Karakteristik, persamaan dan contoh reaksi endotermik

Satu reaksi endotermik adalah apa yang harus dilakukan untuk menyerap energi, dalam bentuk panas atau radiasi, dari lingkungannya. Secara umum, meskipun tidak selalu, mereka dapat dikenali oleh penurunan suhu di lingkungan mereka; atau sebaliknya, mereka membutuhkan sumber panas, seperti yang diperoleh dari nyala api.

Penyerapan energi atau panas adalah kesamaan semua reaksi endotermik; Sifat yang sama, serta transformasi yang terlibat, sangat beragam. Berapa banyak panas yang harus mereka serap? Jawabannya tergantung pada termodinamika: suhu di mana reaksi terjadi secara spontan.

Sebagai contoh, salah satu reaksi endotermik yang paling simbolis adalah perubahan keadaan dari es menjadi air cair. Es perlu menyerap panas sampai suhunya mencapai sekitar 0ºC; pada suhu itu pencairannya menjadi spontan, dan es akan menyerap sampai mencair sepenuhnya.

Di ruang panas, seperti di pantai, suhu lebih tinggi dan karenanya es menyerap panas lebih cepat; yaitu, meleleh pada kecepatan yang lebih tinggi. Pencairan gletser adalah contoh reaksi endotermik yang tidak diinginkan.

Mengapa ini terjadi seperti ini? Mengapa es tidak bisa disajikan sebagai padatan panas? Jawabannya terletak pada energi kinetik rata-rata molekul air di kedua negara, dan bagaimana mereka berinteraksi satu sama lain melalui ikatan hidrogen mereka.

Dalam air cair, molekul-molekulnya memiliki kebebasan bergerak yang lebih besar daripada di es, di mana mereka bergetar diam di kristal mereka. Untuk bergerak, molekul-molekul harus menyerap energi sedemikian rupa sehingga getarannya memecah jembatan directional hidrogen yang kuat di dalam es.

Karena alasan ini es menyerap panas yang mencair. Agar ada "es panas", jembatan hidrogen harus kuat secara abnormal untuk meleleh pada suhu di atas 0 ° C..

Indeks

• 1 Karakteristik reaksi endotermik
  • 1.1 ΔH> 0
  • 1.2 Dinginkan lingkungan mereka
• 2 Persamaan
• 3 Contoh reaksi endotermik yang umum
  • 3.1 Penguapan es kering
  • 3.2 Memanggang roti atau memasak makanan
  • 3.3 Berjemur
  • 3.4 Reaksi nitrogen atmosfer dan pembentukan ozon
  • 3.5 Elektrolisis air
  • 3.6 Fotosintesis
  • 3,7 Solusi dari beberapa garam
  • 3.8 Dekomposisi termal
  • 3.9 Amonium klorida dalam air
  • 3.10 Sodium triosulfate
  • 3.11 Mesin mobil
  • 3.12 cairan mendidih
  • 3.13 Memasak sebutir telur
  • 3.14 Memasak makanan
  • 3.15 Memanaskan makanan dalam microwave
  • 3.16 Cetakan kaca
  • 3.17 Konsumsi lilin
  • 3.18 Membersihkan dengan air panas
  • 3.19 Panas sterilisasi makanan dan benda-benda lainnya
  • 3.20 Memerangi infeksi dengan demam
  • 3.21 Penguapan air
• 4 Referensi

Karakteristik reaksi endotermik

Perubahan keadaan bukanlah reaksi kimia yang tepat; Namun, hal yang sama terjadi: produk (air cair) memiliki lebih banyak energi daripada reaktan (es). Ini adalah karakteristik utama dari suatu reaksi atau proses endotermik: produk lebih energik daripada reaktan.

Meskipun ini benar, itu tidak berarti bahwa produk-produk tersebut harus tidak stabil. Dalam hal itu, reaksi endotermik berhenti menjadi spontan dalam semua kondisi suhu atau tekanan.

Pertimbangkan persamaan kimia berikut:

A + Q => B

Dimana Q mewakili panas, biasanya dinyatakan dengan satuan joule (J) atau kalori (kal). Karena A menyerap panas Q untuk berubah menjadi B, maka dikatakan bahwa itu adalah reaksi endotermik. Dengan demikian, B memiliki lebih banyak energi daripada A, dan harus menyerap cukup energi untuk mencapai transformasinya.

Seperti dapat dilihat pada diagram di atas, A memiliki energi lebih sedikit dari B. Jumlah panas Q yang menyerap A sedemikian rupa sehingga mengatasi energi aktivasi (energi yang dibutuhkan untuk mencapai puncak ungu dengan atap bertitik). Perbedaan energi antara A dan B adalah apa yang dikenal sebagai entalpi reaksi, ΔH.

