Endotermik reaksiya nədir?
Endotermik reaksiyalar kimyada ibtidai məktəbdən kollecə qədər elm dərslərində tez-tez rast gəlinən vacib bir anlayışdır. Sadə dillə desək, endotermik reaksiya ətraf mühitdən istilik enerjisini (kalori) udan kimyəvi reaksiyadır. Nəticədə, reaksiya ətrafındakı mühit adətən daha sərin hiss olunur. Sadə səslənsə də, endotermik reaksiyanın arxasındakı proses hissəciklər səviyyəsində enerji dəyişikliklərini əhatə edir və entalpiya, kimyəvi rabitə və enerji balansı anlayışları ilə sıx bağlıdır.
Endotermik Reaksiyaları Anlamaq
"Endotermik" termini "daxili" mənasını verən "endo" və "istilik" mənasını verən "termik" sözlərindən gəlir. Buna görə də, endotermik reaksiya sistemə istilik "vuran" reaksiya kimi təyin edilə bilər. Termodinamika kontekstində sistem reaksiya verən maddə, ətraf mühit isə sistem xaricindəki hər şeydir (ətrafdakı hava, qab, toxunan əl və s.).
Endotermik reaksiyada istilik enerjisi ətraf mühitdən sistemə ötürülür və sistemin enerjisini artırır. Ətraf mühit istiliyi itirdikcə onun temperaturu düşə bilər. Buna ümumi bir nümunə, zədələnmə halında ilk yardım üçün istifadə edilən ani soyuq paketdir. Paket aktivləşdirildikdə, ətraf mühitdən istiliyi udan endotermik reaksiya baş verir və soyuqluq hissi yaradır.
Endotermik Reaksiyaların Xüsusiyyətləri
Endotermik reaksiyaları tanımağa kömək edə biləcək bir neçə xüsusiyyət var:
1. Ətraf mühitdən istiliyi udur
Reaksiyaların baş verməsi üçün enerji girişi tələb olunur.
2. Ətraf mühitin temperaturu azalır
Əgər reaksiya açıq qabda aparılırsa və ya hiss olunursa, reaksiyanın ətrafındakı sahə daha sərin hiss olunur.
3. Entalpiya dəyişikliyi müsbətdir (ΔH > 0)
Termokimyəvi tənliklərdə endotermik reaksiyalar müsbət entalpiya dəyərinə malikdir, çünki sistem enerji alır.
4. Məhsullar reaktivlərdən daha yüksək enerjiyə malikdir.
Udulmuş enerji məhsulda kimyəvi enerji kimi saxlanılır.
Endotermik Reaksiyalar və Entalpiya (ΔH)
Kimyada sabit təzyiqdə istilik dəyişiklikləri tez-tez entalpiya (H) vasitəsilə müzakirə olunur. Reaksiyanın entalpiya dəyişməsi aşağıdakı kimi yazılır:
ΔH = H_məhsulu − H_reaktiv
Endotermik reaksiyada, məhsullar reaktivlərdən daha çox enerji saxladığı üçün:
H_məhsulu > H_reaktiv → ΔH müsbət
Bu o deməkdir ki, reaksiya məhsulların əmələ gəlməsi üçün xarici enerji girişi tələb edir. Bununla belə, endotermik reaksiyaların mütləq onların "baş verə bilməyəcəyi" anlamına gəlmədiyini başa düşmək vacibdir. Bəzi endotermik reaksiyalar istilik, işıq və ya elektrik kimi kifayət qədər enerji mənbəyi olduğu müddətcə baş verə bilər.
Endotermik reaksiyalar niyə istiliyi udur?
Bunun səbəbini anlamaq üçün kimyəvi rabitələrin əmələ gəlməsi və qırılması prosesinə nəzər salmalıyıq. Ümumiyyətlə:
– Bağlantıları qırmaq üçün enerji tələb olunur (endotermik).
– Bağlantıların əmələ gəlməsi enerjinin ayrılmasına səbəb olur (ekzotermik).
Reaksiyada rabitələr həmişə qırılır və yeni rabitələr əmələ gəlir. Reaktivlərdəki rabitələri qırmaq üçün tələb olunan enerji, məhsullardakı rabitələrin əmələ gəlməsi zamanı ayrılan enerjidən çoxdursa, reaksiya endotermik sayılır. Bu enerji fərqi ətraf mühitdən istilik kimi udulur.
Gündəlik Həyatda Endotermik Reaksiyaların Nümunələri
Endotermik reaksiyalar yalnız laboratoriyada deyil, həm də ətrafımızda baş verir. Budur, bəzi ümumi nümunələr:
1. Fotosintez
Fotosintez endotermik reaksiyanın klassik nümunəsidir, çünki onun baş verməsi üçün günəş işığının enerjisi tələb olunur. Sadə dillə desək:
6CO₂ + 6H₂O + enerji (işıq) → C₆H₁₂O₆ + 6O₂
Bitkilər işıq enerjisini udur və onu qlükozada saxlanılan kimyəvi enerjiyə çevirir.
