Эндотермик урвал гэж юу вэ?
Эндотермик урвал нь бага сургуулиас эхлээд коллеж хүртэлх шинжлэх ухааны хичээлүүдэд байнга гардаг химийн чухал ойлголт юм. Энгийнээр хэлбэл, эндотермик урвал гэдэг нь хүрээлэн буй орчноос дулааны энерги (илчлэг)-ийг шингээдэг химийн урвал юм. Үүний үр дүнд урвалын эргэн тойрон дахь орчин ихэвчлэн илүү сэрүүн байдаг. Энгийн сонсогдож болох ч эндотермик урвалын ард байгаа үйл явц нь бөөмсийн түвшинд энергийн өөрчлөлтийг хамардаг бөгөөд энтальпи, химийн холбоо, энергийн тэнцвэрийн тухай ойлголттой нягт холбоотой байдаг.
Эндотермик урвалыг ойлгох нь
"Эндотермик" гэсэн нэр томъёо нь "дотор" гэсэн утгатай "эндо" болон "дулаан" гэсэн утгатай "термик" гэсэн үгсээс гаралтай. Тиймээс эндотермик урвалыг системд дулаан "шахдаг" урвал гэж тодорхойлж болно. Термодинамикийн хүрээнд систем нь урвалд орж буй бодис бол хүрээлэн буй орчин нь системийн гаднах бүх зүйл (хүрээлэн буй агаар, сав, хүрч буй гар гэх мэт) юм.
Эндотермик урвалын үед дулааны энерги нь хүрээлэн буй орчноос систем рүү шилжиж, системийн энергийг нэмэгдүүлдэг. Байгаль орчин дулаанаа алдах үед түүний температур буурч болно. Үүний нийтлэг жишээ бол гэмтлийн үед анхны тусламж үзүүлэхэд ашигладаг шууд хүйтэн уут юм. Уут идэвхжих үед эндотермик урвал явагдаж, хүрээлэн буй орчноос дулааныг шингээж, хүйтэн мэдрэмж төрүүлдэг.
Эндотермик урвалын шинж чанарууд
Эндотермик урвалыг танихад туслах хэд хэдэн шинж чанар байдаг:
1. Байгаль орчноос дулааныг шингээнэ
Урвал явагдахын тулд энергийн оролт шаардлагатай.
2. Орчны температур буурна
Хэрэв урвалыг задгай саванд хийж эсвэл мэдрэгдэж байвал урвалын эргэн тойрон дахь хэсэг илүү сэрүүн мэдрэгддэг.
3. Энтальпийн өөрчлөлт эерэг байна (ΔH > 0)
Термохимийн тэгшитгэлд эндотермик урвалууд нь систем энерги авдаг тул эерэг энтальпийн утгатай байдаг.
4. Бүтээгдэхүүнүүд нь урвалжуудаас илүү өндөр энергитэй байдаг.
Шингээсэн энерги нь бүтээгдэхүүнд химийн энерги хэлбэрээр хадгалагддаг.
Эндотермик урвал ба энтальпи (ΔH)
Химийн ухаанд тогтмол даралттай үед дулааны өөрчлөлтийг ихэвчлэн энтальпи (H)-ээр авч үздэг. Урвалын энтальпи өөрчлөлтийг дараах байдлаар бичнэ.
ΔH = H_бүтээгдэхүүн − H_урвалжлагч
Эндотермик урвалын үед бүтээгдэхүүнүүд нь урвалжуудаас илүү их энерги хадгалдаг тул:
H_бүтээгдэхүүн > H_урвалжлагч → ΔH эерэг
Энэ нь урвал нь бүтээгдэхүүн үүсгэхийн тулд гадны энергийн оролт шаарддаг гэсэн үг юм. Гэсэн хэдий ч эндотермик урвал нь заавал "болж чадахгүй" гэсэн үг биш гэдгийг ойлгох нь чухал юм. Дулаан, гэрэл эсвэл цахилгаан гэх мэт хангалттай эрчим хүчний эх үүсвэр байгаа л бол зарим эндотермик урвал явагдаж болно.
Эндотермик урвал яагаад дулааныг шингээдэг вэ?
Яагаад гэдгийг ойлгохын тулд бид химийн холбоо үүсэх болон тасрах үйл явцыг авч үзэх хэрэгтэй. Ерөнхийдөө:
– Холбоосыг таслахад энерги (эндотермик) шаардлагатай.
– Холбоос үүсгэх нь энерги ялгаруулдаг (экзотермик).
Урвалд холбоо үргэлж тасарч, шинэ холбоо үүсдэг. Хэрэв урвалд орогч бодисуудын холбоог таслахад шаардагдах энерги нь бүтээгдэхүүн дэх холбоо үүсэх явцад ялгарч буй энергиэс их байвал урвалыг эндотермик гэж үзнэ. Энэхүү энергийн зөрүү нь орчноос дулаан хэлбэрээр шингээгддэг.
Өдөр тутмын амьдрал дахь эндотермик урвалын жишээнүүд
Эндотермик урвалууд зөвхөн лабораторид явагдаад зогсохгүй бидний эргэн тойронд ч бас байдаг. Энд зарим нийтлэг жишээг дурдъя:
1. Фотосинтез
Фотосинтез нь эндотермик урвалын сонгодог жишээ юм, учир нь энэ нь нарны гэрлийн энергийг шаарддаг. Энгийнээр хэлбэл:
6CO₂ + 6H₂O + энерги (гэрэл) → C₆H₁₂O₆ + 6O₂
Ургамал нь гэрлийн энергийг шингээж, глюкозод хадгалагддаг химийн энерги болгон хувиргадаг.