ΔH> 0

Semua reaksi endotermik memiliki kesamaan diagram sebelumnya, karena produk lebih energik daripada reaktan. Oleh karena itu, perbedaan energi di antara mereka, ΔH, selalu positif (H_Produk-H_Reagen > 0). Ketika ini benar, harus ada penyerapan panas atau energi dari lingkungan untuk memasok kebutuhan energetik ini.

Dan bagaimana ekspresi seperti itu ditafsirkan? Dalam reaksi kimia, tautan selalu terputus untuk membuat yang lain. Untuk memutusnya, diperlukan penyerapan energi; yaitu, ini adalah bagian endotermik. Sementara itu, pembentukan tautan menyiratkan stabilitas, sehingga merupakan langkah eksotermis.

Ketika ikatan yang terbentuk tidak memberikan stabilitas yang sebanding dengan jumlah energi yang dibutuhkan untuk memutus ikatan lama, ini adalah reaksi endotermik. Itulah mengapa energi tambahan diperlukan untuk mendorong pemecahan ikatan paling stabil dalam reagen.

Di sisi lain, dalam reaksi eksotermik terjadi kebalikan: panas dilepaskan, dan ΔH adalah < 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.

Mereka mendinginkan lingkungan mereka

Meskipun tidak berlaku untuk semua reaksi endotermik, beberapa di antaranya menyebabkan penurunan suhu di sekitarnya. Ini karena panas yang diserap berasal dari suatu tempat. Akibatnya, jika konversi A dan B dibawa ke dalam wadah, itu akan menjadi dingin.

Semakin endotermik reaksinya, semakin dingin wadah dan sekitarnya. Bahkan, beberapa reaksi bahkan mampu membentuk lapisan es tipis, seolah-olah mereka keluar dari lemari es.

Namun, ada reaksi dari tipe ini yang tidak mendinginkan lingkungannya. Mengapa Karena panas dari lingkungan tidak mencukupi; yaitu, tidak memberikan Q (J, kal) yang diperlukan yang ditulis dalam persamaan kimia. Oleh karena itu, di sinilah ketika api atau radiasi ultraviolet masuk.

Sebuah kebingungan kecil mungkin muncul di antara kedua skenario. Di satu sisi, panas di sekitarnya cukup untuk reaksi berlangsung secara spontan, dan pendinginan diamati; dan di sisi lain, lebih banyak panas diperlukan dan metode pemanasan yang efisien digunakan. Dalam kedua kasus hal yang sama terjadi: energi diserap.

Persamaan

Apa persamaan yang relevan dalam reaksi endotermik? Seperti yang sudah dijelaskan, ΔH harus positif. Untuk menghitungnya, persamaan kimia berikut dipertimbangkan terlebih dahulu:

aA + bB => cC + dD

Di mana A dan B adalah zat reaktan, dan C dan D adalah produk. Huruf kecil (a, b, c dan d) adalah koefisien stoikiometrik. Untuk menghitung ΔH dari reaksi umum ini, ekspresi matematika berikut ini diterapkan:

ΔH_Produk- ΔH_Reagen = ΔH_rxn

Anda dapat melanjutkan secara langsung, atau melakukan perhitungan secara terpisah. Untuk ΔH_Produk jumlah berikut harus dihitung:

c ΔH_fC + d ΔH_fD

Dimana ΔH_f itu adalah entalpi pembentukan setiap zat yang terlibat dalam reaksi. Secara konvensional, zat dalam bentuk paling stabil memiliki haveH_f= 0 Misalnya, molekul O₂ dan H.₂, atau logam padat, mereka memiliki ΔH_f= 0.

Perhitungan yang sama sekarang dilakukan untuk reaktan, ΔH_Reagen:

ke ΔH_fA + b ΔH_fB

Tetapi seperti persamaan mengatakan bahwa ΔH_Reagen harus dikurangi dari fromH_Produk, maka jumlah sebelumnya harus dikalikan dengan -1. Jadi kamu punya:

c ΔH_fC + d ΔH_fD - (ke ΔH_fA + b ΔH_fB)

Jika hasil perhitungan ini adalah angka positif, maka itu adalah reaksi endotermik. Dan jika negatif, itu adalah reaksi eksotermik.

Contoh reaksi endotermik yang umum

Penguapan es kering

Siapa pun yang melihat uap putih yang keluar dari kereta es krim telah menyaksikan salah satu contoh paling umum dari "reaksi" endotermik..

Selain beberapa es krim, uap-uap ini terlepas dari putih pekat, yang disebut es kering, juga telah menjadi bagian dari skenario untuk menciptakan efek kabut asap. Es kering ini tidak lebih dari karbon dioksida padat, yang menyerap suhu dan sebelum tekanan eksternal mulai menyublim.

