吸熱反応特性、方程式および例



一 吸熱反応 それは、その周囲から熱や放射線の形でエネルギーを吸収するために行われなければならないということです。常にではありませんが、一般的に、彼らは彼らの環境の温度の低下によって認識することができます。それどころか、彼らは燃える炎によって得られるもののような熱源を必要とします.

エネルギーまたは熱の吸収は、すべての吸熱反応が共通しているものです。その性質、およびそれに伴う変換は、非常に多様です。彼らはどのくらいの熱を吸収する必要がありますか？答えはその熱力学に依存します：反応が自発的に起こる温度.

例えば、最も象徴的な吸熱反応の1つは、氷から液体の水への状態変化です。氷は温度が約0℃に達するまで熱を吸収する必要があります。その温度でその融解は自然になり、氷は完全に融解するまで吸収します.

浜辺などの暑い場所では気温が高いため、氷はより早く熱を吸収します。つまり、より速く溶けます。氷河の融解は、望ましくない吸熱反応の一例です。.

なぜそれがこのように起こるのですか？なぜ氷は熱い固体として提示できないのですか？その答えは、両方の状態における水分子の平均運動エネルギーと、それらが水素結合を介してどのように相互作用するかにあります。.

液体の水の中では、その分子は氷の中よりも運動の自由度が大きく、結晶の中で静止して振動します。動くためには、分子が振動によって氷の中の強い方向性のある水素橋を壊すような方法でエネルギーを吸収しなければなりません。.

このため、氷は熱を吸収して溶けます。 「熱い氷」があるためには、水素橋は0℃をはるかに超える温度で溶けるために異常に強くなければならないでしょう.

索引

  • 1吸熱反応の特徴
    • 1.1ΔH> 0
    • 1.2周囲を冷やす
  • 2つの方程式
  • 3一般的な吸熱反応の例
    • 3.1ドライアイスの蒸発
    • 3.2パンの焼き付けや食べ物の調理
    • 3.3日光浴
    • 3.4大気中の窒素とオゾン生成の反応
    • 3.5水の電気分解
    • 3.6光合成
    • 3.7いくつかの塩の溶液
    • 3.8熱分解
    • 3.9水中の塩化アンモニウム
    • 3.10三硫酸ナトリウム
    • 3.11自動車エンジン
    • 3.12沸騰する液体
    • 3.13卵を調理する
    • 3.14料理を調理する
    • 3.15電子レンジで食べ物を加熱する
    • 3.16ガラス成形
    • 3.17ろうそくの消費量
    • 3.18お湯で洗う
    • 3.19食品などの加熱殺菌
    • 3.20熱による感染との闘い
    • 3.21水分蒸発
  • 4参考文献

吸熱反応の特徴

状態の変化は適切には化学反応ではありません。しかし、同じことが起こります：生成物（液体の水）は反応物（氷）よりも多くのエネルギーを持っています。これが反応または吸熱プロセスの主な特徴です。生成物は反応物よりもエネルギー的です。.

これは本当ですが、製品が必ずしも不安定でなければならないという意味ではありません。そうである場合、吸熱反応は温度または圧力のすべての条件下で自発的であることを止める.

次の化学式を考えます。

A + Q => B

Qは熱を表し、通常はジュール（J）またはカロリー（cal）の単位で表されます。 Aは熱Qを吸収してBに変化するので、吸熱反応であると言われます。したがって、BはAよりも多くのエネルギーを持ち、その変換を達成するのに十分なエネルギーを吸収する必要があります.

上の図からわかるように、AはBよりもエネルギーが小さくなります。Aを吸収する熱量Qは、活性化エネルギー（点線の屋根で紫色の頂上に達するのに必要なエネルギー）を超える量です。 AとBのエネルギー差は、反応のエンタルピー、ΔHとして知られているものです。.

ΔH> 0

生成物は反応物よりもエネルギーがあるので、すべての吸熱反応は前の図と共通しています。したがって、それらの間のエネルギー差ΔHは常に正になります（H製品-H試薬 ＞ ０）。これが本当であるとき、この精力的な必要性を供給するために周囲からの熱またはエネルギーの吸収がなければなりません.

そしてそのような表現はどのように解釈されるのでしょうか。化学反応では、リンクは他の人をつくるためにいつも壊れています。それらを破るためには、エネルギーの吸収が必要です。つまり、吸熱経路です。一方、リンクの形成は安定性を意味するため、発熱ステップです。.

形成された結合が、古い結合を切断するのに必要なエネルギー量に匹敵する安定性を提供しない場合、これは吸熱反応である。試薬内の最も安定した結合の切断を促進するために追加のエネルギーが必要なのはそのためです。.

一方、発熱反応では反対のことが起こります：熱が放出され、ΔHは < 1 (negativo). Aquí los productos son más estables que los reactivos, y el diagrama entre A y B cambia de forma; ahora B se ubica por debajo de A, y la energía de activación es menor.

