Vad är exoterma reaktioner?

Fasförändringar i materia är indelade i två grundläggande kategorier: endotermisk och exotermisk. Exotermisk betyder "yttre värme" på grekiska, i motsats till endotermis "inre värme." Endotermiska reaktioner behöver värme eller energi för att nya kemiska bindningar bildas, till exempel när en isbit smälts till en vätska och sedan kokas till ånga. Exoterma reaktioner skapar å andra sidan mer energi än vad som krävs för att underlätta dem, vilket gör att temperaturen omedelbart runt reaktionen stiger. Detta händer när regn bildas i ett moln och även när regn fryser till is på marken.

Några av de mest illustrativa exoterma reaktionerna involverar lågor. Matcher, lägereldar, fyrverkerier och raketer använder exoterma reaktioner för att producera energi som används för en mängd olika syften. Många underlättar endotermiska reaktioner som att göra bröd, laga soppa eller värma händerna. Exoterma reaktioner avger dock inte bara värme; de kräver ofta åtminstone en initial energiförsörjning som ger det som kallas aktiveringsenergin. I exoterma reaktioner kommer emellertid energin som investeras alltid att vara mindre än den totala producerade energin; gnisten blir aldrig större än lågan.

Andra exoterma reaktioner är svårare att uppleva. När rost bildas på metall, en annan vanlig exoterm reaktion, verkar det inte som att någon värme avges av processen. Värme har emellertid släppts; under flera timmar, under just de rätta förhållandena för fukt, ljus och temperatur, ger blandningen av järn och syre järnoxid och ett värmemicum.

Forskare använder ett instrument som kallas en kalorimeter för att mäta hur mycket värme som produceras genom en fasändring eller kemisk reaktion. Detta innebär att reaktionen genomförs i ett vattenbad för att mäta den producerade temperaturförändringen. Resultaten indikerar om en given reaktion är endoterm eller exoterm.

Kemilärare använder ofta ett eller flera av flera noggrant övervakade experiment för att illustrera principerna för exoterma reaktioner. Lektionen kan vara så enkel som att tända en tändsticka och förklara hur en gnista tänder en exoterm reaktion mellan svavel och syre för att producera värme. Ett annat vanligt experiment inbegriper blandning av vatten och kalciumklorid, ett avisningsmedel som också används i bärbara värmepaket, sedan mäter mängden värme som produceras genom reaktionen.

Många kriminaltekniska forskare studerar exoterma reaktioner uttömmande. Först måste de lära sig hur olika kemiska reaktioner inträffar och hur mycket värme som produceras. Som utredare utrustar denna kunskap dem bättre att upptäcka vad som orsakade en brand eller explosion - och bestämma hur man bäst ska släcka dem i framtiden.