흡열 반응 특성, 방정식 및 예



하나 흡열 반응 열이나 방사선의 형태로 그 주변으로부터 에너지를 흡수해야만하는 일입니다. 일반적으로, 항상 그런 것은 아니지만, 환경에서의 온도 강하로 인식 될 수 있습니다. 또는 반대로, 그들은 불타는 화염으로 얻은 것과 같은 열원이 필요합니다..

에너지 또는 열의 흡수는 모든 흡열 반응이 공통으로 갖는 것입니다. 이와 관련된 변화뿐만 아니라 변화의 본질은 매우 다양합니다. 그들은 얼마나 열을 흡수해야합니까? 답은 열역학에 따라 달라집니다. 즉, 반응이 자발적으로 발생하는 온도.

예를 들어, 가장 상징적 인 흡열 반응 중 하나는 얼음 상태에서 액체 상태로의 상태 변화입니다. 얼음은 온도가 약 0 ° C에 도달 할 때까지 열을 흡수해야합니다. 그 온도에서 용융이 자발적으로 일어나고 얼음은 완전히 녹을 때까지 흡수됩니다.

해변가와 같은 뜨거운 공간에서는 온도가 높아지고 얼음이 더 빨리 열을 흡수합니다. 즉, 더 빠른 속도로 녹습니다. 빙하의 녹는 것은 바람직하지 않은 흡열 반응의 한 예이다..

왜 이런 식으로 발생합니까? 왜 얼음을 뜨거운 고체로 제시 할 수 없습니까? 그 해답은 두 상태의 물 분자의 평균 운동 에너지에 있으며, 수소 결합을 통해 서로 어떻게 상호 작용하는지.

액체 물에서 분자는 얼음보다 운동의 자유가 크며, 결정에서 정지 상태로 진동합니다. 움직이기 위해서, 분자들은 진동이 얼음 속의 강한 방향성 수소 다리를 깨는 방식으로 에너지를 흡수해야한다..

이러한 이유로 얼음은 열을 흡수하여 녹습니다. "뜨거운 얼음"이 있기 위해서는 수소 교량이 비정상적으로 강하고 0 ° C보다 높은 온도에서 녹아야합니다.

색인

  • 1 흡열 반응의 특성
    • 1.1 ΔH> 0
    • 1.2 주변 환경 차가움
  • 2 개의 방정식
  • 3 일반적인 흡열 반응의 예
    • 3.1 드라이 아이스의 증발
    • 3.2 빵 굽기 또는 음식 조리
    • 3.3 일광욕
    • 3.4 대기 질소와 오존 형성의 반응
    • 3.5 물 전기 분해
    • 3.6 광합성
    • 3.7 일부 소금 용액
    • 3.8 열분해
    • 3.9 수 중 염화 암모늄
    • 3.10 트리오 황산나트륨
    • 3.11 자동차 엔진
    • 3.12 끓는 액체
    • 3.13 계란 요리
    • 3.14 음식 조리
    • 3.15 전자 레인지에서 음식물 가열하기
    • 3.16 유리 성형
    • 3.17 초의 소비
    • 3.18 뜨거운 물로 청소하기
    • 3.19 식품 및 기타 대상물의 가열 살균
    • 3.20 열병으로 인한 싸움
    • 3.21 수분 증발
  • 4 참고

흡열 반응의 특성

국가의 변화는 적절하게 화학 반응이 아닙니다. 그러나 똑같은 일이 일어납니다 : 제품 (액체 물)은 반응물 (얼음)보다 더 많은 에너지를 가지고 있습니다. 이것은 반응 또는 흡열 과정의 주요 특징입니다 : 생성물은 반응물보다 더 에너지가 있습니다.

이것이 사실 임에도 불구하고 제품이 반드시 불안정해야한다는 것을 의미하지는 않습니다. 그것이있는 경우, 흡열 반응은 온도 또는 압력의 모든 조건 하에서 자발적으로 멈춘다.

다음의 화학 반응식을 고려하십시오.

A + Q => B

여기서 Q는 열을 나타내며, 보통 joule (J) 또는 calories (cal) 단위로 표시됩니다. A가 열 Q를 흡수하여 B로 변환되기 때문에, 그것은 흡열 반응이라고한다. 따라서 B는 A보다 더 많은 에너지를 가지며 변환을 달성하기에 충분한 에너지를 흡수해야합니다.

상부 도면에 도시 된 바와 같이, 열 Q 량이는 (점선 에너지 보압 옥상에 도달하는 데 필요한) 활성화 에너지를 극복되도록 흡수 된 B.보다 낮은 에너지를 갖는다. A와 B 사이의 에너지 차이는 반응의 엔탈피로 알려진 ΔH.

