Էկզոթերմ և էնդոթերմ ռեակցիաները քննարկող հարցերի օրինակներ

Էկզոթերմ և էնդոթերմիկ ռեակցիաների վերաբերյալ հարցերի օրինակներ

Քիմիական ռեակցիան գործընթաց է, որի ընթացքում մեկ կամ մի քանի նյութեր վերածվում են մեկ կամ մի քանի նոր նյութերի: Այս ռեակցիաները կարելի է հիմնականում բաժանել երկու կատեգորիայի՝ կախված էներգիայի փոփոխություններից՝ էկզոթերմիկ ռեակցիաներ և էնդոթերմիկ ռեակցիաներ: Այս հոդվածում մենք մանրամասն կուսումնասիրենք էկզոթերմիկ և էնդոթերմիկ ռեակցիաների հետ կապված սահմանումները, տարբերությունները, օրինակները և մի շարք խնդիրների լուծման ուղիները:

Էկզոթերմիկ և էնդոթերմիկ ռեակցիաների հասկացումը

Էկզոթերմիկ ռեակցիա
Էկզոթերմիկ ռեակցիան քիմիական ռեակցիայի տեսակ է, որի ընթացքում շրջակա միջավայրում էներգիա է արտազատվում, սովորաբար ջերմության տեսքով: Այս ռեակցիայի ժամանակ արգասիքների էներգիան ավելի ցածր է, քան ռեակտիվների էներգիան, ուստի արտազատվում է ավելորդ էներգիա: Էկզոթերմիկ ռեակցիաների տարածված օրինակներ են վառելիքի այրումը և բջջային շնչառությունը:

Էկզոթերմիկ ռեակցիաների օրինակներ՝

\[ C + O_2 \rightarrow CO_2 + \text{Էներգիա} \]

Վերը նշված հավասարման մեջ ածխածնի (C) այրումը թթվածնի (O\(_2\)) հետ առաջացնում է ածխաթթու գազ (CO\(_2\)) և անջատում է էներգիա ջերմության տեսքով։

Էնդոթերմիկ ռեակցիա
Ի տարբերություն դրա, էնդոթերմիկ ռեակցիան կլանում է էներգիա շրջակա միջավայրից, սովորաբար ջերմության տեսքով: Ռեակտիվ նյութերի էներգիան ավելի ցածր է, քան արգասիքներինը, ուստի ընթանալու համար անհրաժեշտ է արտաքին էներգիա: Էնդոթերմիկ ռեակցիաների տարածված օրինակներ են ֆոտոսինթեզը և ջերմային քայքայումը:

Էնդոթերմիկ ռեակցիաների օրինակներ՝

\[ 6CO_2 + 6H_2O + \text{Էներգիա} \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \]

Ֆոտոսինթեզ, որի ընթացքում ածխաթթու գազը (CO\(_2\)) և ջուրը (H\(_2\)O) արևի լույսի էներգիայի միացմամբ առաջացնում են գլյուկոզա (C\(_6\)H\(_12\)O\(_6\)) և թթվածին (O\(_2\))։

Էկզոթերմիկ և էնդոթերմիկ ռեակցիաների միջև տարբերությունը

Հետևյալը էկզոթերմիկ և էնդոթերմիկ ռեակցիաների միջև հիմնական տարբերություններն են.

1. Էներգիայի փոփոխություններ.
– Էկզոթերմիկ՝ անջատում է էներգիա։
– Էնդոթերմիկ՝ կլանում է էներգիան։

2. Էներգիայի աղբյուրներ՝
– Էկզոթերմիկ՝ էներգիան գալիս է համակարգից։
– Էնդոթերմիկ՝ էներգիան համակարգին ավելանում է դրսից։

3. Էնթալպիա (\(\Դելտա H\)):
– Էկզոթերմիկ՝ \(\Դելտա H\)-ն բացասական է։
– Էնդոթերմիկ՝ \(\Դելտա H\) դրական։

4. Ընդհանուր օրինակներ՝
– Էկզոթերմիկ՝ այրում, բջջային շնչառություն։
– Էնդոթերմիկ՝ ֆոտոսինթեզ, ջերմային քայքայում։

Հարցերի և քննարկման նմուշներ

Ստորև բերված են հարցերի և քննարկումների մի քանի օրինակներ՝ էկզոթերմ և էնդոթերմ ռեակցիաները ավելի խորը հասկանալու համար։

Օրինակ՝ խնդիր 1 (Էկզոթերմիկ ռեակցիա)

Հարց. Մեթանի (\( CH_4 \)) այրումը էկզոթերմ ռեակցիայի օրինակ է: Պարզ ռեակցիայի հավասարումը հետևյալն է.

\[ CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O + \text{Էներգիա} \]

Հաշվարկեք էնթալպիայի փոփոխությունը (\(\Դելտա H\)), եթե ռեակտիվների և արգասիքների կապի էներգիաները հետևյալն են՝

– Կապի էներգիա \(CH_4 \) = 1640 կՋ/մոլ
– Կապի էներգիա \(O_2 \) = 994 կՋ/մոլ
– Կապի էներգիա \(CO_2 \) = 1592 կՋ/մոլ
– Կապի էներգիա \(2H_2O \) = 1856 կՋ/մոլ

Քննարկում.

