
Endotermiset ja eksotermiset reaktiot

Hanki lisää sisältöä päivittämällä
Leon viimeistelee limonadireseptiään. Hän huomasi voivansa tehdä siitä poreilevaa lisäämällä ruokasoodaa! Ruokasooda reagoi sitruunahapon kanssa, jota on sitruunamehussa. Yksi tämän kemiallisen reaktion tuotteista on hiilidioksidi. Hiilidioksidi muodostaa kaasukuplia jotka tekevät juomasta poreilevaa.
Mutta tässä reaktiossa on jotain muuta, mitä voimme tutkia… Kosketa kuppia johon sekoitit sitruunamehua ja ruokasoodaa, Leon. Yhtäkkiä se tuntuu kylmältä! Miksi? Ymmärtääksesi tämän, meidän on ensin tiedettävä jotain energiasta kemiallisissa reaktioissa. Kemiallisissa reaktioissa on kyse aineiden - lähtöaineiden - muuttamisesta — muiksi aineiksi — tuotteiksi.
Jotta tämä tapahtuisi, kemialliset sidokset lähtöaineiden atomien välillä katkeavat, jotta atomit voivat järjestyä uudelleen ja luoda uusia sidoksia, jotka muodostavat tuotteita. Kemialliset sidokset varastoivat energiaa. Kun siteet katkeavat ja uusia siteitä muodostuu, energia liikkuu. Katsotaanpa Leonin limonadissa tapahtuvaa reaktiota. Sidokset ruokasoodassa ja sitruunahapossa varastoivat vähemmän energiaa kuin reaktiotuotteiden sidokset.
Joten, jotta tuotteet muodostuvat, tarvitaan lisäenergiaa. Energiaa ei voi vain ilmaantua tyhjästä, se voi vain liikkua paikasta toiseen. Täällä ylimääräinen energia tulee ympäristöstä, ja se imeytyy lämmön muodossa. Imeytyvä lämpö muunnetaan energiaksi joka varastoituu reaktiotuotteiden kemiallisiin sidoksiin. Tästä syystä juoma tuntui yhtäkkiä kylmemmältä!
Reaktioita, jotka imevät energiaa ympäristöstä kutsutaan endotermisiksi reaktioiksi. Toinen esimerkki endotermisestä reaktiosta on prosessi, jossa kasvit tuottavat ruokaa — fotosynteesi. Fotosynteesin aikana kasvit muuttavat dioksidia ja vettä glukoosiksi, mutta tehdäkseen niin niiden täytyy imeä energiaa auringonvalosta. Ilman auringon energiaa reaktiota ei tapahdu. Endotermisissä reaktioissa lähtöaineiden energiataso on alhaisempi kuin tuotteiden energiataso, ja energia imeytyy.
Mutta on myös kemiallisia reaktioita jossa reagoivien aineiden energiataso on korkeampi kuin tuotteiden. Tämä tarkoittaa, että reaktion jälkeen energiaa jää yli. Tämä ylimääräinen energia vapautuu ympäristöön. Voit testata sen itse! Laita hieman pyykinpesuainejauhetta kädellesi, ja sekoita se kylmään veteen kunnes pesuaine liukenee.
Tunnetko lämmön? Yksi pyykinpesuaineen ainesosista on natriumkarbonaatti. Kun natriumkarbonaatti liukenee veteen, tapahtuu kemiallinen reaktio. Tämän reaktion tuotteet varastoivat vähemmän energiaa sidoksissaan kuin reagoivat aineet, ja ylimääräinen energia vapautuu ympäristöön. Siksi seos alkaa tuntua lämpimältä.
Reaktioita, jotka vapauttavat energiaa ympäristöön kutsutaan eksotermisiksi reaktioiksi. Toinen esimerkki eksotermisestä reaktiosta on palaminen. Kun polttoainetta, esimerkiksi puuta, maakaasua tai etanolia, poltetaan hapen läsnäollessa, energiaa vapautuu lämmön ja valon muodossa - joka näkyy liekkinä. Koska kaikissa kemiallisissa reaktioissa jotkut siteet katkeavat ja uusia sidoksia muodostuu, aina siirtyy jonkin verran energiaa. Joten kaikki kemialliset reaktiot joko absorboivat energiaa ulkopuolelta — jos ne ovat endotermisiä, tai vapauttavat energiaa ympäristöönsä - jos ne ovat eksotermisiä.