- Ciri-ciri tindak balas endotermik
- ΔH> 0
- Mereka menyejukkan persekitaran mereka
- Persamaan
- Contoh tindak balas endotermik yang biasa
- Penyejatan ais kering
- Membakar roti atau memasak makanan
- Berjemur
- Tindak balas pembentukan nitrogen atmosfera dan ozon
- Elektrolisis air
- Fotosintesis
- Penyelesaian sebilangan garam
- Penguraian terma
- Ammonium Klorida di dalam Air
- Natrium triosulfat
- Enjin kereta
- Cecair mendidih
- Masak sebiji telur
- Masakan makanan
- Memanaskan makanan di dalam ketuhar gelombang mikro
- Acuan kaca
- Penggunaan lilin
- Pembersihan air panas
- Pensterilan haba makanan dan objek lain
- Melawan jangkitan dengan demam
- Penyejatan air
- Rujukan
Satu tindak balas endotermik adalah salah satu yang berlaku mesti menyerap tenaga, dalam bentuk haba atau sinaran, dari kawasan sekitarnya. Secara amnya, tetapi tidak selalu, mereka dapat dikenali dengan penurunan suhu di persekitaran mereka; atau sebaliknya, mereka memerlukan sumber panas, seperti yang diperoleh oleh nyalaan yang menyala.
Penyerapan tenaga atau haba adalah persamaan semua reaksi endotermik; sifat mereka, serta transformasi yang terlibat, sangat pelbagai. Berapa banyak haba yang harus mereka serap? Jawapannya bergantung pada termodinamiknya: suhu di mana tindak balas berlaku secara spontan.
Stalaktit ais lebur. Sumber: Pixabay
Sebagai contoh, salah satu reaksi endotermik yang paling melambangkan adalah perubahan keadaan dari ais ke air cair. Ais perlu menyerap haba sehingga suhunya mencapai kira-kira 0ºC; pada suhu itu leburnya menjadi spontan, dan ais akan menyerap sehingga benar-benar cair.
Di kawasan panas, seperti di pantai, suhu lebih tinggi dan oleh itu ais menyerap haba dengan lebih cepat; iaitu, ia mencair lebih cepat. Pencairan glasier adalah contoh reaksi endotermik yang tidak diingini.
Mengapa ia berlaku seperti ini? Mengapa ais tidak boleh muncul sebagai pepejal panas? Jawapannya terletak pada purata tenaga kinetik molekul air di kedua-dua negeri, dan bagaimana mereka berinteraksi antara satu sama lain melalui ikatan hidrogen mereka.
Dalam air cair, molekulnya mempunyai kebebasan bergerak yang lebih besar daripada di dalam ais, di mana ia bergetar tidak bergerak dalam kristal-kristalnya. Untuk bergerak, molekul mesti menyerap tenaga sedemikian rupa sehingga getarannya memecahkan ikatan hidrogen arah yang kuat di dalam ais.
Atas sebab ini, ais menyerap haba hingga cair. Agar "ais panas" wujud, ikatan hidrogen semestinya kuat untuk mencair pada suhu di atas 0ºC.
Ciri-ciri tindak balas endotermik
Perubahan keadaan bukanlah tindak balas kimia dengan betul; Walau bagaimanapun, perkara yang sama berlaku: produk (air cair) mempunyai tenaga yang lebih tinggi daripada reaktan (ais). Ini adalah ciri utama reaksi atau proses endotermik: produknya lebih bertenaga daripada reaktan.
Walaupun ini benar, itu tidak bermaksud bahawa produk semestinya tidak stabil. Sekiranya berlaku, reaksi endotermik berhenti secara spontan dalam semua keadaan suhu atau tekanan.