Ռեակտիվների ընդհանուր էներգիան՝

\[ E_{\text{ռեակտիվ նյութեր}} = E_{CH_4} + 2 անգամ E_{O_2} = 1640 + 2 անգամ 994 = 2628 \text{ կՋ/մոլ} \]

Արտադրանքի ընդհանուր էներգիան՝

\[ E_{\text{արտադրանք}} = E_{CO_2} + 2 անգամ E_{H_2O} = 1592 + 1856 = 3448 \text{ կՋ/մոլ} \]

Էնթալպիայի փոփոխություն (\(\Դելտա H\)):

\[ \Դելտա H = E_{\text{արտադրանք}} – E_{\text{ռեակտիվ}} = 3448 – 2628 = 820 \text{ կՋ/մոլ} \]

Քանի որ սա էկզոթերմ ռեակցիա է, էներգիա կազատվի, ուստի \(\Դելտա H\)-ն բացասական կլինի։

\[ \Դելտա H \մոտավորապես -820 \text{ կՋ/մոլ} \]

Օրինակ՝ խնդիր 2 (Էնդոթերմիկ ռեակցիա)

Հարց. Կալցիումի կարբոնատի (\(CaCO_3 \)) քայքայումը կալցիումի օքսիդի (\(CaO \)) և ածխաթթու գազի (\(CO_2 \)) էնդոթերմիկ ռեակցիա է, որը ներկայացված է հետևյալ կերպ.

\[ CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2 \]

Եթե ​​1 մոլ \(CaCO_3 \)-ը քայքայելու համար անհրաժեշտ է 178 կՋ էներգիա, հաշվարկեք էնթալպիայի փոփոխությունը (\(\Delta H\)):

Քննարկում.

Քանի որ ռեակցիայի տեղի ունենալու համար համակարգին պետք է ավելացվի էներգիա, սա էնդոթերմիկ ռեակցիա է։ Հետևաբար, \(\Դելտա H\)-ն դրական կլինի և հավասար կլինի ավելացված էներգիային։

\[ \Դելտա H = +178 \text{ կՋ/մոլ} \]

Օրինակ՝ հարց 3 (ռեակցիայի նույնականացում)

Հարց՝ Որոշեք, թե հետևյալ ռեակցիան էկզոթերմ է, թե՝ էնդոթերմ։

1. \[ 2H_2 + O_2 \աջ սլաք 2H_2O + \text{Էներգիա} \]
2. \[ NH_4NO_3 + \text{Էներգիա} \rightarrow NH_4^+ + NO_3^- \]

Քննարկում.

1. Այս ռեակցիան էկզոթերմիկ ռեակցիա է, քանի որ այն առաջացնում է ջուր (H2O) և անջատում էներգիա (ջերմություն): Ջրածնի այրման ռեակցիան էկզոթերմիկ ռեակցիայի տարածված օրինակ է:

2. Այս ռեակցիան էնդոթերմիկ ռեակցիա է, քանի որ այն կլանում է էներգիա՝ ամոնիումի նիտրատը (NH\(_4\)NO\(_3\)) քայքայելու համար՝ ամոնիումի իոնների (NH\(_4^+\)) ​​և նիտրատ իոնների (NO\(_3^-\)) քայքայելու համար։ Սա փուլային փոփոխության կամ քիմիական քայքայման տարածված օրինակ է, որը պահանջում է էներգիայի կլանում։

Եզրակացություն

Էկզոթերմ և էնդոթերմ ռեակցիաները կարևոր դեր են խաղում բազմաթիվ քիմիական պրոցեսներում և գործնական իրական աշխարհում կիրառություններում: Էկզոթերմ ռեակցիաները արտանետում են օգտագործելի էներգիա, մինչդեռ էնդոթերմ ռեակցիաները պահանջում են շրջակա միջավայրի էներգիա: Երկուսի միջև հիմնարար տարբերությունների հասկացումը կարևոր է այս հասկացությունները գիտության և ճարտարագիտության մեջ կիրառելու համար: Վերոնշյալ խնդիրների քննարկումը պետք է օգնի պարզաբանել, թե ինչպես նույնականացնել և հաշվարկել էներգիայի փոփոխությունները այս երկու տեսակի ռեակցիաներում: