Co jsou exotermické reakce?

Fázové změny v látce jsou rozděleny do dvou základních kategorií: endotermická a exotermická. Exotermický znamená v řečtině „venkovní teplo“, na rozdíl od endotermického „vnitřního tepla“. Endotermické reakce potřebují teplo nebo energii, aby se vytvořily nové chemické vazby, například když se kostka ledu roztaví v kapalinu a pak se vaří v páru. Na druhé straně exotermické reakce vytvářejí více energie, než je potřeba k jejich usnadnění, což způsobuje zvýšení teploty bezprostředně kolem reakce. To se děje, když se v oblaku tvoří déšť a dokonce i když déšť zamrzne na zemi na zemi.

Některé z nejvíce ilustrativních exotermických reakcí zahrnují plameny. Zápasy, ohně, ohňostroje a rakety používají exotermické reakce k výrobě energie používané pro různé účely. Mnoho usnadňuje endotermické reakce, jako je výroba chleba, vaření polévky nebo zahřívání rukou. Exotermické reakce však nejen vydávají teplo; často vyžadují alespoň počáteční dodávku energie, která poskytuje to, co se nazývá aktivační energie. Při exotermických reakcích však bude investovaná energie vždy nižší než celková vyrobená energie; jiskra nikdy nebude větší než plamen.

Jiné exotermické reakce je obtížnější zažít. Když se na kovu vytvoří rez, další běžná exotermická reakce, nezdá se, že by se tímto procesem uvolňovalo nějaké teplo. Teplo se však uvolnilo; během několika hodin, za správných podmínek vlhkosti, světla a teploty, mísení železa a kyslíku produkuje oxid železa a modikum tepla.

Vědci používají nástroj zvaný kalorimetr k měření množství tepla produkovaného fázovou změnou nebo chemickou reakcí. To zahrnuje provedení reakce ve vodní lázni, aby se změřila vzniklá změna teploty. Výsledky ukazují, zda je daná reakce endotermická nebo exotermická.

Učitelé chemie často používají jeden nebo více z několika pečlivě kontrolovaných experimentů, aby ilustrovali principy exotermických reakcí. Lekce může být tak jednoduchá jako zapálení zápasu a vysvětlení, jak jiskra vznítí exotermní reakci mezi sírou a kyslíkem za účelem produkce tepla. Další běžný experiment zahrnuje smíchání vody a chloridu vápenatého, rozmrazovacího činidla používaného také v přenosných topných balíčcích, a pak měření množství tepla produkovaného reakcí.

Mnoho forenzních vědců studuje exotermické reakce vyčerpávajícím způsobem. Nejprve se musí naučit, jak se vyskytují různé chemické reakce a kolik tepla je produkováno. Jako vyšetřovatelé je tato znalost lépe vybavuje k objevování toho, co způsobilo požár nebo výbuch - a k určení, jak nejlépe je v budoucnu uhasit.