11 Esempi di reazioni esotermiche: spiegazioni dettagliate

In questo articolo vengono discussi brevemente "esempi di reazione esotermica", diversi tipi di esempi e alcuni problemi numerici con soluzioni sulla reazione esotermica.

Gli esempi sono-

  1. Reazione di combustione
  2. Reazione di neutralizzazione
  3. Reazione di corrosione
  4. Cristallizzazione dell'acetato di sodio o "ghiaccio caldo"
  5. Realizzazione di un cubetto di ghiaccio
  6. Fissione nucleare dell'uranio (U-235)
  7. Respirazione
  8. Formazione di coppie ioniche
  9. Reazione tra acqua e cloruro di calcio
  10. Reazione termite
  11. Decomposizione delle verdure in compost
  12. Soluzione di acido solforico e acqua

Cos'è una reazione esotermica?

Reazione esotermica è definito in termodinamica come un tipo di reazione in cui l'energia viene rilasciata sotto forma di calore (a volte sotto forma di luce, suono o elettricità) dal sistema all'ambiente circostante.

Per una reazione esotermica la variazione dell'entalpia (ΔH) è negativa (inferiore a zero).

esempi di reazione esotermica
Diagramma energetico di una reazione esotermica.
Immagine di credito: Wikimedia Commons

Per saperne di più segui: N2 polare o non polare: perché, come, caratteristiche e fatti dettagliati

Reazione di combustione

La reazione di combustione è un esempio ben noto di reazione esotermica ad alta temperatura. La combustione è fondamentalmente una reazione chimica redox in cui qualsiasi composto si ossida in presenza di ossigeno atmosferico e il più delle volte si ottengono prodotti gassosi ossidati.

L'equazione bilanciata della combustione del metano è scritta sotto-

CH4 + 2O2 =CO2 + 2H2O

Reazione di neutralizzazione

La reazione di neutralizzazione è un tipo di reazione in cui l'acido viene neutralizzato aggiungendo la base in modo goccia a goccia. Quindi, questo è un tipo di titolazione. Dopo la neutralizzazione, nessun eccesso di H+ o OH- lo ione rimane non reagito nel mezzo di reazione.  

Per un reazione di neutralizzazione, la variazione di entalpia (ΔH) è sempre negativa.

HCl+NaOH = NaCl+H2O

Per saperne di più si prega di passare attraverso: HBr è ionico o covalente: perché? Come, caratteristiche e fatti dettagliati

Reazione di corrosione

La corrosione è un tipo di reazione di ossidazione in cui un gas contenente ossigeno (aria) attacca la superficie di un metallo per formare un ossido.

La ruggine del ferro è un tipo di reazione di corrosione perché durante la ruggine il metallo viene ossidato dall'ossigeno atmosferico a temperatura normale in presenza di umidità.

4Fe+3O2 +2xH2O = 2Fe2O3.xH2O

Cristallizzazione dell'acetato di sodio o "ghiaccio caldo"

L'acetato di sodio solido triidrato viene riscaldato sopra i 330 K e le tre molecole di acqua cristallina vengono eliminate e il cristallo anidro viene sciolto in acqua.  Il cristallo è completamente disciolto a 352K. Il calore di idratazione dell'acetato di sodio triidrato (ΔHid) è superiore a 40 kcal/mol, un processo endotermico. Pertanto, il processo inverso, la cristallizzazione è un processo esotermico.

Realizzazione di un cubetto di ghiaccio

La formazione di ghiaccio dall'acqua è un esempio di cambiamento di fase reazione. Durante questa fase, una certa quantità di energia sotto forma di calore viene rilasciata nell'ambiente circostante. L'acqua si congela al di sotto di 273 K e perde una certa quantità di energia sotto forma di calore nell'ambiente circostante per formare ghiaccio. Se l'acqua a 273K si congela e forma ghiaccio alla stessa temperatura, la quantità di energia rilasciata è uguale al calore latente (80cal/g).

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Fissione nucleare dell'uranio (U-235)

La fissione nucleare genera una grande quantità di energia poiché nella fissione nucleare la massa viene convertita in energia secondo questa legge ΔE= Δm×c2. Nella reazione di fissione si divide il nucleo di qualsiasi atomo in due piccoli atomi costituenti attaccando un neutrone (0n1). È anche un esempio di catena reazione come in ogni fase della fissione nucleare viene generato neutrone e questo neutrone di nuova generazione può attaccare un altro nucleo di uranio.

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Fissione nucleare.
Immagine di credito: Wikimedia Commons

Respirazione

aerobico e respirazione anaerobica si verifica nei mitocondri in una cellula e genera energia termica per aiutare in diverse attività biologiche nell'organismo vivente. Quindi, nella lista degli esotermici esempio di reazione deve essere inclusa la respirazione. Rilascio di 38 ATP e 2 ATP per molecola di glucosio rispettivamente per la respirazione aerobica e anaerobica. Per la respirazione aerobica, vengono rilasciati quasi 3000 KJ/mol di energia quando il glucosio (cibo) viene ossidato dall'ossigeno.

C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O+ Energia

Formazione di coppie ioniche

La formazione di coppie di ioni o associazione ionica è definita come quando due ioni con carica elettrica opposta entrano in contatto tra loro in una soluzione e formano un'entità chimica distinta. Questi due ioni con carica positiva e negativa entrano in contatto a causa della forza di attrazione elettrostatica tra di loro. Nella formazione di questa entità ionica distinta, una quantità di rilascio di energia e ΔH diventano negativi.

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Reazione tra acqua e cloruro di calcio

La miscelazione del cloruro di calcio (CaCl2) con l'acqua produce un'enorme quantità di energia e quindi un esempio di reazione chimica esotermica. Cloridrico acido e ossido di calcio si ottengono come prodotto.

CaCl2 + H2O = Ca(OH)2 + HCl

Reazione termite

Reazione di ossido di ferro con l'alluminio si chiama reazione di termite e la miscela di questi due composti è nota come termite. Questi due reagenti devono essere in polvere. Questa reazione generalmente rilascia una grande quantità di energia con ossido di alluminio, ferro elementare e luce.

Fe2O3 +2Al = 2Fe+Al2O3

Decomposizione delle verdure in compost

Questa decomposizione è effettuata dai microbi e richiede una maggiore quantità di energia per rompere i legami chimici presenti in quelle verdure. Questa reazione procede anche per via esotermica.

Soluzione di acido solforico e acqua

L'acido solforico reagisce con l'acqua istantaneamente ed è un'elevata reazione esotermica. Ecco perché l'acqua non viene versata nel bicchiere di acido solforico concentrato, piuttosto l'acido solforico viene aggiunto lentamente nell'acqua. Dopo aver aggiunto l'acqua all'acido, inizierà a bollire e la temperatura raggiungerà un valore molto alto in breve tempo.

Di seguito vengono discussi diversi problemi numerici sulla reazione esotermica-

1. Considerare la reazione di formazione dell'acqua. 2H2 (g)+O2 (g) = 2 H2O (g). L'energia di dissociazione del legame del legame HH del legame O=O e del legame OH è rispettivamente di 105 kcal/mol e 119 kcal/mol 110 kcal/mol. Calcolare la quantità di energia assorbita e rilasciata e dichiararla come reazione esotermica o endotermica.

Risposta: L'equazione bilanciata della formazione dell'acqua è-

2H2 (g)+O2 (g) = 2 H2O(g).

Nel lato reagente energia totale posseduta dai reagenti =2 (legame H-H) + 1 (legame O=O) = {(2 ×105) + 119} kcal/mol = 329 kcal/mol

Nel lato prodotto energia totale posseduta dalla molecola d'acqua = 4 (legame OH)

= (4×110) kcal/mol = 440 kcal/mol Variazione di entalpia (ΔH) = entalpia di rottura del legame – entalpia di formazione del legame = (329-440) kcal/mol. = -111 kcal/mol

Quindi è una reazione esotermica (cambiamento di entalpia negativo).

2. Calcola l'energia rilasciata nella seguente reazione di fissione nucleare- 238U = 95Signore + 140 Xe+3n.

La massa atomica di 238U= 238.050784 um, 95Sr = 94.919388 um, 140Xe = 139.921610 amu e massa di neutroni (0n1) = 1.008665 amu.

Risposta: Massa dei prodotti = {94.919388 + 139.921610 + (3×1.008665)} amu = 237.866993 amu. Massa del reagente = 238.050784 amu Difetto di massa = (238.050784 – 237.866993) amu = 0.183791 amu. Energia rilasciata a causa del difetto di massa = Δm×c2 = 171.20 MeV.

3.Calcolare del H per la reazione-2NO2 (g) = n2 (g) + 2O2 (G)

L'entalpia cambia per la reazione data sotto-

2NO(g) = N2 (g)+O2 (g) ΔH = -180.5 KJ NO2 (g) = NO (g) + (1/2) O2 ΔH = 57.06 KJ

Risposta: 2NO (g) = N2 (g)+O2 (g)                                                                                                          (2nd reazione× 2) NO2 (g) = NO (g) + (1/2) O2

L'equazione risultante sarà = 2NO2 (g) = n2 (g) + 2O2 (g) Pertanto, la variazione di entalpia di questa reazione è (ΔH) = {-180.5 + (2×57.06)} KJ = -66.38 KJ.

Domande frequenti (FAQ)

Come si può aumentare la velocità di una reazione esotermica?

Risposta: La reazione esotermica o endotermica dipende dalla temperatura. Se la temperatura del mezzo di reazione viene aumentata, l'entità della reazione esotermica aumenterà.

Qual è la differenza tra una reazione esotermica e una endotermica?

Reazione endotermica Reazione esotermica
La reazione endotermica assorbe energia La reazione esotermica rilascia energia.
La variazione di entalpia (ΔH) è positiva. La variazione di entalpia (ΔH) è negativa.
La diminuzione della temperatura aumenta la velocità della reazione L'aumento della temperatura favorisce la reazione in avanti.

Qual è il cambiamento di entropia per una reazione esotermica?

 Risposta: Per una reazione esotermica l'entropia dell'ambiente circostante aumenta sempre quando l'energia viene rilasciata dal sistema all'ambiente circostante.

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