Pertimbangkan persamaan kimia berikut:
A + Q => B
Di mana Q mewakili haba, biasanya dinyatakan dalam unit joule (J) atau kalori (kal). Oleh kerana A menyerap haba Q untuk berubah menjadi B, maka dikatakan bahawa ia adalah tindak balas endotermik. Oleh itu, B mempunyai lebih banyak tenaga daripada A, dan mesti menyerap tenaga yang cukup untuk mencapai transformasinya.
Gambarajah tindak balas endotermik untuk A dan B. Sumber: Gabriel Bolívar
Seperti yang dapat dilihat pada gambar rajah di atas, A mempunyai tenaga yang lebih sedikit daripada B. Jumlah haba Q yang diserap oleh A sedemikian rupa sehingga dapat mengatasi tenaga pengaktifan (tenaga yang diperlukan untuk mencapai puncak titik ungu). Perbezaan tenaga antara A dan B adalah apa yang dikenali sebagai entalpi tindak balas, ΔH.
ΔH> 0
Semua reaksi endotermik mempunyai persamaan rajah di atas, kerana produknya lebih bertenaga daripada reaktan. Oleh itu, perbezaan tenaga di antara mereka, ΔH, sentiasa positif (H Product -H Reactive > 0). Kerana ini benar, mesti ada penyerapan haba atau tenaga dari persekitaran untuk membekalkan keperluan tenaga ini.
Dan bagaimana ungkapan tersebut ditafsirkan? Dalam tindak balas kimia, ikatan selalu terputus untuk membuat yang baru. Untuk memecahkannya, penyerapan tenaga diperlukan; ia adalah langkah endotermik. Sementara itu, pembentukan ikatan menunjukkan kestabilan, jadi ini adalah langkah eksotermik.
Apabila ikatan yang terbentuk tidak memberikan kestabilan yang setanding dengan jumlah tenaga yang diperlukan untuk memecahkan ikatan lama, itu adalah reaksi endotermik. Inilah sebabnya mengapa tenaga tambahan diperlukan untuk mempromosikan pemecahan ikatan yang paling stabil dalam reaktan.
Sebaliknya, dalam reaksi eksotermik berlaku sebaliknya: haba dibebaskan, dan ΔH adalah <1 (negatif). Di sini produk lebih stabil daripada reaktan, dan rajah antara A dan B berubah bentuk; sekarang B berada di bawah A, dan tenaga pengaktifan lebih rendah.
Mereka menyejukkan persekitaran mereka
Walaupun tidak berlaku untuk semua reaksi endotermik, beberapa di antaranya menyebabkan penurunan suhu persekitarannya. Ini kerana haba yang diserap datang dari suatu tempat. Akibatnya, jika penukaran A dan B berlaku di dalam bekas, ia akan menjadi sejuk.
Semakin banyak reaksi endotermik, semakin sejuk bekas dan persekitarannya. Sebenarnya, beberapa reaksi bahkan mampu membentuk lapisan ais yang nipis, seolah-olah ia keluar dari peti sejuk.
Walau bagaimanapun, terdapat reaksi jenis ini yang tidak menyejukkan persekitarannya. Kenapa? Kerana panas di sekitarnya tidak mencukupi; iaitu, ia tidak menyediakan Q (J, cal) yang diperlukan yang ditulis dalam persamaan kimia. Oleh itu, ini berlaku ketika api atau sinaran UV masuk.
Terdapat sedikit kekeliruan di antara kedua-dua senario tersebut. Di satu pihak, kepanasan dari persekitaran cukup untuk reaksi berterusan secara spontan, dan penyejukan diperhatikan; dan yang lain, lebih banyak haba diperlukan dan kaedah pemanasan yang cekap digunakan. Dalam kedua kes, perkara yang sama berlaku: tenaga diserap.
