Explicação das reações endotérmicas: definição, exemplos, aplicações

Quando uma reação atrai energia para ajudar a acontecer, isso é endotérmico. Uma parte very important da compreensão de como a química funciona, as reações endotérmicas desempenham um papel importante nos processos industriais, nas reações naturais e até mesmo na vida cotidiana.

Aprender como identificar uma reação endotérmica é uma parte basic da sua educação no mundo da química, mas pode ser difícil entender as partes móveis.

É por isso que estamos aqui para explicar o que outline uma reação endotérmica, examinar exemplos da vida actual e descobrir as muitas maneiras como essas reações são aplicadas na vida cotidiana e na indústria.

Principais conclusões

• As reações endotérmicas absorvem energia, incluindo calor, do ambiente para provocar mudanças químicas.

• Estas reações são caracterizadas por uma mudança de entalpia positiva (ΔH > 0) e muitas vezes resultam em um efeito de resfriamento no ambiente circundante.

• Exemplos comuns incluem o derretimento do gelo, a evaporação e a sublimação, todos os quais envolvem a quebra de ligações moleculares usando calor.

• As reações endotérmicas desempenham um papel em processos industriais, como a produção de cal, hidrogênio e nitrato de amônio, bem como em sistemas de refrigeração e resfriamento.

• A diferença entre as reações endotérmicas e exotérmicas é que as reações endotérmicas absorvem energia, deixando a área circundante mais fria, enquanto as reações exotérmicas a liberam, liberando calor.

Como funcionam as reações endotérmicas?

As reações endotérmicas são processos químicos que requerem uma entrada externa de energia para acontecer. Para fazer isso, essas reações retiram calor do ambiente, em um processo que tem efeito positivo. entalpia mudança – geralmente escrita como ΔH>0.

Esta absorção é necessária para superar a barreira da energia de ativação e permitir a quebra das ligações químicas dentro dos reagentes.

Uma característica definidora das reações endotérmicas é a sua mudança de entalpia positiva (ΔH > 0), o que significa que a energia necessária para a reação excede a energia liberada.

Por exemplo, quando você toca um objeto que sofre uma reação endotérmica, como uma bolsa química fria, ele fica frio ao toque porque a reação está retirando o calor da sua pele e do ambiente ao redor. Este efeito de resfriamento é resultado direto da transferência de energia envolvida.

Definição e Princípios Básicos

Uma reação endotérmica é definida por sua capacidade de absorver energia para provocar mudanças químicas. Este processo começa quando a energia necessária para quebrar as ligações dos reagentes é maior do que a energia libertada à medida que formam novas ligações.

A diferença nesses níveis de energia é fornecida pelo calor do ambiente, tornando a absorção de calor uma característica essencial da reação.

Os princípios básicos que regem essas reações giram em torno da termodinâmica e da conservação de energia. A energia absorvida não é perdida, mas sim transformada, pois facilita alterações na estrutura molecular dos reagentes, possibilitando a formação de novos compostos químicos.

Este processo é governado pelas leis da entalpia e pelo balanço geral de energia no sistema de reação.

Exemplos comuns de reações endotérmicas

A teoria é fantástica, mas compreender conceitos complexos é mais fácil quando você consegue relacioná-los com exemplos da vida actual. Felizmente, existem algumas maneiras muito simples de vermos as reações endotérmicas acontecerem, muitas delas sendo vistas todos os dias.

Derretimento do gelo para formar água

Quando o gelo encontra o calor, ele derrete e se transforma em água. Este calor é necessário para quebrar as ligações que prendem o H2O juntos como um sólido em um líquido, que por sua vez esfria o ambiente.

Quando o ponto de congelamento é atingido, as moléculas nesta forma sólida começam a se decompor, tornando-se mais espaçadas, transformando-se em água.

Evaporação de água líquida em vapor

A evaporação é frequentemente associada ao calor, graças à transformação da água fervente em vapor, mas, apesar disso, é na verdade um processo endotérmico. As moléculas de água requerem calor additional para continuarem a se distanciar umas das outras, da mesma forma que passam de sólidas para líquidas.

Com calor suficiente retirado do ambiente, essas moléculas de água aumentam sua energia cinética o suficiente para se tornarem vapor, subindo no ar.

Sublimação

Sublimação é quando uma substância muda diretamente de sólido para gasoso sem nunca estar no estado líquido. Embora isso possa parecer uma característica incomum, existem muitos itens domésticos e de uso diário que a utilizam para trabalhar. Os exemplos incluem:

• Purificadores de banheiro – Os aromas destes são frequentemente transportados em álcoois como etanolque sublimam no ar, carregando a fragrância.
• Naftalina – Feito com naftalenoou C10H8esse produto químico sublima no ar para atuar como um impedimento para mariposas e outros insetos.
• Gelo seco – Uma forma sólida de dióxido de carbono, ou CO2usado para congelamento rápido.

Quais são as aplicações das reações endotérmicas?

Agora que entendemos os processos por trás das reações endotérmicas, bem como alguns exemplos do dia-a-dia, podemos examinar as aplicações de ponta desse processo. Desde a fabricação industrial de ponta até um componente crítico na refrigeração, aqui estão algumas maneiras pelas quais esse processo é usado.