ΔH> 0

생성물이 반응물보다 더 에너지 적이기 때문에 모든 흡열 반응은 공통적으로 이전의 다이어그램을가집니다. 따라서 이들 사이의 에너지 차이 ΔH는 항상 양 (H제품-H시약 > 0). 이것이 사실 일 때,이 정력적인 필요를 공급하기 위해 주변으로부터 열이나 에너지를 흡수해야합니다..

그런 표현은 어떻게 해석됩니까? 화학 반응에서 링크는 항상 다른 것들을 생성하기 위해 끊어집니다. 그들을 깨뜨리기 위해서는 에너지 흡수가 필요합니다. 즉, 그것은 흡열 통로입니다. 한편, 링크의 형성은 안정성을 의미하므로 발열 단계이다.

형성된 결합이 오래된 결합을 끊는 데 필요한 에너지 양과 비교할 때 안정성을 제공하지 못하면 이것은 흡열 반응입니다. 이것이 시약에서 가장 안정한 결합의 파괴를 촉진하기 위해 추가 에너지가 필요한 이유입니다.

반면에, 발열 반응에서는 반대가 발생합니다 : 열은 방출되고 ΔH는 < 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.

그들은 주변 환경을 식혔다.

모든 흡열 반응에는 적용되지 않지만 그 중 일부는 주위 온도의 감소를 유발합니다. 흡수 된 열은 어딘가에서 나옵니다. 결과적으로 A와 B의 전환이 컨테이너로 옮겨지면 냉각 될 것입니다..

반응이 더 흡열하면할수록, 용기와 그 주변은 더 추울 것이다. 사실, 일부 반응은 냉장고에서 나온 것처럼 얇은 얼음 덮개를 형성 할 수도 있습니다..

그러나, 주위를 식히지 않는 이러한 유형의 반응이 있습니다. 왜? 주위의 열이 부족하기 때문에; 즉, 화학 방정식에 쓰여진 필요한 Q (J, cal)를 제공하지 않습니다. 따라서 화재 나 자외선이 들어오는 곳이 여기에 있습니다..

두 시나리오간에 약간의 혼동이 생길 수 있습니다. 한편으로, 주변의 열은 반응이 자발적으로 진행하기에 충분하며, 냉각이 관찰된다. 다른쪽에는 더 많은 열이 필요하고 효율적인 가열 방법이 사용된다. 두 경우 모두 똑같은 일이 발생합니다. 에너지가 흡수됩니다..

방정식

흡열 반응에서 관련 방정식은 무엇입니까? 이미 설명한 바와 같이 ΔH는 양수 여야합니다. 이를 계산하기 위해 먼저 다음 화학 방정식을 고려합니다.

aA + bB => cC + dD

여기서 A와 B는 반응 물질이고 C와 D는 생성물이다. 소문자 (a, b, c 및 d)는 화학량 론적 계수입니다. 이 일반적인 반응의 ΔH를 계산하기 위해 다음 수학식이 적용됩니다.

ΔH제품- ΔH시약 = ΔHrxn

직접 진행하거나 계산을 별도로 수행 할 수 있습니다. ΔH제품 다음 합계를 계산해야합니다.

c ΔHfC + d ΔHfD

ΔHf 그것은 반응에 관여하는 각 물질의 형성 엔탈피이다. 관례 상, 가장 안정한 형태의 물질은 ΔHf= 0 예를 들어, O 분자2 및 H2, 또는 고체 금속 인 경우, 이들은 ΔHf= 0.

동일한 계산이 반응물 인 ΔH에 대해 수행됩니다시약:

~ ΔHfA + b ΔHfB

그러나 방정식에 의하면 ΔH시약 ΔH에서 빼야합니다.제품, 이전 합계에 -1을 곱해야합니다. 그래서 당신은 :

c ΔHfC + d ΔHfD - (~ ΔHfA + b ΔHfB)

이 계산의 결과가 양수이면, 그것은 흡열 반응입니다. 그리고 만약 그것이 부정적이라면 그것은 발열 반응입니다.

일반적인 흡열 반응의 예

드라이 아이스의 증발

아이스크림 장바구니에서 뿜어 져 나오는 흰색 증기가 보였던 사람은 흡열 반응의 가장 일반적인 사례 중 하나를 목격했습니다..