Persamaan
Apakah persamaan yang relevan dalam tindak balas endotermik? Seperti yang telah dijelaskan, ΔH mesti positif. Untuk menghitungnya, persamaan kimia berikut pertama kali dipertimbangkan:
aA + bB => cC + dD
Di mana A dan B adalah reaktan, dan C dan D adalah produknya. Huruf kecil (a, b, c dan d) adalah pekali stoikiometrik. Untuk mengira ΔH tindak balas generik ini, ungkapan matematik berikut digunakan:
Produk ΔH - Reagen ΔH = ΔH rxn
Anda boleh meneruskan secara langsung, atau melakukan pengiraan secara berasingan. Untuk Produk ΔH jumlah berikut mesti dikira:
c ΔH f C + d ΔH f D
Di mana ΔH f adalah entalpi pembentukan setiap bahan yang terlibat dalam tindak balas. Secara konvensional, zat dalam bentuknya yang paling stabil mempunyai ΔH f = 0. Contohnya, molekul O 2 dan H 2 , atau logam pepejal, mempunyai ΔH f = 0.
Pengiraan yang sama kini dilakukan untuk reaktan, Reagen ΔH :
a ΔH f A + b ΔH f B
Tetapi kerana persamaan mengatakan bahawa Reagen ΔH mesti dikurangkan dari Produk ΔH , maka jumlah di atas mesti didarabkan dengan -1. Oleh itu, anda mempunyai:
c ΔH f C + d ΔH f D - (a ΔH f A + b ΔH f B)
Sekiranya hasil pengiraan ini adalah nombor positif, maka itu adalah reaksi endotermik. Dan jika itu negatif, itu adalah reaksi eksotermik.
Contoh tindak balas endotermik yang biasa
Penyejatan ais kering
Ais kering. Sumber: Nevit, dari Wikimedia Commons
Sesiapa yang pernah melihat asap putih yang keluar dari troli ais krim telah menyaksikan salah satu contoh "reaksi" endotermik yang paling biasa.
Di luar beberapa ais krim, wap ini yang dikeluarkan dari pepejal putih, yang disebut ais kering, juga telah menjadi sebahagian daripada senario untuk mewujudkan kesan jerebu. Es kering ini tidak lebih daripada karbon dioksida pepejal, yang ketika menyerap suhu dan tekanan luaran mulai mereda.
Percubaan untuk penonton kanak-kanak ialah mengisi dan menutup beg dengan ais kering. Selepas beberapa ketika, ini akan akhirnya melambung kerana CO 2 gas yang menghasilkan kerja atau tekan dinding dalaman beg terhadap tekanan atmosfera.
Membakar roti atau memasak makanan
Roti bakar. Sumber: Pixabay
Memanggang roti adalah contoh tindak balas kimia, kerana sekarang terdapat perubahan kimia kerana panas. Sesiapa yang menghidu aroma roti yang baru dipanggang tahu bahawa reaksi endotermik sedang berlaku.
Doh dan semua ramuannya memerlukan kepanasan oven untuk melakukan semua transformasi, yang penting untuk menjadi roti dan menunjukkan ciri khasnya.
Selain roti, dapur penuh dengan contoh reaksi endotermik. Sesiapa yang memasak berurusan dengan mereka setiap hari. Memasak pasta, melembutkan biji, memanaskan biji jagung, memasak telur, daging perasa, membakar kek, membuat teh, memanaskan sandwic; setiap aktiviti ini adalah reaksi endotermik.
Berjemur
Penyu mendapat mandi matahari. Sumber: Pixabay
Sesederhana dan biasa seperti yang mereka lihat, berjemur yang diambil oleh reptilia tertentu, seperti kura-kura dan buaya, termasuk dalam kategori reaksi endotermik. Penyu menyerap haba dari matahari untuk mengatur suhu badan mereka.
Tanpa cahaya matahari, mereka mengekalkan panas air agar tetap hangat; yang berakhir dengan menyejukkan air di kolam atau tangki ikan anda.
Tindak balas pembentukan nitrogen atmosfera dan ozon
Kilat. Sumber: Pixabay
Udara terdiri daripada nitrogen dan oksigen. Semasa ribut elektrik, tenaga sedemikian dilepaskan sehingga dapat memutuskan ikatan kuat yang menahan atom nitrogen bersama dalam molekul N 2 :
N 2 + O 2 + Q => 2NO
Sebaliknya, oksigen dapat menyerap sinaran ultraviolet untuk menjadi ozon; allotrope oksigen yang sangat bermanfaat pada stratosfera, tetapi merugikan kehidupan di permukaan tanah. Reaksinya adalah:
3O 2 + v => 2O 3
Di mana v bermaksud sinaran ultraviolet. Mekanisme di sebalik persamaan sederhana itu sangat kompleks.
Elektrolisis air
Elektrolisis menggunakan tenaga elektrik untuk memisahkan molekul menjadi unsur atau molekul pembentuknya. Sebagai contoh, dalam elektrolisis air, dua gas dihasilkan: hidrogen dan oksigen, masing-masing dalam elektrod yang berbeza:
2H 2 O => 2H 2 + O 2
Juga, natrium klorida boleh mengalami reaksi yang sama:
2NaCl => 2Na + Cl 2
Dalam satu elektrod anda akan melihat pembentukan natrium logam, dan yang lain, gelembung klorin kehijauan.
Fotosintesis
Tumbuhan dan pokok perlu menyerap cahaya matahari sebagai bekalan tenaga untuk mensintesis biomaterial mereka. Untuk ini, ia menggunakan CO 2 dan air sebagai bahan mentah , yang melalui beberapa langkah yang panjang, diubah menjadi glukosa dan gula lain. Di samping itu, oksigen terbentuk, yang dilepaskan dari daun.
Penyelesaian sebilangan garam
Sekiranya natrium klorida dilarutkan dalam air, tidak akan ada perubahan yang ketara pada suhu luar gelas atau bekas.
Sebilangan garam, seperti kalsium klorida, CaCl 2 , meningkatkan suhu air akibat penghidratan ion Ca 2+ yang hebat . Dan garam lain, seperti amonium nitrat atau klorida, NH 4 NO 3 dan NH 4 Cl, menurunkan suhu air dan menyejukkan persekitarannya.
Di bilik darjah, eksperimen di rumah sering dilakukan dengan melarutkan sedikit garam ini untuk menunjukkan reaksi endotermik.
Penurunan suhu disebabkan oleh fakta bahawa penghidratan ion NH 4 + tidak disukai terhadap pelarutan susunan kristal garamnya. Akibatnya, garam menyerap haba dari air untuk membolehkan ion dilarutkan.
Tindak balas kimia lain yang biasanya sangat biasa untuk menunjukkan ini adalah berikut:
Ba (OH) 2 8H 2 O + 2NH 4 NO 3 => Ba (NO 3 ) 2 + 2NH 3 + 10H 2 O
Perhatikan jumlah air yang terbentuk. Apabila kedua-dua pepejal dicampurkan, larutan berair Ba (NO 3 ) 2 diperoleh , dengan bau ammonia, dan dengan penurunan suhu sehingga benar-benar membeku permukaan luaran bekas.
Penguraian terma
Salah satu penguraian terma yang paling biasa ialah natrium bikarbonat, NaHCO 3 , untuk menghasilkan CO 2 dan air ketika dipanaskan. Banyak pepejal, termasuk karbonat, sering terurai untuk melepaskan CO 2 dan oksida yang sepadan. Contohnya, penguraian kalsium karbonat adalah seperti berikut:
CaCO 3 + Q => CaO + CO 2
Perkara yang sama berlaku untuk magnesium, strontium, dan barium karbonat.
Penting untuk diperhatikan bahawa penguraian terma berbeza dengan pembakaran. Pada yang pertama tidak ada penyalaan atau panas dilepaskan, sementara yang kedua ada; iaitu, pembakaran adalah reaksi eksotermik, walaupun memerlukan sumber haba awal untuk berlaku atau berlaku secara spontan.
