Reakcje chemiczne zachodzą w wyniku przegrupowania cząsteczek dwóch lub więcej substancji (reagentów) w nowo powstałe substancje zwane produktami. Przegrupowanie tych cząsteczek prowadzi do zerwania lub powstania wiązań, co powoduje zmiany w pochłoniętym lub uwolnionym cieple. Na podstawie uwolnionej energii reakcje chemiczne można podzielić na egzotermiczne, endotermiczne, egzoergiczne lub endogenne.
Egzotermiczne a egzergiczne
Różnica między reakcją egzotermiczną a reakcją egzotermiczną polega na tym, że reakcja egzotermiczna dotyczy zmiany entalpii w dowolnym procesie chemicznym mierzonym jako ciepło w układzie zamkniętym, podczas gdy reakcje egzotermiczne dotyczą zmiany energii swobodnej dowolnej reakcji chemicznej zwanej energią swobodną Gibbsa. Oba wyzwalają reakcje; jednak rodzaj energii jest inny.
W termodynamice reakcja egzotermiczna jest reakcją uwalniającą energię. Podczas procesu reakcji egzotermicznej uwalniana jest energia w postaci ciepła. Ciepło jest uwalniane, ponieważ entalpia (energia wewnętrzna w danym ciśnieniu i objętości lub po prostu całkowite ciepło układu) reagentów jest większa niż produktów, to energia jest uwalniana w postaci ciepła dla stabilności chemicznej.
W termodynamice reakcja egzoergiczna jest również reakcją uwalniającą energię. Podczas procesu reakcji egzoergicznej energia uwalniana jest w postaci energii swobodnej Gibbsa. W ten sposób uwolniona energia jest również mierzona w kategoriach zmiany entropii (energia niedostępna do wykonania pracy). W ten sposób uwolniona energia pomaga wykonać pewną pracę i zapewnia stabilność reakcji.
Tabela porównawcza między egzotermicznym i egzotermicznym
| Parametry porównania | Egzotermiczny | egzergiczny |
| Oznaczający | Jest to reakcja uwalniająca ciepło. | Jest to reakcja uwalniająca energię. |
| Forma energii | Uwolniona forma energii jest podgrzewana. | Forma uwolnionej energii jest mierzona jako energia swobodna Gibbsa lub zmiana entropii. |
| Wpływ na otoczenie | Energia otoczenia jest zwiększana przez ogrzewanie. | Nie ma to nic wspólnego z ogrzewaniem otoczenia. Dopóki energia nie będzie dostępna do wykonywania pracy, reakcja jest możliwa. |
| Energia reagentów | Jest wyższy niż produkty. | Jest również wyższy niż produktów. |
| Energia produktów | Jest niższy niż reagenty. | Jest również niższy niż reagentów. |
| Ogólna zmiana energii | Ogólnie w reakcji następuje uwolnienie energii. Wszystkie reakcje egzotermiczne są naturalnie egzotermiczne w miarę uwalniania energii. | Energia jest uwalniana, ale reakcja trwa tylko do momentu zakończenia pracy z darmową energią. |
| Wolna energia Gibbsa | ∆G jest ujemne (energia jest uwalniana). | ∆G jest również ujemna. Zwykle reakcje egzotermiczne mają większe ∆G. |
| Robota skończona | Praca nie jest skończona. | Praca odbywa się w formie zmiany entropii. |
| Przykład | Spalanie paliw kopalnych, zapalanie świecy itp. | Oddychanie u roślin i zwierząt. (Głównie reakcje bioenergetyczne) |
Co to jest egzotermia?
Reakcja egzotermiczna to reakcja uwalniania energii, w której dwa lub więcej reagentów przestawia swoje cząsteczki, tworząc i rozrywając wiązania chemiczne uwalniając energię (zachodzi zmiana entalpii ∆H jest również ujemna) do otoczenia w postaci ciepła lub nawet światła. Jest to mierzone w dżulach (jednostka ciepła). Oznacza to, że reagenty mają wyższą energię niż produkty i utrzymują termodynamicznie stabilną reakcję. Energia musi zostać uwolniona do otoczenia w postaci ciepła.
Uwolniona w ten sposób energia obniża energię swobodną Gibbsa układu (∆G jest ujemne), ale energia jest uwalniana w wyniku reakcji i jest rozpraszana w otoczeniu. Jedyna różnica polega na tym, że otoczenie nagrzewa się. Klasyfikacja reakcji na podstawie reakcji egzotermicznych i endotermicznych mierzy tylko ciepło uwolnione lub wymagane do reakcji. W reakcjach egzotermicznych na początku reakcji nie jest wymagana energia. Reagenty mają energię do samodzielnego reagowania.
Najlepszym przykładem reakcji egzotermicznej jest spalanie dowolnego materiału. Kiedy pali się jakikolwiek materiał, powiedzmy drewno. Drewno reaguje z tlenem w otaczającym powietrzu, tworząc dwutlenek węgla i parę wodną, które postrzegamy jako dym. Ogień ma postać energii uwalnianej przez substraty (drewno i tlen) z produktów. Ogień dostarcza nam ciepła i światła. Ta energia chemiczna jest z powodzeniem przekształcana w energię mechaniczną.
Co to jest egzergiczny?
Exergonic to reakcja uwalniania energii, w której co najmniej dwa reagenty zmieniają swoje cząsteczki, tworząc i rozrywając wiązania chemiczne, uwalniając energię do otoczenia w postaci energii, która jest wykorzystywana do wykonania pracy. Mierzona jest również w dżulach, ponieważ wykonana praca jest taka sama, jak ilość energii użytej do wykonania pracy.
Uwolniona w ten sposób energia obniża energię swobodną Gibbsa układu (∆G jest ujemna), ale uwolniona energia jest wykorzystywana do wykonania jakiejś pracy spontanicznie (co oznacza również zmianę entropii). ∆H pozostaje ujemna. Do rozpoczęcia reakcji nie jest wymagana żadna energia zewnętrzna.
Najlepszym przykładem reakcji egzergicznych są reakcje bioenergetyczne, takie jak oddychanie komórkowe, katabolizm, metabolizm substancji spożywczych i tym podobne. Średnio podczas procesu oddychania komórkowego glukoza jest rozkładana na wodę i dwutlenek węgla za pomocą tlenu. To uwalnia energię, która jest wykorzystywana do tworzenia cząsteczek ATP, które napędzają funkcjonowanie organizmu. Jest to więc spontaniczny proces uwalniania energii.
Główne różnice między egzotermią a egzotermią
Wniosek
Chociaż zarówno reakcje egzotermiczne, jak i egzotermiczne są podobne do ich zmiany energii swobodnej Gibbsa i zmiany entalpii (zarówno ∆G, jak i ∆H są ujemne) i obie mają wystarczająco dużo energii, aby przekroczyć barierę energii aktywacji, ale istnieje niewielka różnica w energii, którą uwalniają.
Podczas gdy pierwsza uwalnia nadmiarową energię, druga maksymalnie wykorzystuje uwolnioną energię i trwa tylko do zakończenia pracy, podczas gdy reakcje egzotermiczne trwają do momentu całkowitego przekształcenia reagentów w produkty. Należy przeprowadzić uważną obserwację reakcji i jej produktów końcowych, aby zrozumieć różnicę między tymi dwoma typami reakcji.