흰색 고체라는 드라이 아이스의이 몇 얼음 증기 외에도, 그들은 또한 안개의 효과를 만들 수있는 단계의 일부가되었습니다. 이 드라이 아이스는 온도를 흡수하고 외부 압력이 승화되기 전에 고체 이산화탄소 이상입니다..

어린 청중을위한 실험은 드라이 아이스로 가방을 채우고 봉인하는 것입니다. 잠시 후, 그것은 CO 때문에 팽창하게 될 것입니다.2 대기압에 대해 작업 물을 생성하거나 백의 내벽을 가압하는 가스 상태.

빵을 굽거나 음식을 요리하기

빵의 제빵은 화학 반응의 예입니다. 열 때문에 화학적 변화가 일어나기 때문입니다. 갓 구운 빵의 향기를 맡은 사람은 흡열 반응이 일어나고 있음을 안다..

반죽과 모든 재료는 모든 변화를 수행하기 위해 오븐의 열을 필요로하며, 빵이되고 그 전형적인 특성을 나타 내기 위해 없어서는 안될 필수 요소입니다.

빵 외에, 부엌에는 흡열 반응의 예가 가득합니다. 매일 요리를하는 사람. 커널을 부드럽게, 파스타 요리, 커널 요리 계란, 양념 고기, 케이크, 차, 따뜻한 샌드위치를 ​​구워 된 열; 이들 각각의 활동은 흡열 반응이다..

일광욕

그들이 보일 수 있습니다 간단하고 일반적인를 들어, 일광욕하는 등의 거북과 악어와 같은 특정 파충류을, 흡열 반응의 범주에 속한다. 거북이는 태양의 열을 흡수하여 생물체의 온도를 조절합니다..

태양이 없으면 따뜻한 물을 계속 유지합니다. 탱크 또는 어항의 물을 식히는 것.

대기 중 질소와 오존 형성의 반응

공기는 주로 질소와 산소로 구성됩니다. 천둥 번개가 치는 동안 N 분자 내에 질소 원자를 함께 묶는 강한 결합을 끊을 수있는 에너지가 방출됩니다.2:

N2 + O2 + Q => 2NO

한편, 산소는 자외선을 흡수하여 오존이 될 수 있습니다. 성층권에서 매우 유익하지만 지상 수준에서 생명에 해로운 산소 동소체. 반응은 다음과 같다 :

3O2 + v => 2O3

여기서 v는 자외선을 의미합니다. 그 간단한 방정식의 메커니즘은 매우 복잡합니다..

물 전기 분해

전기 분해는 전기 에너지를 사용하여 분자를 구성 요소 또는 분자로 분리합니다. 예를 들어, 물의 전기 분해에서 수소와 산소가 각각 다른 전극에 두 개의 가스가 생성됩니다.

2H2O => 2H2 + O2

또한, 염화 나트륨은 이와 동일한 반응을 겪을 수 있습니다 :

2NaCl => 2Na + Cl2

한 전극에서는 금속성 나트륨의 형성을 볼 수 있고, 다른 하나는 염소의 초록빛 거품.

광합성

식물과 나무는 바이오 물질을 합성하기 위해 햇빛을 에너지 공급원으로 흡수해야합니다. 이를 위해 CO를 원료로 사용합니다.2 그리고 일련의 긴 단계를 거쳐 물이 포도당과 다른 당으로 전환됩니다. 또한 산소가 생성되어 나뭇잎에서 방출됩니다..

일부 소금 용액

염화나트륨이 물에 용해되면 용기 나 용기의 외부 온도에 눈에 띄는 변화가 없음을 알 수있다..

염화칼슘, CaCl22, Ca 이온의 큰 수분 생성물로서 물의 온도를 상승시킨다.2+. 그리고 질산염 또는 염화 암모늄, NH4아니오3 및 NH4C1, 물의 온도를 낮추고 주변을 식히십시오..

교실에서 보통 수제 실험은 이러한 염의 일부를 용해 시켜서 흡열 반응이 무엇인지를 보여줍니다.

온도의 감소는 NH 이온의 수화에 기인한다4+ 그것의 소금의 결정 배열의 해산에 대해 선호되지 않습니다. 결과적으로, 염은 물에서 열을 흡수하여 이온이 용 매화되게한다..

일반적으로 이것을 입증하는 또 다른 화학 반응은 다음과 같습니다.

Ba (OH)2· 8H2O + 2NH4아니오3 => Ba (NO3)2 + 2NH3 +10H2O

형성된 물의 양에 유의하십시오. 두 고체를 혼합함으로써, Ba 수용액을 얻는다 (NO3)2, 암모니아 냄새가 나고 용기의 외부 표면이 문자 그대로 얼어있는 그런 온도 강하로.

