Endotermiska och exoterma reaktioner

Leon arbetar med att fullända sitt lemonadrecept. Han fick reda på att han kan göra det kolsyrat genom att tillsätta lite bakpulver! Bakpulvret reagerar med ett ämne som kallas citronsyra, som finns i citronsaften. En av produkterna från denna kemiska reaktion är koldioxid. Koldioxid bildar gasbubblor som gör drycken kolsyrad.

Men det finns något mer med denna reaktion som vi kan undersöka... Rör vid koppen där du blandade din citronsaft och bakpulver, Leon. Det känns plötsligt kallt! Varför? För att kunna förstå detta, behöver vi först veta något om energi i kemiska reaktioner.

Kemiska reaktioner handlar om att förändra vissa ämnen — reaktanter — till andra ämnen — produkter. För att detta ska hända, behöver kemiska bindningar mellan atomer i reaktanterna brytas, så att atomerna kan ordnas om och skapa nya bindningar och bilda produkter. De kemiska bindningarna lagrar energi. När bindningarna bryts och nya band bildas, rör sig energin omkring. Låt oss titta på reaktionen som sker i Leons lemonad.

Bindningar i bakpulver och citronsyra lagrar mindre energi än bindningarna i reaktionsprodukterna. Så för att produkterna ska kunna bildas krävs extra energi. Energi kan inte bara dyka upp från ingenstans, den kan bara förflyttas från en plats till en annan. Här kommer den extra energin från omgivningen och det absorberas i form av värme. Den absorberade värmen omvandlas till energi och lagras i de kemiska bindningarna av reaktionsprodukterna.

Det var det som gjorde att drycken plötsligt kändes kallare! Reaktioner som absorberar energi från omgivningen kallas endotermiska reaktioner. Ett annat exempel på en endotermisk reaktion är den process i vilken växter producerar mat - fotosyntes. Under fotosyntesen, omvandlar växter dioxid och vatten till glukos, men för att kunna göra det behöver de absorbera energi från solljus. Utan energi från solen så sker inte reaktionen.

I endotermiska reaktioner är energinivån för reaktanter lägre än produkternas energinivå och energi absorberas. Men det finns också kemiska reaktioner där energinivån av reaktanter är högre än för produkter. Detta betyder att efter reaktionen äger rum, finns det energi över. Denna extra energi släpps ut i omgivningen. Du kan testa själv!

Lägg lite tvättmedelspulver i din hand, och blanda det med lite kallt vatten tills tvättmedlet löst sig. Kan du känna värmen? En av ingredienserna i tvättmedlet är natriumkarbonat. När natriumkarbonat löses upp i vatten, så sker en kemisk reaktion. Produkterna av denna reaktion lagrar mindre energi i sina bindningar än i reaktanterna, och den extra energin släpps ut i omgivningen.

Det är därför blandningen börjar kännas varm. Reaktioner som frigör energi till miljön kallas exotermiska reaktioner. Ett annat exempel på en exoterm reaktion är förbränning. När bränsle, till exempel ved, naturgas eller etanol, brinner omgiven av syre, frigörs energi i form av värme och ljus — som du kan se som en låga. I alla kemiska reaktioner bryts vissa bindningar och några nya bindningar bildas, sker det alltid en överföring av en del energi.

Så alla kemiska reaktioner absorberar antingen energi utifrån — om de är endotermiska, eller släpper ut energi till sin omgivning — om de är exotermiska.