Eksperimen untuk audiens anak-anak adalah mengisi dan menutup tas dengan es kering. Setelah beberapa saat, itu akan berakhir menggembung karena CO₂ gas, yang menghasilkan pekerjaan atau menekan dinding bagian dalam tas terhadap tekanan atmosfer.

Memanggang roti atau memasak makanan

Memanggang roti adalah contoh reaksi kimia, karena sekarang ada perubahan kimia akibat panas. Siapa pun yang mencium aroma roti yang baru dipanggang tahu bahwa reaksi endotermik sedang terjadi.

Adonan dan semua bahannya, membutuhkan panas dari oven untuk melakukan semua transformasi, sangat diperlukan untuk menjadi roti dan menunjukkan karakteristik khasnya.

Selain roti, dapur penuh dengan contoh reaksi endotermik. Siapa yang memasak berurusan dengan mereka setiap hari. Memasak pasta, melembutkan biji-bijian, memanaskan biji jagung, memanggang telur, daging bumbu, membuat kue, membuat teh, memanaskan sandwich; masing-masing kegiatan ini adalah reaksi endotermik.

Berjemur

Sesederhana dan sesering mungkin kelihatannya, berjemur yang diambil reptil tertentu, seperti kura-kura dan buaya, masuk dalam kategori reaksi endotermik. Kura-kura menyerap panas dari matahari untuk mengatur suhu organisme mereka.

Tanpa matahari, mereka mempertahankan panas air agar tetap hangat; apa yang akhirnya mendinginkan air di tangki Anda atau tangki ikan.

Reaksi nitrogen atmosfer dan pembentukan ozon

Udara terutama terdiri dari nitrogen dan oksigen. Selama badai petir, sebuah energi dilepaskan yang dapat memutus ikatan kuat yang menyatukan atom-atom nitrogen dalam molekul-N.₂:

N₂ + O₂ + Q => 2NO

Di sisi lain, oksigen dapat menyerap radiasi ultraviolet menjadi ozon; allotrop oksigen yang sangat bermanfaat di stratosfer, tetapi merugikan kehidupan di permukaan tanah. Reaksinya adalah:

3O₂ + v => 2O₃

Dimana v berarti radiasi ultraviolet. Mekanisme di balik persamaan sederhana itu sangat kompleks.

Elektrolisis air

Elektrolisis memanfaatkan energi listrik untuk memisahkan molekul dalam unsur-unsurnya atau membentuk molekul. Misalnya, dalam elektrolisis air dihasilkan dua gas: hidrogen dan oksigen, masing-masing dalam elektroda yang berbeda:

2 jam₂O => 2H₂ + O₂

Juga, natrium klorida dapat mengalami reaksi yang sama:

2NaCl => 2Na + Cl₂

Dalam satu elektroda Anda akan melihat pembentukan natrium logam, dan yang lainnya, gelembung klor berwarna kehijauan.

Fotosintesis

Tumbuhan dan pohon perlu menyerap sinar matahari sebagai pasokan energi untuk mensintesis biomaterial mereka. Untuk ini, ia menggunakan CO sebagai bahan baku₂ dan air, yang melalui serangkaian langkah panjang, diubah menjadi glukosa dan gula lainnya. Selain itu, oksigen terbentuk, yang dilepaskan dari daun.

Solusi dari beberapa garam

Jika natrium klorida dilarutkan dalam air, tidak ada perubahan nyata dalam suhu eksternal kapal atau wadah yang akan terlihat..

Beberapa garam, seperti kalsium klorida, CaCl₂, meningkatkan suhu air sebagai produk hidrasi ion Ca yang luar biasa²⁺. Dan garam lainnya, seperti nitrat atau amonium klorida, NH₄TIDAK₃ dan NH₄Cl, kurangi suhu air dan dinginkan lingkungannya.

Di ruang kelas biasanya percobaan buatan sendiri dilakukan melarutkan beberapa garam ini untuk menunjukkan apa yang merupakan reaksi endotermik.

Penurunan suhu ini disebabkan oleh hidrasi ion NH₄⁺ itu tidak disukai terhadap pembubaran pengaturan kristal garamnya. Akibatnya, garam menyerap panas dari air untuk memungkinkan ion terlarut.

Reaksi kimia lain yang biasanya sangat umum untuk menunjukkan ini adalah sebagai berikut:

Ba (OH)₂· 8 jam₂O + 2NH₄TIDAK₃ => Ba (TIDAK₃)₂ + 2NH₃ +10 jam₂O

Perhatikan jumlah air yang terbentuk. Dengan mencampur kedua padatan, diperoleh larutan Ba ​​berair (NO₃)₂, dengan bau amonia, dan dengan penurunan suhu yang benar-benar membekukan permukaan luar wadah.

Dekomposisi termal

Salah satu dekomposisi termal yang paling umum adalah natrium bikarbonat, NaHCO₃, untuk menghasilkan CO₂ dan air saat dipanaskan. Banyak padatan, termasuk karbonat, cenderung terurai untuk melepaskan CO₂ dan oksida yang sesuai. Sebagai contoh, penguraian kalsium karbonat adalah sebagai berikut:

CaCO₃ + Q => CaO + CO₂

Hal yang sama terjadi dengan magnesium, strontium dan barium karbonat.

Penting untuk dicatat bahwa dekomposisi termal berbeda dari pembakaran. Di yang pertama tidak ada kehadiran kunci kontak atau panas dilepaskan, sedangkan di yang kedua ya; yaitu, pembakaran adalah reaksi eksotermik, meskipun perlu sumber panas awal untuk terjadi atau terjadi secara spontan.

Amonium klorida dalam air

Ketika sejumlah kecil amonium klorida (NH4Cl) dilarutkan dalam air dalam tabung reaksi, tabung menjadi lebih dingin dari sebelumnya. Selama reaksi kimia ini, panas diserap dari lingkungan.

Sodium triosulfate

Ketika kristal natrium tiosulfat (Na₂S₂O₃.5 j₂O), yang biasa disebut hypo, larut dalam air, efek pendinginan terjadi.

Mesin mobil

Pembakaran bensin atau diesel di mesin mobil, truk, traktor atau bus menghasilkan energi mekanik, yang digunakan dalam sirkulasi kendaraan ini.

Cairan mendidih

Dengan memasukkan cairan ke dalam panas, ia mendapatkan energi dan berubah menjadi gas.

Memasak telur

Ketika panas diterapkan, protein telur didenaturasi membentuk struktur padat yang biasanya tertelan.

Memasak makanan

Secara umum, selalu ketika memasak dengan panas untuk mengubah sifat makanan, reaksi endotermik terjadi.

Reaksi-reaksi inilah yang menyebabkan makanan menjadi lebih lunak, menghasilkan massa yang mudah ditempa, melepaskan komponen-komponen yang dikandungnya, di antaranya.

Memanaskan makanan dalam microwave

Dengan radiasi gelombang mikro, molekul air dalam makanan menyerap energi, mulai bergetar dan meningkatkan suhu makanan.

Kaca yang dibentuk

Penyerapan panas oleh kaca membuat sendi mereka lebih fleksibel, membuat bentuknya lebih mudah berubah.

Konsumsi lilin

Lilin lilin meleleh karena menyerap panas nyala api, mengubah bentuknya.

Membersihkan dengan air panas

Saat menggunakan air panas untuk membersihkan benda yang telah diwarnai dengan minyak, seperti pot atau pakaian, minyak menjadi lebih cair dan lebih mudah untuk dihilangkan.

Sterilisasi panas makanan dan benda-benda lainnya

Saat memanaskan benda atau makanan, mikroorganisme yang dikandungnya juga meningkatkan suhunya.

Ketika banyak panas disuplai, reaksi di dalam sel mikroba terjadi. Banyak dari reaksi ini, seperti memutus ikatan atau denaturasi protein, yang akhirnya membunuh mikroorganisme.

Memerangi infeksi dengan demam

Ketika demam memanifestasikan dirinya, itu karena tubuh menghasilkan panas yang diperlukan untuk membunuh bakteri dan virus yang menyebabkan infeksi dan menghasilkan penyakit.

Jika panas yang dihasilkan tinggi dan demam tinggi, sel-sel tubuh juga terpengaruh dan ada risiko kematian.

Penguapan air

Ketika air menguap dan berubah menjadi uap, itu karena panas yang diterima dari lingkungan. Ketika energi termal diterima oleh setiap molekul air, energi getarannya meningkat ke titik di mana ia dapat bergerak dengan bebas, menciptakan uap.

Referensi

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia (Edisi ke-8). CENGAGE Learning.
2. Wikipedia. (2018). Proses endotermik. Diperoleh dari: en.wikipedia.org
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (27 Desember 2018). Contoh Reaksi Endotermik. Diperoleh dari: thoughtco.com
4. Akademi Khan. (2019). Endotermik vs. reaksi eksotermik Diperoleh dari: khanacademy.org
5. Serm Murmson. (2019). Apa yang Terjadi pada Tingkat Molekul Selama Reaksi Endotermik? Hearst Seattle Media. Diperoleh dari: education.seattlepi.com
6. QuimiTube. (2013). Perhitungan entalpi reaksi dari entalpi formasi. Diperoleh dari: quimitube.com
7. Quimicas.net (2018). Contoh Reaksi Endotermik. Diperoleh dari:
   quimicas.net.