In questo articolo, vengono discussi brevemente "esempi di reazione esotermica", diversi tipi di esempi e alcuni problemi numerici con soluzioni sulla reazione esotermica.
Gli esempi sono-
- Reazione di combustione
- Reazione di neutralizzazione
- Reazione di corrosione
- Cristallizzazione dell'acetato di sodio o "ghiaccio caldo"
- Realizzazione di un cubetto di ghiaccio
- Fissione nucleare dell'uranio (U-235)
- Respirazione
- Formazione di coppie ioniche
- Reazione tra acqua e cloruro di calcio
- Reazione termite
- Decomposizione delle verdure in compost
- Soluzione di acido solforico e acqua
Che cos'è una reazione esotermica?
Reazione esotermica è definito in termodinamica come un tipo di reazione in cui l'energia viene rilasciata sotto forma di calore (a volte sotto forma di luce, suono o elettricità) dal sistema all'ambiente circostante.
Per una reazione esotermica la variazione dell'entalpia (ΔH) è negativa (inferiore a zero).
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Per saperne di più segui: N2 polare o non polare: perché, come, caratteristiche e fatti dettagliati
Reazione di combustione
La reazione di combustione è un esempio ben noto di reazione esotermica ad alta temperatura. La combustione è fondamentalmente una reazione chimica redox in cui qualsiasi composto si ossida in presenza di ossigeno atmosferico e il più delle volte si ottengono prodotti gassosi ossidati.
L'equazione bilanciata della combustione del metano è scritta sotto-
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
Reazione di neutralizzazione
La reazione di neutralizzazione è un tipo di reazione in cui l'acido viene neutralizzato aggiungendo la base in modo goccia a goccia. Quindi, questo è un tipo di titolazione. Dopo la neutralizzazione, nessun eccesso di H+ o OH- lo ione rimane non reagito nel mezzo di reazione.
Per un reazione di neutralizzazione, la variazione di entalpia (ΔH) è sempre negativa.
HCl+NaOH = NaCl+H2O
Per saperne di più si prega di passare attraverso: HBr è ionico o covalente: perché? Come, caratteristiche e fatti dettagliati
Reazione di corrosione
La corrosione è un tipo di reazione di ossidazione in cui un gas contenente ossigeno (aria) attacca la superficie di un metallo per formare un ossido.
La ruggine del ferro è un tipo di reazione di corrosione perché durante la ruggine il metallo viene ossidato dall'ossigeno atmosferico a temperatura normale in presenza di umidità.
4Fe + 3O2 +2xH2O = 2Fe2O3.xH2O
Cristallizzazione dell'acetato di sodio o "ghiaccio caldo"
L'acetato di sodio solido triidrato viene riscaldato sopra i 330 K e le tre molecole di acqua cristallina vengono eliminate e il cristallo anidro viene sciolto in acqua. Il cristallo è completamente disciolto a 352K. Il calore di idratazione dell'acetato di sodio triidrato (ΔHid) è superiore a 40 kcal/mol, un processo endotermico. Pertanto, il processo inverso, la cristallizzazione è un processo esotermico.
Realizzazione di un cubetto di ghiaccio
La formazione di ghiaccio dall'acqua è un esempio di cambiamento di fase reazione. Durante questa fase, una certa quantità di energia sotto forma di calore viene rilasciata nell'ambiente circostante. L'acqua si congela al di sotto di 273 K e perde una certa quantità di energia sotto forma di calore nell'ambiente circostante per formare ghiaccio. Se l'acqua a 273K si congela e forma ghiaccio alla stessa temperatura, la quantità di energia rilasciata è uguale al calore latente (80cal/g).
Per saperne di più segui: Legame peptidico vs legame disolfuro: analisi comparativa e fatti
Fissione nucleare dell'uranio (U-235)
La fissione nucleare genera una grande quantità di energia poiché nella fissione nucleare la massa viene convertita in energia secondo questa legge ΔE= Δm×c2. Nella reazione di fissione si divide il nucleo di qualsiasi atomo in due piccoli atomi costituenti attaccando un neutrone (0n1). È anche un esempio di catena reazione come in ogni fase della fissione nucleare viene generato neutrone e questo neutrone di nuova generazione può attaccare un altro nucleo di uranio.
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Respirazione
aerobico e respirazione anaerobica si verifica nei mitocondri in una cellula e genera energia termica per aiutare in diverse attività biologiche nell'organismo vivente. Quindi, nella lista degli esotermici esempio di reazione deve essere inclusa la respirazione. Rilascio di 38 ATP e 2 ATP per molecola di glucosio rispettivamente per la respirazione aerobica e anaerobica. Per la respirazione aerobica, vengono rilasciati quasi 3000 KJ/mol di energia quando il glucosio (cibo) viene ossidato dall'ossigeno.
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O+ Energia
Formazione di coppie ioniche
La formazione di coppie di ioni o associazione ionica è definita come quando due ioni con carica elettrica opposta entrano in contatto tra loro in una soluzione e formano un'entità chimica distinta. Questi due ioni carichi positivi e negativi entrano in contatto a causa della forza di attrazione elettrostatica tra di loro. Nella formazione di questa distinta entità ionica una quantità di energia rilasciata e ΔH diventa negativa.
