No mundo da química, as reações que liberam energia para o ambiente são classificadas como exotérmicas. Estas reações não são apenas fascinantes, mas também extremamente importantes, pois desempenham um papel very important em vários processos naturais e industriais.
Saber como identificar essas reações torna-se importante para aprender mais sobre como os produtos químicos interagem. Então, vamos explorar o que outline esse tipo de reação, quais exemplos podem ser observados e como eles podem ser aplicados na vida cotidiana.
Principais conclusões
As reações exotérmicas liberam energia na forma de calor para o ambiente
Essas reações são fundamentais para compreender a transferência e conservação de energia
Os rearranjos de ligações em reações exotérmicas são mais fortes do que as ligações originais nos componentes
Exemplos comuns deste processo incluem cura de resina epóxi, reação de cal viva com água e pega de cimento.
As reações exotérmicas são amplamente aplicadas em processos industriais como extração de metais e produção de amônia
Como funcionam as reações exotérmicas?
Definição e Princípios Básicos
Cientificamente falando, uma reação exotérmica é uma reação com efeito negativo entalpia mudança, caso contrário escrito como ΔH<0. Em termos mais simples, uma reação exotérmica ocorre quando a energia dos reagentes químicos é transferida para o ambiente, aumentando a temperatura.
Em termos científicos, as ligações são quebradas e reformadas durante uma reacção e, em reacções exotérmicas, este rearranjo das ligações resulta numa libertação líquida de energia. Quando moléculas ou átomos se reorganizam para formar novos laçoso processo pode exigir ou liberar energia.
Nas reações exotérmicas, as novas ligações formadas são mais fortes que as dos componentes anteriores, liberando o excesso de energia para o entorno. A quantidade de calor liberada depende das substâncias envolvidas e das condições de reação, razão pela qual algumas reações exotérmicas são levemente quentes, enquanto outras podem causar calor intenso.
Uma visão ampliada da ligação química das moléculas de água, formada por uma reação exotérmica.
Exemplos comuns de reações exotérmicas
É sempre mais fácil compreender um conceito com exemplos práticos, e as reações exotérmicas não são diferentes. Aqui estão alguns que constituem uma parte comum da química industrial e de processos que você talvez não tenha considerado antes.
Resina Epóxi
A resina epóxi, utilizada em adesivos, revestimentos e materiais estruturais, sofre uma reação exotérmica quando misturada com um endurecedor. Esta reação gera calor, permitindo que a resina remedy e solidifique.
É um processo que requer muito controle e observação para evitar aquecimento excessivo, principalmente em uso em larga escala. O calor do processo de cura ajuda a fortalecer a resina, tornando-a durável e adesiva.
Cal viva
A cal viva, ou óxido de cálcio, reage com a água em uma reação fortemente exotérmica para formar hidróxido de cálcio. Quando a cal virgem é adicionada à água, ela gera calor intenso, muitas vezes o suficiente para fazer a mistura ferver e vaporizar.
Essa reação é comumente usada na construção para criar materiais que possam endurecer e endurecer de maneira eficaz, como na produção de aço. O calor produzido ajuda a matar bactérias, o que o torna particularmente útil na gestão de resíduos e no tratamento de água.
Configuração de cimento
Embora possa ser surpreendente, a presa do cimento é outro processo exotérmico. À medida que o cimento se mistura com a água e forma uma massa dura, esta reação de hidratação liberta calor, o que fortalece o cimento e acelera o processo de cura.
Em grandes derramamentos de cimento, como em fundações de edifícios ou estradas, este calor precisa ser gerenciado para evitar fissuração térmica. A natureza exotérmica da presa do cimento é essencial para a sua durabilidade, garantindo estruturas duradouras.
Quais são as aplicações das reações exotérmicas?
Fabricação Industrial e Química
Na fabricação industrial, as reações exotérmicas desempenham um papel essential em processos como extração de metais, refino e síntese química.
Muitos minérios metálicos, por exemplo, requerem reações de alta temperatura para extrair metais puros e refinar o produto ultimate em um processo denominado metalurgia. As reações exotérmicas envolvidas podem sustentar essas condições, o que torna os processos mais eficientes em termos energéticos.
Outro exemplo é o processo Haber-Bosch, que combina nitrogênio e hidrogênio com um catalisador (geralmente à base de ferro) para produzir amônia. Este processo é exotérmico e requer um gerenciamento preciso da temperatura para maximizar o rendimento.
Exemplos diários
Embora já tenhamos examinado alguns exemplos maiores, existem algumas versões em menor escala que consideramos naturais na vida diária. Aqui estão dois que você pode não ter considerado antes:
Combustão – Seja espontânea ou deliberada, a combustão libera uma enorme quantidade de calor da reação. Isto pode acontecer em pilhas de materials orgânico, como feno, folhas ou carvão, onde a oxidação avança lentamente e o calor fica preso nas camadas. Com calor suficiente, os itens entram em combustãocausando fumaça e incêndios.
De forma mais controlada, vemos combustão em aquecedores de água em todo o país, muitas vezes usando gás pure como combustível e liberando calor que é captado pela água, ajudando a aquecer nossas casas nos meses mais frios.
Aquecedores de mãos – Os aquecedores de mãos descartáveis são feitos de uma mistura de ferro em pó, sal, carvão ativado, água destiladae vermiculita, esses pequenos feixes de calor funcionam por meio de rápida oxidação, com o oxigênio reagindo com o ferro, a água e o sal.
Os reutilizáveis, porém, são feitos de uma solução supersaturada de acetato de sódio, que cristaliza e libera calor.
Ampolas sendo seladas e fechadas com uso controlado de combustão.
Como as reações exotérmicas são diferentes das reações endotérmicas?
Enquanto as reações exotérmicas emitem calor, as reações endotérmicas o absorvem, causando um efeito de resfriamento na área circundante. Isso acontece porque a energia necessária para quebrar as ligações nos reagentes é maior do que a energia liberada quando novas ligações são feitas.
Um dos exemplos mais simples de reação endotérmica é o processo de fotossíntese, onde as plantas usam a energia da luz photo voltaic para transformar dióxido de carbono e água em oxigênio, que é expelido, e glicose, que alimenta o crescimento contínuo da planta. Esta é uma parte very important entendendo a bioquímicae ajuda os cientistas a pesquisar e estudar as diferenças entre esta e a engenharia bioquímica.
Em contraste, numa reacção exotérmica, a energia flui para fora e não para dentro, tornando as reacções exotérmicas e endotérmicas complementares em termos de dinâmica energética.
Conclusão
As reações exotérmicas mostram como a química pode transformar o mundo, uma reação de cada vez. Ao libertar energia para o ambiente, as reações exotérmicas impulsionam tudo, desde o aquecimento das nossas mãos num dia frio até ao abastecimento da produção industrial.
No entanto, a exotérmica não está sozinha – as reações endotérmicas desempenham um papel igual e oposto no mundo das reações químicas, e compreender uma completamente é impossível sem conhecer a outra. Mesmo assim, não há dúvidas da importância de compreender as reações exotérmicas e o impacto que elas têm na vida cotidiana.
