Hva er eksotermiske reaksjoner?

Faseendringer i materie er delt inn i to grunnleggende kategorier: endotermisk og eksotermisk. Eksotermisk betyr "ytre varme" på gresk, i motsetning til endotermis "indre varme." Endotermiske reaksjoner trenger varme eller energi for at nye kjemiske bindinger kan dannes, for eksempel når en isbit smeltes i en væske og deretter kokes til damp. Eksoterme reaksjoner skaper derimot mer energi enn det som er nødvendig for å lette dem, og får temperaturen umiddelbart rundt reaksjonen til å stige. Dette skjer når det dannes regn i en sky og til og med når regn fryser til is på bakken.

Noen av de mest illustrerende eksoterme reaksjonene involverer flammer. Kamper, bål, fyrverkeri og raketter bruker eksotermiske reaksjoner for å produsere energi brukt til en rekke formål. Mange letter endotermiske reaksjoner som å lage brød, koke suppe eller varme hendene. Eksotermiske reaksjoner gir ikke bare varmen; de krever ofte minst en initial tilførsel av energi som gir det som blir referert til som aktiveringsenergi. I eksoterme reaksjoner vil energien som investeres imidlertid alltid være mindre enn den totale energien som produseres; gnisten vil aldri være større enn flammen.

Andre eksoterme reaksjoner er vanskeligere å oppleve. Når det dannes rust på metall, en annen vanlig eksoterm reaksjon, ser det ikke ut til at det blir gitt varme fra prosessen. Heat har imidlertid blitt frigitt; over flere timer, i akkurat de rette forholdene for fuktighet, lys og temperatur, gir blanding av jern og oksygen jernoksid og et varmeoppvarming.

Forskere bruker et instrument som kalles et kalorimeter for å måle hvor mye varme som produseres av en faseendring eller kjemisk reaksjon. Dette innebærer å utføre reaksjonen i et vannbad for å måle temperaturendringen som produseres. Resultatene indikerer om en gitt reaksjon er endotermisk eller eksoterm.

Kjemilærere bruker ofte ett eller flere av flere forsøk med nøye overvåking for å illustrere prinsippene for eksoterme reaksjoner. Leksjonen kan være så enkel som å tenne på en fyrstikk og forklare hvordan en gnist tenner en eksoterm reaksjon mellom svovel og oksygen for å produsere varme. Et annet vanlig eksperiment innebærer blanding av vann og kalsiumklorid, et avisingsmiddel som også brukes i bærbare varmepakker, for deretter å måle mengden varme produsert av reaksjonen.

Mange rettsmedisinske forskere studerer eksotermiske reaksjoner uttømmende. Først må de lære hvordan forskjellige kjemiske reaksjoner oppstår og hvor mye varme som produseres. Som etterforskere ruster denne kunnskapen dem bedre til å oppdage hva som forårsaket brann eller eksplosjon - og bestemme hvordan de best skal slukke dem i fremtiden.