Per saperne di più, controlla: Formazione del legame peptidico: come, perché, dove, fatti esaustivi che lo circondano
Reazione tra acqua e cloruro di calcio
La miscelazione del cloruro di calcio (CaCl2) con l'acqua produce un'enorme quantità di energia e quindi un esempio di reazione chimica esotermica. Cloridrico acido e ossido di calcio si ottengono come prodotto.
CaCl2 + H2O = Ca(OH)2 + HCl
Reazione termite
Reazione di ossido di ferro con l'alluminio si chiama reazione di termite e la miscela di questi due composti è nota come termite. Questi due reagenti devono essere in polvere. Questa reazione generalmente rilascia una grande quantità di energia con ossido di alluminio, ferro elementare e luce.
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
Decomposizione delle verdure in compost
Questa decomposizione è effettuata dai microbi e richiede una maggiore quantità di energia per rompere i legami chimici presenti in quelle verdure. Questa reazione procede anche per via esotermica.
Soluzione di acido solforico e acqua
L'acido solforico reagisce con l'acqua istantaneamente ed è un'elevata reazione esotermica. Ecco perché l'acqua non viene versata nel bicchiere di acido solforico concentrato, piuttosto l'acido solforico viene aggiunto lentamente nell'acqua. Dopo aver aggiunto l'acqua all'acido, inizierà a bollire e la temperatura raggiungerà un valore molto alto in breve tempo.
Di seguito vengono discussi diversi problemi numerici sulla reazione esotermica-
1. Considerare la reazione di formazione dell'acqua. 2H2 (g) + O2 (g) = 2 H2O (g). L'energia di dissociazione del legame del legame HH del legame O=O e del legame OH è rispettivamente di 105 kcal/mol e 119 kcal/mol 110 kcal/mol. Calcolare la quantità di energia assorbita e rilasciata e dichiararla come reazione esotermica o endotermica.
Risposta: L'equazione bilanciata della formazione dell'acqua è-
2H2 (g) + O2 (g) = 2 H2O (g).
Nel lato reagente energia totale posseduta dai reagenti =2 (legame HH) + 1 (legame O=O) = {(2 ×105) + 119} kcal/mol = 329 kcal/mol
Nel lato prodotto energia totale posseduta dalla molecola d'acqua = 4 (legame OH)
= (4×110) kcal/mol = 440 kcal/mol Variazione entalpica (ΔH) = legame rotto entalpia – formazione legame entalpia = (329-440) kcal/mol. = -111 kcal/mol
Quindi è una reazione esotermica (cambiamento di entalpia negativo).
2. Calcola l'energia rilasciata nella seguente reazione di fissione nucleare- 238U = 95Sr + 140 Xe + 3n.
La massa atomica di 238U= 238.050784 um, 95Sr = 94.919388 um, 140Xe = 139.921610 amu e massa di neutroni (0n1) = 1.008665 amu.
Risposta: Massa dei prodotti = {94.919388 + 139.921610 + (3×1.008665)} amu = 237.866993 amu. Massa del reagente = 238.050784 amu Difetto di massa = (238.050784 – 237.866993) amu = 0.183791 amu. Energia rilasciata per difetto di massa = Δm×c2 = 171.20 MeV.
3.Calcolare del H per la reazione-2NO2 (g) = n2 (g) + 2O2 (G)
L'entalpia cambia per la reazione data sotto-
2NO (g) = N2 (g) + O2 (g) ΔH = -180.5 KJ NO2 (g) = NO (g) + (1/2) O2 ΔH = 57.06 KJ
Risposta: 2NO (g) = N2 (g) + O2 (g) (2nd reazione× 2) NO2 (g) = NO (g) + (1/2) O2
L'equazione risultante sarà = 2NO2 (g) = n2 (g) + 2O2 (g) Pertanto, la variazione di entalpia di questa reazione è (ΔH) = {-180.5 + (2×57.06)} KJ = -66.38 KJ.
Domande frequenti (FAQ)
Come si può aumentare la velocità di una reazione esotermica?
Risposta: La reazione esotermica o endotermica dipende dalla temperatura. Se la temperatura del mezzo di reazione viene aumentata, l'entità della reazione esotermica aumenterà.
Qual è la differenza tra una reazione esotermica e una endotermica?
| Reazione endotermica | Reazione esotermica |
| La reazione endotermica assorbe energia | La reazione esotermica rilascia energia. |
| La variazione di entalpia (ΔH) è positiva. | La variazione di entalpia (ΔH) è negativa. |
| La diminuzione della temperatura aumenta la velocità della reazione | L'aumento della temperatura favorisce la reazione in avanti. |
Qual è il cambiamento di entropia per una reazione esotermica?
Risposta: Per una reazione esotermica l'entropia dell'ambiente circostante aumenta sempre quando l'energia viene rilasciata dal sistema all'ambiente circostante.