彼らは周囲を冷やす

すべての吸熱反応に当てはまるわけではありませんが、そのうちのいくつかは周囲の温度を低下させます。これは、吸収された熱がどこかから来るためです。したがって、AとBの変換がコンテナに入れられた場合、それは冷却されるでしょう.

反応がより吸熱性であるほど、容器およびその周囲はより冷たくなる。実際には、いくつかの反応は、あたかも冷蔵庫から出てきたかのように、薄い氷被を形成することさえ可能です.

ただし、この種の反応で周囲を冷やすことはありません。なんで？周囲の熱が不足しているため。つまり、化学式に書かれている必要なQ（J、cal）は得られません。そのため、火や紫外線が入ってくるのはここです.

両方のシナリオ間で小さな混乱が生じる可能性があります。一方では、周囲の熱は反応が自然に進行するのに十分であり、冷却が観察される。他方では、より多くの熱が必要とされ、効率的な加熱方法が使用される。どちらの場合も同じことが起こります。エネルギーが吸収されます.

方程式

吸熱反応に関連する方程式は何ですか？すでに説明したように、ΔHは正である必要があります。それを計算するために、次の化学式が最初に考慮されます。

aA + bB => cC + dD

AとBが反応物質で、CとDが製品です。小文字（a、b、c、およびd）は化学量論係数です。この一般的な反応のΔＨを計算するために、以下の数式が適用される。

ΔH製品情報- ΔH試薬 =ΔHrxn

直接進むことも、別々に計算することもできます。 ΔHの場合製品情報 次の合計を計算する必要があります。

cΔHfC + dΔHfD

ここでΔHf それは反応に関与する各物質の生成エンタルピーです。慣例により、それらの最も安定な形態の物質はΔＨを有する。f= 0例えば、O分子2 とH2, または固体金属、彼らはΔHf= 0.

反応物ΔＨについても同じ計算が行われる。試薬：

ΔHまでfA + bΔHfB

しかし方程式が言うようにΔH試薬 ΔHから減算する必要があります製品情報, その後、前の合計に-1を掛ける必要があります。だからあなたは持っています：

cΔHfC + dΔHfD - （ΔHまで）fA + bΔHfB）

この計算の結果が正数であれば、それは吸熱反応です。そしてそれが否定的なら、それは発熱反応です.

一般的な吸熱反応の例

ドライアイスの蒸発

アイスクリームカートから出る白い蒸気を見た人は誰でも、吸熱性の「反応」の最も一般的な例の1つを目撃しています。.

いくつかのアイスクリームを超えて、ドライアイスと呼ばれる真っ白から切り離されたこれらの蒸気も、もやの効果を生み出すためのシナリオの一部でした。このドライアイスは、温度を吸収し、外圧が昇華し始める前の固体二酸化炭素に他なりません。.

子供の聴衆のための実験はドライアイスでバッグをいっぱいにして密封することでしょう。しばらくすると、COのために膨張してしまいます2 仕事を発生させるか、バッグの内壁を大気圧に押し付けるガス.

パンを焼く、または食べ物を調理する

今では熱による化学変化があるので、パンの焼きは化学反応の一例です。焼きたてのパンの香りがする人は誰でも、吸熱反応が起こっていることを知っています.

生地とそのすべての成分は、パンになり、その典型的な特性を発揮するのに不可欠な、すべての変換を実行するためにオーブンの熱を必要とします.

パンに加えて、台所は吸熱反応の例でいっぱいです。料理人は毎日彼らと取引します。パスタの調理、穀物の軟化、トウモロコシの穀物の加熱、卵の焼き、肉の調味料、ケーキの焼き、お茶の製造、サンドイッチの加熱。これらの各活動は吸熱反応です.

日光浴

見かけほど単純で一般的なことですが、カメやワニなど、特定の爬虫類がとる日光浴は吸熱反応の範疇に入ります。カメは太陽からの熱を吸収して生物の温度を調節します.

太陽がなければ、彼らは暖かく保つために水の熱を保ちます。あなたのタンクや魚飼育用の水槽の水を冷やすことになるもの.

大気中の窒素とオゾン生成の反応

空気は主に窒素と酸素で構成されています。雷雨の間に、窒素原子を一緒にしてN分子内に保持する強い結合を破壊することができるエネルギーが放出されます。2：

N2 + ○2 + Q => 2NO

一方、酸素は紫外線を吸収してオゾンになります。酸素の同素体は、成層圏では非常に有益ですが、地上レベルでの生活に有害です。反応は次のとおりです。

3O2 + v => 2O3

ここで、ｖは紫外線を意味する。その単純な方程式の背後にあるメカニズムはとても複雑です.