열분해

가장 일반적인 열분해 중 하나는 중탄산 나트륨, NaHCO3, 일산화탄소 생산2 가열하면 물이된다. 탄산염을 포함한 많은 고체는 분해되어 CO를 방출하는 경향이있다.2 및 대응하는 산화물을 포함한다. 예를 들어, 탄산 칼슘의 분해는 다음과 같습니다 :

CaCO3 + Q => CaO + CO2

마그네슘, 스트론튬 및 탄산 바륨에서도 마찬가지다..

열분해가 연소와 다른 점에 유의해야합니다. 처음에는 점화가 일어나지 않거나 열이 방출되는 반면, 두 번째는 그렇다. 즉 연소는 발열 반응이며 초기 열원이 필요하거나 자발적으로 발생해야하는 경우에도 발열 반응입니다.

물에 염화 암모늄

소량의 염화 암모늄 (NH 4 Cl)이 시험관에서 물에 녹 으면 관이 이전보다 더 차가워집니다. 이 화학 반응 동안 열은 환경에서 흡수됩니다..

나트륨 트리 옥시 설페이트

티오 황산나트륨 결정체 (Na2S2O3.5H2O)는 일반적으로 하이포 (hypo) 라 불리며 물에 용해되고 냉각 효과가 발생합니다.

자동차 용 엔진

자동차, 트럭, 트랙터 또는 버스의 엔진에서 가솔린 또는 디젤의 연소는이 차량의 순환에 사용되는 기계적 에너지를 생산합니다.

끓는 액체

액체를 열에 가두면 에너지를 얻고 기체 상태가됩니다..

달걀 요리

열이 가해지면 계란 단백질은 변성되어 보통 섭취되는 고체 구조를 형성하게됩니다.

음식 조리

일반적으로 음식의 성질을 변화시키기 위해 열로 요리 할 때 항상 흡열 반응이 일어나고 있습니다.

이 반응은 음식이 부드러워지고 가단성 질량을 생성하며 포함 된 성분을 방출합니다..

전자 레인지에서 음식물 가열하기

마이크로 웨이브 방사선에 의해, 식품 내의 물 분자는 에너지를 흡수하고, 진동을 시작하고 식품의 온도를 증가시킵니다..

성형 유리

유리의 열 흡수는 관절의 유연성을 높이고 모양을 쉽게 바꿀 수 있습니다..

양초의 소비

양초 왁스는 불꽃의 열을 흡수하면서 녹아서 모양이 변합니다..

뜨거운 물로 청소

냄비 나 옷과 같이 그리스로 물들어 진 물체를 뜨거운 물로 닦으면 기름이 더 액체가되어 쉽게 제거 할 수 있습니다.

식품 및 기타 대상물의 가열 살균

물체 나 음식물을 가열 할 때 포함 된 미생물도 온도를 상승시킵니다.

많은 열이 공급되면 미생물 세포 내부에서 반응이 일어납니다. 결합이나 단백질 변성과 같은 많은 반응은 결국 미생물을 죽입니다..

발열과의 싸움

열이 나타나면 몸이 감염을 일으키고 질병을 일으키는 박테리아와 바이러스를 죽이는데 필요한 열을 생산하기 때문입니다.

생성 된 열이 높고 발열이 높으면 신체의 세포에도 영향을 미치며 사망 위험이 있습니다.

수분 증발

물이 증발하여 증기로 변하면 환경으로부터받는 열로 인해 발생합니다. 열 에너지가 각 물 분자에 의해 수신됨에 따라, 그 진동 에너지는 자유롭게 이동할 수있는 지점까지 증가하여 증기를 생성합니다.

참고 문헌

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). 화학 (8 판). CENGAGE 학습.
  2. 위키 백과. (2018). 흡열 과정. 원본 주소 'en.wikipedia.org'
  3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018 년 12 월 27 일). 흡열 반응 예. 검색자 : thoughtco.com
  4. 칸 아카데미. (2019). 흡열 대 발열 반응 원본 주소 'khanacademy.org'
  5. Serm Murmson. (2019). 흡열 반응 동안 분자 수준에서 일어나는 일은 무엇입니까? 허스트 시애틀 미디어. 원본 주소 'education.seattlepi.com'
  6. QuimiTube. (2013). 생성 엔탈피의 반응 엔탈피 계산. 원본 주소 'quimitube.com'
  7. Quimicas.net (2018). 흡열 반응의 예. 원본 주소
    quimicas.net.