Fabricação Industrial e Química

Um exemplo neste espaço é o processamento de calcário em cal. Calcário, também conhecido como carbonato de cálcio (CaCO3) é queimado em um forno de tamanho industrial a cerca de 900°C, produzindo dióxido de carbono e óxido de cálcio (CaO).

Esse materials residual, também conhecido como cal virgem, tem vários usos na agricultura e na indústriaincluindo:

• Fabricação: Usado na produção de ferro, aço, papel, celulose, porcelana e vidro
• Tratamento de água: Suaviza a água e trata a água e os gases de combustão
• Agricultura: Usado na calagem para neutralizar solos ácidos e adicionar nutrientes
• Construção: um ingrediente chave em argamassas e cimento
• Materiais dentários: Utilizados em bases dentárias, restaurações e próteses

Outra vem da produção de hidrogênio (H), muitas vezes feita pelo método de reforma a vapor-metano. Como parte do processo, o calor é aplicado ao metano misturado com vapor sob pressão muito alta, com um catalisador para produzir três novos componentes: hidrogênio, monóxido de carbono e dióxido de carbono. Esta reação pode ser escrita como CH + H2O (+ calor) → CO + 3H2.

Por último, mas não menos importante, é nitrato de amônio (NH4NÃO3) onde as reações endotérmicas entre soluções de amôniaaquecido em um gás, e ácido nítricoque é concentrado, leva à formação desse produto químico. É outro produto químico que encontra uso em massa na indústria agrícola, tornando sua produção bastante lucrativa.

Refrigerantes

Desde os frigoríficos que temos nas nossas casas até à refrigeração industrial em grande escala, unidades de ar condicionado e muito mais, as reações endotérmicas são a base dos sistemas de arrefecimento e congelamento em todo o mundo.

Quando essas reações atraem calor, elas deixam os espaços ao seu redor mais frios. Com uma reação suficientemente grande, isso pode manter os espaços mais frios de forma consistente, ajudando na preservação de alimentos, elementos sensíveis ao calor e muito mais.

A refrigeração funciona ciclicamente, com líquidos transformando-se em gás e vice-versacomeçando e terminando com um compressor. O refrigerante, geralmente um fluido, é comprimido nesta unidade em um gás quente antes de ser enviado para um condensador, que o transforma em líquido.

Depois disso, é enviado para uma válvula de expansão, que ajuda a reduzir a pressão e a expulsar o calor. Neste ponto, o refrigerante do processo está muito frio, ajudando a manter temperaturas baixas ou abaixo de zero dentro da área necessária.

Este processo se repete, com o calor sendo expelido para fora da unidade e o resfriamento mantido dentro.

Existem vários diferentes grupos de refrigerantes reconhecido em ambientes industriais, incluindo:

• CFCs (Clorofluorcarbonos): Feitos de cloro, flúor e carbono, e eliminados gradualmente por danificar a camada de ozônio
• HCFCs (hidroclorofluorocarbonos): criados com hidrogênio, cloro, flúor e carbono. Menos prejudiciais que os CFCs, mas também em fase de eliminação
• HFCs (hidrofluorocarbonos): contêm hidrogênio, flúor e carbono, são seguros para a camada de ozônio, mas contribuem para o aquecimento international.
• HFOs (Hidrofluoroolefinas): Formados de hidrogênio, flúor e carbono com um ‘olefina‘ ligação. Seguro para o ozônio e tem menor contribuição para o aquecimento international

Existem também refrigerantes naturais, incluindo amônia (NH3), dióxido de carbono, propano (C₃H₈) e isobutano (C4H10), e embora sejam mais ecológicos, apresentam outros riscos, como alta inflamabilidade.

Qual é a diferença entre reações endotérmicas e exotérmicas?

Se as reações endotérmicas são definidas pela sensação de frio e pela necessidade de energia para acontecer, reações exotérmicas são o oposto: libertam calor, muitas vezes tornando o ambiente mais quente. Essa distinção basic vem da direção em que a energia flui durante o processo.

Um bom exemplo de reação exotérmica é a resina epóxi. Uma vez misturado com um endurecedor, gera uma grande quantidade de calor que ajuda a fortalecer o materials e dar-lhe resistência depois de endurecido.

Ambas as reações são complementares quando se trata de dinâmica energética, com reações endotérmicas tendo uma mudança de entalpia positiva (ΔH) e reações exotérmicas tendo uma mudança de entalpia negativa. Isso mostra que a reação libera mais energia do que absorve.

Conclusão

As reações endotérmicas são vitais tanto para o mundo pure quanto para a inovação humana. Quer se trate do derretimento do gelo, do funcionamento de um frigorífico ou da produção industrial em grande escala, as reações endotérmicas demonstram a importância da absorção de energia na criação e manutenção da mudança.

Isto, por sua vez, ajuda-nos a compreender mais sobre o mundo que nos rodeia, desde a ciência por trás mudanças de temperatura como um todo ao intrincado processo de mudança química em nível molecular. Abrir a porta para as reações endotérmicas nos ajuda a compreender melhor os outros elementos que nos rodeiam.