واکنش ها می توانند انرژی را به شکل گرما تولید یا مصرف کنند. برای آشنایی با نحوه تشخیص واکنش‌های گرمازا و گرمازا، ارتباط آنها با سایر مفاهیم شیمی و مشاهده نمونه‌های عملی، ادامه مطلب را بخوانید!

موضوعات مرتبط

تعاریف گرمازا و گرمازا

واکنش گرماگیر چیست؟ واکنش‌های گرماگیر انرژی را از محیط اطراف خود جذب می‌کنند، زیرا انرژی محصولات بیشتر از واکنش‌دهنده‌ها است.

واکنش گرمازا چیست؟ واکنش‌های گرمازا انرژی را به محیط اطراف خود آزاد می‌کنند، زیرا انرژی محصولات کمتر از واکنش‌دهنده‌ها است. همانطور که در زیر مشاهده می کنید، می توانید با استفاده از نمودار انرژی واکنش به صورت بصری به این موضوع فکر کنید:

یک واکنش از هر نوع نشان داده شده است که در آن واکنش دهنده های A و B به محصول C تبدیل می شوند. اگر انرژی C بیشتر از انرژی A و B باشد، واکنش گرماگیر است و انرژی خالص جذب می شود. . از طرف دیگر، اگر C انرژی کمتری نسبت به A و B داشته باشد، واکنش گرمازا است و انرژی خالص آزاد می شود. این تغییر خالص در انرژی، آنتالپی واکنش نامیده می شود.

برای ایجاد واکنش گرمازا، باید گرما را به سیستم اضافه کنیم، در غیر این صورت انرژی کافی برای تشکیل محصول C وجود نخواهد داشت. برای ایجاد واکنش گرمازا، باید گرما را از سیستم خارج کنیم، در غیر این صورت خیلی زیاد خواهد شد. پر انرژی برای تشکیل C.

اگر یک واکنش معکوس انجام دهیم، از C شروع کنیم و واکنش معکوس را به A و B انجام دهیم، آنگاه نوع واکنش برعکس خواهد بود. اگر A + B → C گرمازا باشد، واکنش معکوس آن C → A + B گرمازا خواهد بود و بالعکس.

نمونه های واکنش گرماگیر و گرمازا

واکنش های گرمازا و گرمازا در همه جا وجود دارد، حتی زمانی که ما متوجه تغییر درجه حرارت آنها نمی شویم. در زیر چند نمونه از هر نوع واکنش آورده شده است.

واکنش های گرمازا

رسوب استات سدیم

برخی از انواع قابل استفاده مجدد گرمکن دست حاوی محلول فوق اشباع استات سدیم است. وقتی بسته را خم می‌کنید، قطعات ریز فلز به استات سدیم اجازه می‌دهند تا “هسته” شود یا شروع به تشکیل کریستال کند. تشکیل و رشد آن کریستال ها یک فرآیند گرمازا است، بنابراین گرم کننده های دست را گرم می کند.

زنگ زدگی

اکسیداسیون فلز آهن برای تشکیل اکسید آهن یا زنگ زدگی نیز یک فرآیند گرمازا است! معمولاً متوجه این امر دشوار است ، زیرا هیچ کس به دمای فلز زنگ زده توجه نمی کند. با این حال، این واکنش در یک نسخه یکبار مصرف از گرمکن های دستی ذکر شده در بالا استفاده می شود. در این نسخه، بیرون آوردن گرمکن ها از بسته بندی، پودر آهن را در معرض هوا قرار می دهد و واکنش زنگ زدگی باعث گرم شدن آنها می شود. این از نظر فنی نوعی احتراق است که در بخش بعدی می توانید در مورد آن بیشتر بدانید!

احتراق

واکنش های احتراق گرمازا هستند. به همین دلیل است که سوزاندن سوخت مانند چوب یا گاز گرمایی می دهد که خانه (یا گروهی از کمپینگ ها) را گرم نگه می دارد. چیزی که هنگام نشستن در نزدیکی آتش سوزی احساس می کنید، گرمای آزاد شده توسط واکنش احتراق است.

توجه: یک اشتباه رایج این است که فکر می کنیم به دلیل مقدار کمی گرما لازم است شروع کنید یک واکنش احتراق (به زدن یک کبریت فکر کنید) که باعث می شود احتراق گرماگیر شود. برای غلبه بر آن نیاز به گرمای ورودی دارد انرژی فعال سازی از واکنش هنگامی که این مقدار کمی گرما فراهم شد، واکنش گرما را به طور کلی آزاد می کند. به همین دلیل است که نیازی نیست دائماً به آتش کمپ خود گرما اضافه کنید تا آن را ادامه دهید!

انحلال NaOH

هیدروکسید سدیم، یک باز قوی، و اسید سولفوریک، یک اسید قوی، هر دو به شدت با آب برهمکنش می‌کنند و هنگام حل شدن، گرمای زیادی آزاد می‌کنند. به همین دلیل است که شیمیدان ها همیشه اسیدها و بازهای غلیظ را به آب اضافه می کنند و هرگز برعکس. اگر به یکی از این مواد شیمیایی آب اضافه کنید، می توانند مقدار خطرناکی گرما آزاد کنند.

واکنش های گرماگیر

انحلال NaCl

انحلال کلرید سدیم، نمک خوراکی معمولی، یک فرآیند گرماگیر است. یعنی اگر آن را در آب حل کنید، به دلیل انرژی جذب شده توسط حلالیت یون ها، آب کمی سردتر می شود. این در مورد بسیاری از نمک های دیگر از جمله کلرید پتاسیم (KCl) و بی کربنات سدیم (NaHCO) صادق است.₃ یا جوش شیرین). با این حال، لزوماً برای همه نمک ها صادق نیست. بسته به ماده ای که در آن حل می شود، انحلال می تواند گرماگیر و گرمازا باشد!

هیدرولیز

هیدرولیز نوعی واکنش است که شامل بسیاری از واکنش های بیوشیمیایی و آلی است. در یک واکنش هیدرولیز، یک مولکول آب با پیوندی در یک مولکول واکنش می دهد تا مولکول را به دو تکه تقسیم کند. این یک فرآیند گرماگیر است، بنابراین برای انجام واکنشی مانند این در آزمایشگاه، ممکن است مجبور باشید فلاسک واکنش را گرم کنید.

دناتوره شدن پروتئین

وقتی یک تخم مرغ را می جوشانید یا گوشت را می پزید، باعث “دناتوره شدن” یا باز شدن مولکول های پروتئین در این غذاها می شوید. این بدان معناست که فرآیند دناتوره‌سازی گرماگیر است، زیرا باید انرژی گرمایی را به جای آزاد کردن آن جذب کند.

اتصالات

اصل Le Chatelier به ما اجازه می دهد تا واکنش دهنده ها یا محصولات یک واکنش را با استفاده از دما ترجیح دهیم. اگر ما افزایش دادن در دما، یک واکنش گرماگیر بیشتر به سمت تکمیل پیش می رود، زیرا انرژی حرارتی اضافی را که ما فراهم می کنیم مصرف می کند. اگر واکنش گرمازا باشد، نیاز داریم نزول کردن درجه حرارت به نفع محصولات است، زیرا واکنش تولید گرما می کند. افزایش دما برای واکنش‌های گرمازا، یا کاهش دما برای واکنش‌های گرمازا، با فرض برگشت‌پذیر بودن واکنش‌ها، باعث می‌شود واکنش به عقب برگردد.