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Comprendre les réactions endothermiques et exothermiques

Comprendre les réactions endothermiques et exothermiques

De nombreuses réactions chimiques libèrent de l'énergie sous forme de chaleur, de lumière ou de son. Ce sont des réactions exothermiques. Des réactions exothermiques peuvent se produire spontanément et entraîner une plus grande randomité ou une entropie (ΔS> 0) du système. Ils sont marqués par un flux de chaleur négatif (la chaleur est perdue dans l'environnement) et une diminution de l'enthalpie (ΔH <0). En laboratoire, les réactions exothermiques produisent de la chaleur ou peuvent même être explosives.

Il y a d'autres réactions chimiques qui doivent absorber de l'énergie pour continuer. Ce sont des réactions endothermiques. Les réactions endothermiques ne peuvent pas se produire spontanément. Il faut travailler pour que ces réactions se produisent. Lorsque les réactions endothermiques absorbent de l'énergie, une chute de température est mesurée pendant la réaction. Les réactions endothermiques sont caractérisées par un flux de chaleur positif (dans la réaction) et une augmentation de l'enthalpie (+ ΔH).

Exemples de procédés endothermiques et exothermiques

La photosynthèse est un exemple de réaction chimique endothermique. Dans ce processus, les plantes utilisent l'énergie du soleil pour convertir le dioxyde de carbone et l'eau en glucose et en oxygène. Cette réaction nécessite 15 MJ d’énergie (lumière du soleil) pour chaque kilogramme de glucose produit:

lumière du soleil + 6CO2(g) + H2O (l) = C6H12O6(aq) + 6O2(g)

D'autres exemples de processus endothermiques incluent:

  • Dissoudre le chlorure d'ammonium dans l'eau
  • Alcanes de craquage
  • Nucléosynthèse d'éléments plus lourds que le nickel dans les étoiles
  • Evaporation d'eau liquide
  • La glace fondante

Un exemple de réaction exothermique est le mélange de sodium et de chlore pour obtenir le sel de table. Cette réaction produit 411 kJ d'énergie pour chaque mole de sel produite:

Na (s) + 0,5Cl2(s) = NaCl (s)

D'autres exemples de processus exothermiques incluent:

  • La réaction thermite
  • Une réaction de neutralisation (par exemple, mélanger un acide et une base pour former un sel et de l'eau)
  • La plupart des réactions de polymérisation
  • Combustion d'un combustible
  • Respiration
  • Fission nucléaire
  • Corrosion du métal (réaction d'oxydation)
  • Dissoudre un acide dans l'eau

Des démonstrations à faire

De nombreuses réactions exothermiques et endothermiques impliquent des produits chimiques toxiques, une chaleur ou un froid extrême ou des méthodes d'élimination désordonnées. Un exemple de réaction exothermique rapide consiste à dissoudre un détergent à lessive en poudre dans votre main avec un peu d’eau. Un exemple de réaction endothermique facile consiste à dissoudre le chlorure de potassium (vendu comme substitut du sel) dans votre main avec de l’eau.

Ces démonstrations endothermiques et exothermiques sont sûres et faciles:

  • Réactions exothermiques excitantes à essayer: Réchauffez-vous avec l'une de ces démonstrations de réactions exothermiques simples.
  • Créez une réaction endothermique: Certaines réactions endothermiques deviennent suffisamment froides pour causer des engelures. Voici un exemple de réaction suffisamment sûre pour que les enfants puissent la toucher.
  • Comment créer une réaction chimique exothermique: Certaines réactions exothermiques produisent des flammes et deviennent extrêmement chaudes (comme la réaction thermite). Voici une réaction exothermique sans danger qui produit de la chaleur mais ne déclenche pas d’incendie ni ne brûle.
  • Préparer de la glace chaude à partir de vinaigre et de bicarbonate de soude: l'acétate de sodium ou «glace chaude» peut être utilisé comme réaction endothermique ou exothermique, selon que vous cristallisez ou fondez le solide.

Comparaison endothermique et exothermique

Voici un résumé rapide des différences entre les réactions endothermiques et exothermiques:

EndothermiqueExothermique
la chaleur est absorbée (sensation de froid)la chaleur est libérée (réchauffe)
il faut ajouter de l'énergie pour que la réaction se produisela réaction se produit spontanément
le trouble diminue (ΔS <0)l'entropie augmente (ΔS> 0)
augmentation de l'enthalpie (+ ΔH)diminution de l'enthalpie (-ΔH)

Réactions Endergonic et Exergonic

Les réactions endothermiques et exothermiques se rapportent à l'absorption ou au dégagement de chaleur. Il existe d'autres types d'énergie qui peuvent être produites ou absorbées par une réaction chimique. Les exemples incluent la lumière et le son. En général, les réactions impliquant de l’énergie peuvent être classées en énergétiques ou exergoniques. Une réaction endothermique est un exemple de réaction énergonique. Une réaction exothermique est un exemple de réaction exergonique.

Faits marquants

  • Les réactions endothermiques et exothermiques sont des réactions chimiques qui absorbent et dégagent de la chaleur, respectivement.
  • Un bon exemple de réaction endothermique est la photosynthèse. La combustion est un exemple de réaction exothermique.
  • La catégorisation d'une réaction comme endo- ou exothermique dépend du transfert de chaleur net. Dans une réaction donnée, la chaleur est à la fois absorbée et libérée. Par exemple, une réaction de combustion doit être alimentée en énergie (allumer un feu avec une allumette), mais la chaleur dégagée est supérieure à la quantité requise.

Ressources et lectures supplémentaires

  • Qian, Y.Z et al. “Diverses sources de supernova pour le r-Processus." Le journal astrophysique, vol. 494, non. 1, 10 février 1998, pages 285-296, doi: 10.1086 / 305198.
  • Yin, Xi et al. "Approche d'auto-échauffement pour la production rapide de nanostructures métalliques uniformes." Chimie des nanomatériaux pour l'énergie, la biologie et plus, vol. 2, non. 1, 26 août 2015, p. 37-41, doi: 10.1002 / cnma.201500123.