水の電気分解

電気分解は、電気的エネルギーを利用してその元素中の分子を分離するかまたは分子を形成する。たとえば、水の電気分解では、水素と酸素の2つのガスが発生します。それぞれ異なる電極にあります。

2H2O => 2H2 + ○2

また、塩化ナトリウムもこれと同じ反応を起こす可能性があります。

2NaCl => 2Na + Cl2

一方の電極には金属ナトリウムが、もう一方の電極には緑色がかった塩素の泡が形成されます。.

光合成

植物や木は、バイオマテリアルを合成するためのエネルギー供給として太陽光を吸収する必要があります。これのために、それは原料としてCOを使用します2 水は、長い一連の工程を経てグルコースや他の糖に変換されます。さらに、葉から放出される酸素が形成されます。.

いくつかの塩の溶液

塩化ナトリウムが水に溶解している場合、容器または容器の外部温度の顕著な変化は認められないだろう。.

塩化カルシウム、CaClなどの塩2, Ｃａイオンの大きな水和の産物として水の温度を上げる2+. 硝酸塩や塩化アンモニウムなどの他の塩、NH4いいえ3 とNH4Cl、水の温度を下げ、その周辺を冷却する.

教室では通常自家製の実験は吸熱反応が何であるかを示すためにこれらの塩のいくつかを溶解して行われます.

温度の低下はNHイオンの水和による4+ それはその塩の結晶配列の溶解に対して有利ではない。その結果、塩は水から熱を吸収してイオンを溶媒和させる。.

これを実証するために通常非常に一般的な別の化学反応は次のとおりです。

Ba（OH）2・8H2O + 2NH4いいえ3 => Ba（NO3）2 + 2NH3 +10H2○

形成された水の量に注意してください。両方の固体を混合することによって、Ｂａ水溶液が得られる（ＮＯ）。3）2, アンモニアの臭いがして、そして文字通り容器の外面を凍らせるそのような温度降下で.

熱分解

最も一般的な熱分解の1つは炭酸水素ナトリウム、NaHCOです3, COを生産する2 そして加熱すると水。炭酸塩を含む多くの固体は、COを放出するために分解する傾向があります。2 そして対応する酸化物。例えば、炭酸カルシウムの分解は以下の通りである。

CaCO3 + Q => CaO + CO2

炭酸マグネシウム、ストロンチウム、バリウムの炭酸塩についても同様です。.

熱分解は燃焼とは異なることに注意することが重要です。前者は着火がないか熱が放出されないのに対し、後者はそうである。すなわち、燃焼は、発生するためにまたは自然発生的に発生するために最初の熱源を必要とするとしても、発熱反応である。.

水中の塩化アンモニウム

試験管内で少量の塩化アンモニウム（NH 4 Cl）を水に溶かすと、管は以前より冷たくなります。この化学反応の間に、熱は環境から吸収されます.

三硫酸ナトリウム

チオ硫酸ナトリウム結晶（Na2S2○3.5時間2O）は、一般にハイポと呼ばれ、水に溶けます、冷却効果が発生します.

車のエンジン

自動車、トラック、トラクター、バスなどのエンジンでガソリンやディーゼルが燃焼すると、機械エネルギーが発生し、それが自動車の流通に使用されます。.

沸騰する液体

液体を熱に入れることで、エネルギーを得て気体状態になります.

卵を調理する

熱が加えられると、卵タンパク質は変性し、通常摂取される固体構造を形成します.

料理をする

一般に、食品の性質を変えるために熱で調理するときはいつも、吸熱反応が起きています.

これらの反応は、とりわけ、食べ物を柔らかくし、可鍛性のある質量を生み出し、それらに含まれる成分を放出させる原因となります。.

電子レンジで食べ物を加熱する

マイクロ波放射によって、食品中の水分子はエネルギーを吸収し、振動し始め、食品の温度を上昇させます。.

成形ガラス

ガラスによる熱の吸収はそれらの接合部をより柔軟にし、それらの形状を容易に変える.

ろうそくの消費量

ろうそくの蝋は炎の熱を吸収して形を変えながら溶けます。.

お湯で洗う

鍋や衣服など、グリースで汚れているものをきれいにするためにお湯を使うとき、グリースはより液体になり、より簡単に取り除けます.

食品その他の加熱殺菌

物体や食べ物を加熱するとき、それらに含まれる微生物も温度を上昇させます。.

大量の熱が供給されると、微生物細胞の内部で反応が起こります。結合の切断やタンパク質の変性など、これらの反応の多くは微生物を殺すことになります.

熱による感染症との闘い

熱が現れるとき、それは体が感染を引き起こし、病気を発生させるバクテリアやウイルスを殺すのに必要な熱を作り出すからです.

発生した熱が高く熱が高いと、体の細胞も影響を受け、死に至る危険性があります。.

水の蒸発

水が蒸発して水蒸気に変わるとき、それは周囲から受ける熱によるものです。熱エネルギーが水の各分子によって受け取られると、その振動エネルギーはそれが自由に動くことができる点まで増加し、蒸気を生成します。.

参考文献

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