Ammonium Klorida di dalam Air
Apabila sejumlah kecil amonium klorida (NH4Cl) dilarutkan dalam air dalam tabung uji, tiub menjadi lebih sejuk daripada sebelumnya. Semasa tindak balas kimia ini, haba diserap dari persekitaran.
Natrium triosulfat
Apabila kristal natrium tiosulfat (Na 2 S 2 O 3. 5H 2 O), yang biasa disebut hypo, larut dalam air, kesan penyejukan berlaku.
Enjin kereta
Membakar petrol atau diesel di enjin kereta, trak, traktor atau bas menghasilkan tenaga mekanikal, yang digunakan dalam peredaran kenderaan ini.
Cecair mendidih
Dengan meletakkan cecair ke panas, ia memperoleh tenaga dan masuk ke keadaan gas.
Masak sebiji telur
Apabila haba digunakan, protein telur didenaturasi, membentuk struktur pepejal yang biasanya tertelan.
Masakan makanan
Secara umum, selalu ketika memasak dengan panas untuk mengubah sifat makanan, reaksi endotermik berlaku.
Reaksi inilah yang menyebabkan makanan menjadi lebih lembut, menjana massa yang mudah terbentuk, membebaskan komponen yang terdapat di dalamnya, antara lain.
Memanaskan makanan di dalam ketuhar gelombang mikro
Oleh kerana radiasi gelombang mikro, molekul air dalam makanan menyerap tenaga, mula bergetar, dan meningkatkan suhu makanan.
Acuan kaca
Penyerapan haba oleh kaca menjadikan sambungannya lentur, menjadikan bentuknya lebih mudah diubah.
Penggunaan lilin
Lilin lilin mencair dengan menyerap panas dari api, mengubah bentuknya.
Pembersihan air panas
Semasa menggunakan air panas untuk membersihkan objek yang telah ternoda dengan minyak, seperti periuk atau pakaian, minyak menjadi lebih nipis dan lebih mudah dikeluarkan.
Pensterilan haba makanan dan objek lain
Semasa memanaskan objek atau makanan, mikroorganisma yang terdapat di dalamnya juga meningkatkan suhu mereka.
Apabila banyak haba dibekalkan, reaksi dalam sel mikroba berlaku. Sebilangan besar reaksi ini, seperti pemutusan ikatan atau pemecahan protein, akhirnya membunuh mikroorganisma.
Melawan jangkitan dengan demam
Apabila demam berlaku, itu kerana badan menghasilkan haba yang diperlukan untuk membunuh bakteria dan virus yang menyebabkan jangkitan dan menyebabkan penyakit.
Sekiranya haba yang dihasilkan tinggi dan demam tinggi, sel-sel badan juga terjejas dan ada risiko kematian.
Penyejatan air
Apabila air menguap dan berubah menjadi wap, ia disebabkan oleh panas yang diterima dari persekitaran. Oleh kerana tenaga haba diterima oleh setiap molekul air, tenaga getarannya meningkat ke titik di mana ia dapat bergerak bebas, mewujudkan wap.
Rujukan
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia. (Edisi ke-8.) Pembelajaran CENGAGE.
- Wikipedia. (2018). Proses endotermik. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (27 Disember 2018). Contoh Reaksi Endotermik. Dipulihkan dari: thinkco.com
- Akademi Khan. (2019). Endotermik vs. tindak balas eksotermik. Dipulihkan dari: khanacademy.org
- Serm Murmson. (2019). Apa yang Berlaku pada Tahap Molekul Semasa Reaksi Endotermik? Hearst Seattle Media. Dipulihkan dari: education.seattlepi.com
- QuimiTube. (2013). Pengiraan entalpi tindak balas dari entalpi pembentukan. Dipulihkan dari: quimitube.com
- Quimicas.net (2018). Contoh Tindak Balas Endotermik. Dipulihkan dari:
quimicas.net.