2. Аммонийн нитратыг усанд уусгах нь
Аммонийн нитрат (NH₄NO₃)-ийг ихэвчлэн хүйтэн шахалтанд ашигладаг. Ууссан үед хүрээлэн буй орчноос дулааныг шингээж, температурыг бууруулдаг.
3. Кальцийн карбонатын задрал (CaCO₃)
Цементийн үйлдвэрт эсвэл шохойн үйлдвэрлэлд шохойн чулууг халаахад дараах урвал явагдана.
CaCO₃ (s) + дулаан → CaO (s) + CO₂ (г)
Энэ нь тасралтгүй халаалт шаарддаг тул энэ урвал нь эндотермик юм.
4. Мөс хайлах ба усны ууршилт
Бүх эндотермик процессууд химийн урвал биш; физик өөрчлөлтүүд нь эндотермик байж болно. Хайлж буй мөс нь хүрээлэн буй орчноос дулааныг шингээдэг бөгөөд ууршиж буй ус ч мөн адил. Ийм учраас хөлсний ууршилт нь биеийг хөргөдөг: арьснаас гарах дулааныг шингээж, усыг уур болгон хувиргадаг.
Эндотермик ба экзотермик урвалын ялгаа
Илүү тодорхой болгохын тулд товч харьцуулалт энд байна:
– Эндотермик: дулааныг шингээдэг, ΔH эерэг, орчин хөрдөг, бүтээгдэхүүний энерги өндөр байдаг.
– Экзотермик: дулаан ялгаруулдаг, ΔH сөрөг, орчин дулаардаг, бүтээгдэхүүний энерги бага байдаг.
Амархан танигдах экзотермикийн жишээнд мод эсвэл түлш шатаах, хүчил-суурь саармагжуулах тодорхой урвал, эсийн амьсгал (эрчим хүч үйлдвэрлэхийн тулд глюкозыг задлах) орно.
Эндотермик урвалын энергийн диаграмм
Эрчим хүчний диаграммд эндотермик урвалууд ихэвчлэн дараах байдлаар харагддаг.
– Урвалж бодисууд нь энергийн түвшин багатай байдаг.
- Бүтээгдэхүүн нь илүү өндөр эрчим хүчний түвшинд байдаг.
– Урвал үргэлжлэхийн тулд идэвхжүүлэлтийн энергийн “толгод”-ыг давах ёстой.
Идэвхжүүлэлтийн энерги нь эндотермик болон экзотермик урвалын аль алинд нь шаардлагатай. Ялгаа нь эндотермик урвал нь зөвхөн идэвхжүүлэлтийн энергийг даван туулахад төдийгүй урвалж бодисуудаас илүү өндөр энергийн бүтээгдэхүүн гаргахад энергийн оролт шаарддагт оршино.
Эндотермик урвалд нөлөөлөх хүчин зүйлс
Эндотермик урвал хэр амархан явагдахад хэд хэдэн хүчин зүйл нөлөөлж болно:
1. Эрчим хүчний эх үүсвэр: урвал үргэлжлэхийн тулд ихэвчлэн дулаан, гэрэл эсвэл цахилгаан шаардлагатай байдаг.
2. Температур: бөөмс нь илүү өндөр кинетик энергитэй байдаг тул температур нэмэгдэх нь урвалын хурдыг хурдасгаж болно.
3. Катализатор: катализатор нь идэвхжүүлэлтийн энергийг бууруулснаар урвалыг хурдасгаж болох боловч ΔH утгыг өөрчлөхгүй.
4. Концентраци ба даралт: тодорхой урвалын үед нөхцөл байдлын өөрчлөлт нь урвалын чиглэл ба хурданд нөлөөлж болно.
Дүгнэлт
Эндотермик урвал гэдэг нь хүрээлэн буй орчноос дулааны энергийг шингээдэг урвал тул хүрээлэн буй орчин сэрүүсэх хандлагатай байдаг. Термодинамикийн хүрээнд энэ урвал нь эерэг ΔH-тэй байдаг бөгөөд энэ нь бүтээгдэхүүнүүд нь урвалж бодисуудаас илүү их энерги хадгалдаг гэсэн үг юм. Эндотермик урвалын жишээг фотосинтез, аммонийн нитратын уусалт, кальцийн карбонатын задрал, мөс хайлах, усны ууршилт зэрэг физик процессуудаас олж болно.
Эндотермик урвалыг ойлгох нь бидэнд янз бүрийн байгалийн болон технологийн үзэгдлүүдэд энергийн дамжуулалт болон өөрчлөлт хэрхэн явагддагийг харахад тусалдаг. Ургамал нарны энергийг хэрхэн хадгалдагаас эхлээд агшин зуурын шахалт нь биеийг хэрхэн хөргөдөг хүртэл эндотермикийн тухай ойлголт нь бидний өдөр бүр тулгардаг үйл явдлуудад шинжлэх ухааны хүчтэй тайлбар өгдөг.
Хэрэв та хүсвэл би энэ нийтлэлийн сургуулийн блогт зориулсан илүү түгээмэл хэв маягийн хувилбарыг эсвэл томъёо, дадлагын асуултуудтай илүү шинжлэх ухааны хувилбарыг хийж болно.
