисление железа для достижения экзотермической реакции:
Особенно важным классом экзотермических реакций является сжигание углеводородного топлива, например сжигание природного газа:
ΔH⚬ = - 890 кДж / моль
Воспроизвести носитель Видео экзотермической реакции. Пары этанола воспламеняются внутри бутылки, вызывая возгорание. В этих примерах большая часть высвобожденной энергии аккумулировалась в O 2 с его относительно слабой двойной связью. Большинство химических реакций включает в себя как разрыв существующих, так и создание новых, более прочных химических связей. Когда атомы объединяются, чтобы сформировать новые, более стабильные химические связи, электростатические силы, соединяющие их, оставляют связь с большой избыток энергии (обычно в форме колебаний и вращений). Если эта энергия не рассеивается, новая связь быстро разорвется снова. Вместо этого новая связь может сбросить свою избыточную энергию - излучением, трансмиссией. переходят к другим движениям в молекуле или к другим молекулам через столкновения - и затем становятся стабильной новой связью. Эта избыточная энергия - это тепло, которое покидает молекулярную систему.
Неконтролируемые экзотермические реакции, ведущие к пожарам и взрывам, бесполезны, потому что трудно улавливать выделяемую энергию. Природа осуществляет реакции горения в строго контролируемых условиях, избегая пожаров и взрывов, в аэробном дыхании, чтобы улавливать выделяемую энергию, например для образования АТФ.
энтальпия химической системы по существу является ее энергией. Изменение энтальпии ΔH для реакции равно теплу q, передаваемому из (или внутрь) замкнутой системы при постоянном давлении без ввода или вывода электрической энергии. Выделение или поглощение тепла в химической реакции измеряется с помощью калориметрии, например с бомбовым калориметром . Одним из распространенных лабораторных приборов является реакционный калориметр , в котором отслеживается тепловой поток из реакционного сосуда или в него. Тепловыделение и соответствующее изменение энергии Δ Hреакции горения можно измерить особенно точно.
Измеренная тепловая энергия, выделяемая в экзотермической реакции, преобразуется в ΔH⚬ в джоулях на моль (ранее кал / моль ). стандартное изменение энтальпии ΔH⚬ по существу представляет собой изменение энтальпии, когда стехиометрические коэффициенты в реакции рассматриваются как количества реагентов и продуктов (в молях); обычно предполагается, что начальная и конечная температура составляет 25 ° C. Для газофазных реакций значения ΔH⚬ связаны с энергиями связи в хорошем приближении следующим образом:
An энергия профиль экзотермической реакции В экзотермической реакции по определению изменение энтальпии имеет отрицательное значение:
где a большее значение (более высокая энергия реагентов) вычитается из меньшего значения (более низкая энергия продуктов). Например, при горении водорода:
