PHẢN ỨNG TỎA NHIỆT: QUÁ TRÌNH, CÁC LOẠI VÀ VÍ DỤ - HÓA HỌC - 2025

Các phản ứng tỏa nhiệt là một loại phản ứng hóa học trong đó một chuyển giao năng lượng xảy ra, chủ yếu theo hình thức phát hành của nhiệt hoặc ánh sáng. Ví dụ, bất kỳ phản ứng cháy nào, trong đó một cái gì đó cháy, một phản ứng tỏa nhiệt xảy ra.

Trong cuộc sống hàng ngày, người ta thường thấy các phản ứng tỏa nhiệt khác nhau diễn ra tự nhiên hoặc do gây ra sự thay đổi nhiệt độ của các nơi khác nhau. Những thay đổi nhiệt độ này có thể được đo với sự trợ giúp của nhiệt kế.

Phản ứng tỏa nhiệt với tỏa nhiệt

Theo nghĩa này, các phản ứng tỏa nhiệt có thể chuyển các dạng năng lượng khác sang môi trường nơi chúng được tạo ra, như xảy ra với các vụ nổ và cách của chúng truyền động năng và năng lượng âm khi các chất ở thể khí ở nhiệt độ cao được giãn nở từ cách bạo lực.

Tương tự như vậy, trong trường hợp sử dụng pin, phản ứng kiểu tỏa nhiệt cũng được thực hiện, chỉ trong trường hợp này năng lượng điện được vận chuyển.

Đối lập với những phản ứng này là những phản ứng thu nhiệt, hấp thụ năng lượng.

Quá trình

Đốt diêm là một phản ứng tỏa nhiệt

Trước đây, người ta đã đề cập rằng khi một phản ứng tỏa nhiệt xảy ra, một sự giải phóng năng lượng xảy ra, có thể dễ dàng hình dung hơn trong phương trình sau:

(Các) thuốc thử → (Các) Sản phẩm + Năng lượng

Vì vậy, để định lượng năng lượng mà một hệ hấp thụ hoặc giải phóng, một tham số nhiệt động lực học gọi là entanpi (ký hiệu là "H") được sử dụng. Nếu trong một hệ (trong trường hợp này là phản ứng hóa học) có sự giải phóng năng lượng ra môi trường xung quanh, thì sự thay đổi entanpi (biểu thị bằng ΔH) sẽ có giá trị âm.

Ngược lại, nếu sự thay đổi của số đo này là dương, nó phản ánh sự hấp thụ nhiệt từ môi trường xung quanh. Tương tự như vậy, độ lớn của sự thay đổi trong entanpi của hệ là một biểu thức của lượng năng lượng được chuyển đến hoặc từ môi trường.

Độ lớn của ΔH càng lớn thì năng lượng tỏa ra từ hệ càng lớn.

Điều này xảy ra bởi vì trong các phản ứng này, năng lượng ròng được giải phóng khi các liên kết mới được tạo ra lớn hơn năng lượng ròng được sử dụng trong sự phân mảnh của các liên kết.

Từ những điều trên có thể suy ra rằng loại phản ứng này rất phổ biến, bởi vì các sản phẩm của phản ứng có một phần năng lượng dự trữ trong các liên kết lớn hơn năng lượng chứa trong các chất phản ứng ban đầu.

Các loại

Có nhiều loại phản ứng tỏa nhiệt khác nhau trong các lĩnh vực hóa học khác nhau, cho dù trong phòng thí nghiệm hay trong công nghiệp; một số được thực hiện một cách tự phát và một số khác cần những điều kiện cụ thể hoặc một số loại chất làm chất xúc tác để được sản xuất.

Dưới đây liệt kê các loại phản ứng tỏa nhiệt quan trọng nhất:

Phản ứng đốt cháy

Phản ứng cháy là loại phản ứng oxy hóa khử xảy ra khi một hoặc nhiều chất phản ứng với oxy, nói chung là dẫn đến giải phóng năng lượng ánh sáng và nhiệt - tức là ánh sáng và nhiệt - khi ngọn lửa được tạo ra.

Phản ứng trung hòa

Phản ứng trung hòa được đặc trưng bởi sự tương tác giữa một chất có tính axit và một chất kiềm (bazơ) để tạo thành muối và nước, thể hiện bản chất tỏa nhiệt.

Phản ứng oxy hóa

Có nhiều phản ứng thuộc loại này thể hiện hành vi tỏa nhiệt, vì quá trình oxy hóa oxy giải phóng một lượng lớn năng lượng, như xảy ra trong quá trình oxy hóa hydrocacbon.

Phản ứng nhiệt

Phản ứng này có thể tạo ra nhiệt độ xấp xỉ 3000 ° C, và do bột nhôm có ái lực cao với một số lượng lớn các oxit kim loại, nó được sử dụng trong hàn thép và sắt.

Phản ứng trùng hợp

Loại phản ứng này là phản ứng bắt nguồn khi một số lượng hóa học nhất định được gọi là monome phản ứng, là những đơn vị khi kết hợp được lặp lại trong chuỗi để tạo thành cấu trúc đại phân tử gọi là polyme.

Phản ứng phân hạch hạt nhân

Quá trình này đề cập đến sự phân chia hạt nhân của một nguyên tử được coi là nặng - nghĩa là, có số khối (A) lớn hơn 200- để tạo ra các mảnh hoặc hạt nhân có kích thước nhỏ hơn với khối lượng trung gian.

Trong phản ứng này, nơi một hoặc nhiều nơtron được tạo thành, một lượng lớn năng lượng được giải phóng vì hạt nhân có trọng lượng lớn hơn có độ bền kém hơn các sản phẩm của nó.

Các phản ứng khác

Ngoài ra còn có các phản ứng tỏa nhiệt khác có liên quan lớn, chẳng hạn như sự mất nước của một số carbohydrate khi phản ứng với axit sulfuric, sự hấp thụ nước do natri hydroxit tiếp xúc với không khí hoặc quá trình oxy hóa các kim loại trong nhiều phản ứng ăn mòn.

Ví dụ về phản ứng tỏa nhiệt

Dưới đây là một số ví dụ về phản ứng tỏa nhiệt, tạo ra biến thiên entanpi có giá trị âm do thực tế là chúng giải phóng năng lượng:

Một ngọn nến thắp sáng

Quá trình đốt cháy parafin và bấc nến tạo ra phản ứng tỏa nhiệt sinh ra nhiệt và ánh sáng.

Đốt cháy một phốt pho

Khi một que diêm được đốt lên, một phản ứng được tạo ra giữa các chất hóa học tạo nên nó và oxy có trong không khí. Bằng cách này, một phản ứng tỏa nhiệt được tạo ra tạo ra cả ánh sáng và nhiệt.

Thở

Quá trình hô hấp tạo ra phản ứng tỏa nhiệt trong tế bào trong quá trình trao đổi khí. Theo cách này, glucose cùng với oxy được chuyển hóa thành carbon dioxide và nhiệt.

Đốt củi

Đốt gỗ tạo ra một phản ứng tỏa nhiệt trong đó sản phẩm thu được của phản ứng này biểu hiện dưới dạng nhiệt và nhiệt độ.

Đốt cháy propan

Ví dụ, quá trình đốt cháy propan là một phản ứng tỏa nhiệt tự phát:

C ₃ H ₈ (g) + 5O ₂ (g) → 3CO ₂ (g) + 4H ₂ O (l)

Natri cacbonat - phản ứng trung hòa axit clohydric

Một trường hợp khác của hành vi tỏa nhiệt được thể hiện bằng phản ứng trung hòa giữa natri cacbonat và axit clohydric:

NaHCO ₃ (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H ₂ O (l) + CO ₂ (g)

Quá trình oxy hóa etanol thành axit axetic

Quá trình oxy hóa etanol thành axit axetic được sử dụng trong các thiết bị phân giải hơi thở cũng được trình bày, phản ứng hoàn toàn được thể hiện trong phương trình sau:

3CH ₃ CH ₂ OH + 2K ₂ Cr ₂ O ₇ + 8H ₂ SO ₄ → CH ₃ COOH + 2Cr (SO ₄ ) ₃ + 2K ₂ SO ₄ + 11H ₂ O

Phản ứng nhiệt

Một loại phản ứng tỏa nhiệt khác là phản ứng nhiệt học, trong đó nhôm kết hợp với một oxit kim loại, như được ví dụ dưới đây:

2Al (s) + Fe ₂ O ₃ (s) → Al ₂ O ₃ (s) + Fe (l)

Phào thép + giấm

Hỗn hợp này hoạt động như một hình thức đốt cháy chậm, nơi thép trải qua quá trình oxy hóa nhờ tác dụng của giấm.

"Chó sủa"

Phản ứng này được đặt tên như vậy vì nó phát ra âm thanh tương tự như tiếng chó sủa.

Phản ứng này diễn ra bên trong một ống thí nghiệm nơi trộn oxit nitơ và oxit nitric và cacbon bisunfat.

Chai thủy tinh + rượu

Tương tự như phản ứng tạo ra trong thí nghiệm nói trên, đó là phản ứng cọ xát bình thủy tinh với rượu sao cho ngọn lửa sinh ra.

Nước giặt + nước

Khi hòa tan xà phòng giặt quần áo, có thể thấy phản ứng tỏa nhiệt. Đây là một trong những ví dụ dễ quan sát nhất về phản ứng tỏa nhiệt trong nhà.

Kem đánh răng voi

Đây là một thí nghiệm thường được sử dụng để giải thích động lực học của các phản ứng tỏa nhiệt. Nó bao gồm sự hòa tan của hydrogen peroxide trong một số môi trường xà phòng, do đó, theo cách này, một lượng lớn bọt được tạo ra.

Một chất xúc tác (kali iodua) được thêm vào hỗn hợp này, giúp phân hủy nhanh peroxit.

Axit sunfuric + đường

Quá trình khử nước của đường tạo ra phản ứng tỏa nhiệt rõ ràng. Khi bạn trộn axit sunfuric với đường, nó bị tách nước và xuất hiện cột khói đen, khiến môi trường có mùi như mùi xương bị đốt.

Natri + nước

Natri hoặc bất kỳ môi trường kiềm nào phản ứng mạnh với nước. Khi thêm bất kỳ kim loại kiềm nào vào nước (liti, natri, kali, rubidi hoặc xêzi) thì nó phải phản ứng.

Khi số nguyên tố càng nhiều trong bảng tuần hoàn thì phản ứng càng mạnh.

Natri axetat

Natri axetat được gọi là nước đá nóng. Vật liệu này bắt đầu từ sự kết tinh của các dung dịch đông lạnh mà thay vì giải phóng nhiệt, lạnh.

Vì bề ngoài, nó được gọi là "nước đá", nhưng thực chất natri axetat kết tinh là một trong những vật liệu phổ biến nhất được sử dụng để làm ấm tay.

Soda + giấm

Hỗn hợp này tạo ra một phản ứng tỏa nhiệt tạo ra một lượng lớn bọt, do đó nó thường được sử dụng để giống như vụ nổ của một ngọn núi lửa.

Thần đèn trong chai

Trong thí nghiệm này, hiđro peoxit (hydrogen peroxide) được trộn với thuốc tím. Bằng cách này, pemanganat phá vỡ hydro peroxit, khiến một lượng lớn khói và nhiệt được giải phóng.

Gấu kẹo cao su nổ

Kẹo cao su rất giàu sucrose (đường), một chất khi trộn với kali clorat ở nhiệt độ cao sẽ tạo ra một vụ nổ dữ dội và chuyển động của gấu kẹo cao su.

Sét trong ống

Phản ứng này xảy ra khi trộn axit ăn mòn với rượu hoặc axeton.

Bằng cách này, có thể thấy một phản ứng hóa học mạnh mẽ dẫn đến việc tạo ra ánh sáng bên trong một ống tương tự như tia sét.

Đóng băng nước

Trong quá trình này, nước giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt, do đó khi các khối nước đóng băng, một phản ứng tỏa nhiệt sẽ xảy ra.

Ăn mòn kim loại

Kim loại nguyên chất, tức là, ở trạng thái tự nhiên khi chúng tiếp xúc với không khí sẽ tạo ra phản ứng oxy hóa cùng với việc sinh nhiệt, do đó, quá trình này được cho là tỏa nhiệt.

Quá trình đốt cháy khí

Quá trình đốt cháy của bất kỳ loại khí nào, chẳng hạn như khí mêtan hoặc khí tự nhiên, tạo ra phản ứng tỏa nhiệt thể hiện ở việc sinh nhiệt và trong một số trường hợp, khi quá trình đốt cháy diễn ra một cách có kiểm soát, nó cũng có thể tạo ra ánh sáng.

Khác

Ngoài các ví dụ đã giải thích trước đó, có rất nhiều phản ứng cũng được coi là tỏa nhiệt, chẳng hạn như sự phân hủy một số chất hữu cơ trong chất thải để làm phân trộn.

Nó cũng làm nổi bật quá trình oxy hóa sắc tố luciferin bằng tác động của enzym luciferase để tạo ra sự phát quang sinh học đặc trưng của đom đóm, và thậm chí cả quá trình hô hấp, trong số nhiều phản ứng khác.

Người giới thiệu

1. Wikipedia. (sf). Phản ứng tỏa nhiệt. Lấy từ es.wikipedia.org
2. Đài BBC. (sf). Sự thay đổi năng lượng và phản ứng thuận nghịch. Đã khôi phục từ bbc.co.uk
3. Chang, R. (2007). Hóa học, ấn bản lần thứ chín. (McGraw-Hill).
4. Walker, D. (2007). Phản ứng hoá học. Đã khôi phục từ books.google.co.ve
5. Saunders, N. (2007). Khám phá các phản ứng hóa học. Lấy từ books.google.co.ve