2. Ammonium nitratın suda həll olması
Ammonium nitrat (NH₄NO₃) tez-tez ani soyuq kompreslərdə istifadə olunur. Həll olduqda, ətraf mühitdən istiliyi udur və temperaturu aşağı salır.
3. Kalsium karbonatının (CaCO₃) parçalanması
Əhəng daşı sement sənayesində və ya sönməmiş əhəng istehsalında qızdırıldıqda aşağıdakı reaksiya baş verir:
CaCO₃ (s) + istilik → CaO (s) + CO₂ (q)
Davamlı qızdırma tələb etdiyi üçün bu reaksiya endotermikdir.
4. Buzun əriməsi və suyun buxarlanması
Bütün endotermik proseslər kimyəvi reaksiyalar deyil; fiziki dəyişikliklər də endotermik ola bilər. Əriyən buz ətraf mühitdən istiliyi udur, buxarlanan su da belədir. Buna görə tərin buxarlanması bədəni soyudur: dəridən gələn istilik suyu buxara çevirmək üçün udulub.
Endotermik və ekzotermik reaksiyalar arasındakı fərqlər
Daha aydın olmaq üçün qısa bir müqayisə aparaq:
– Endotermik: istiliyi udur, ΔH müsbətdir, mühit soyuyur, məhsul enerjisi daha yüksəkdir.
– Ekzotermik: istilik yayır, ΔH mənfidir, ətraf mühit isinir, məhsul enerjisi daha aşağıdır.
Asanlıqla tanınan ekzotermiklərə misal olaraq odun və ya yanacağın yandırılması, müəyyən turşu-qələvi neytrallaşdırma reaksiyaları və hüceyrə tənəffüsünü (enerji istehsal etmək üçün qlükozanın parçalanması) göstərmək olar.
Endotermik Reaksiya Enerji Diaqramı
Enerji diaqramlarında endotermik reaksiyalar adətən aşağıdakıları göstərir:
– Reaktivlər daha aşağı enerji səviyyəsindədir.
– Məhsul daha yüksək enerji səviyyəsindədir.
– Reaksiyanın davam etməsi üçün keçməli olan aktivləşmə enerjisi “təpəsi” var.
Aktivləşdirmə enerjisi həm endotermik, həm də ekzotermik reaksiyalar üçün tələb olunur. Fərq ondadır ki, endotermik reaksiyalar yalnız aktivləşdirmə enerjisini aşmaq üçün deyil, həm də reaktivlərdən daha yüksək enerji məhsulu əldə etmək üçün enerji girişi tələb edir.
Endotermik Reaksiyalara Təsir Edən Faktorlar
Endotermik reaksiyanın nə qədər asanlıqla baş verdiyinə bir neçə amil təsir göstərə bilər:
1. Enerji mənbəyi: reaksiyanın davam etməsi üçün çox vaxt istilik, işıq və ya elektrik enerjisi tələb olunur.
2. Temperatur: hissəciklərin kinetik enerjisi daha yüksək olduğu üçün temperaturun artması reaksiya sürətini sürətləndirə bilər.
3. Katalizator: katalizator ΔH dəyərini dəyişdirməsə də, aktivləşmə enerjisini azaltmaqla reaksiyanı sürətləndirə bilər.
4. Konsentrasiya və təzyiq: müəyyən reaksiyalarda şəraitdəki dəyişikliklər reaksiyanın istiqamətinə və sürətinə təsir göstərə bilər.
Nəticə
Endotermik reaksiya ətraf mühitdən istilik enerjisini udan reaksiyadır, buna görə də ətraf mühit soyumağa meyllidir. Termodinamika çərçivəsində bu reaksiya müsbət ΔH-yə malikdir, yəni məhsullar reaktivlərdən daha çox enerji saxlayır. Endotermik reaksiyalara fotosintezdə, ammonium nitratın həllində, kalsium karbonatın parçalanmasında və buzun əriməsi və suyun buxarlanması kimi fiziki proseslərdə rast gəlinir.
Endotermik reaksiyaları anlamaq, müxtəlif təbii və texnoloji hadisələrdə enerji ötürülməsinin və dəyişikliklərinin necə əmələ gəldiyini görməyə kömək edir. Bitkilərin günəş enerjisini necə saxlamasından tutmuş ani kompreslərin bədəni necə soyumasına qədər endotermik anlayışı hər gün qarşılaşdığımız hadisələr üçün güclü elmi izahat verir.
İstəsəniz, bu məqalənin məktəb bloqları üçün daha populyar bir üslubda və ya düsturlar və təcrübə sualları ilə tamamlanan daha elmi bir versiyasını da hazırlaya bilərəm.
