Processo exotérmico - Exothermic process
Em termodinâmica , o termo processo exotérmico (exo: "fora") descreve um processo ou reação que libera energia do sistema para seus arredores, geralmente na forma de calor , mas também na forma de luz (por exemplo, uma faísca, chama , ou flash), eletricidade (por exemplo, uma bateria) ou som (por exemplo, explosão ouvida ao queimar hidrogênio). Sua etimologia deriva do prefixo grego έξω (exō, que significa "para fora") e da palavra grega θερμικός (thermikόs, que significa "térmico"). O termo exotérmico foi cunhado pela primeira vez por Marcelino Berthelot .
O oposto de um processo exotérmico é um processo endotérmico , que absorve energia geralmente na forma de calor. O conceito é frequentemente aplicado nas ciências físicas a reações químicas onde a energia da ligação química é convertida em energia térmica (calor).
Dois tipos de reações químicas
Exotérmico e endotérmico descrevem dois tipos de reações químicas ou sistemas encontrados na natureza, como segue:
Exotérmico
Após uma reação exotérmica , mais energia foi liberada para o ambiente do que foi absorvida para iniciar e manter a reação. Um exemplo seria a queima de uma vela, em que a soma das calorias produzidas pela combustão (encontrada ao observar o aquecimento radiante dos arredores e a luz visível produzida, incluindo o aumento da temperatura do próprio combustível (cera), em que o oxigênio se converte CO 2 quente e vapor de água) excede o número de calorias absorvidas inicialmente no acendimento da chama e na manutenção da chama (alguma energia é reabsorvida e usada para derreter, vaporizar a cera, etc., mas é muito superada pela energia liberada em converter a ligação dupla relativamente fraca do oxigênio nas ligações mais fortes do CO 2 e H 2 O).
Endotérmico
Em uma reação ou sistema endotérmico , a energia é retirada dos arredores no decorrer da reação, geralmente impulsionada por um aumento favorável de entropia no sistema. Um exemplo de reação endotérmica é uma bolsa fria de primeiros socorros, na qual a reação de dois produtos químicos, ou a dissolução de um no outro, requer calorias do ambiente, e a reação resfria a bolsa e o ambiente ao absorver o calor deles. A produção de madeira por fotossíntese é um processo endotérmico: as árvores absorvem a energia radiante do sol e a usam em reações endotérmicas, como separar CO 2 e H 2 O e recombinar os átomos para produzir celulose e outros produtos químicos orgânicos, bem como O 2 . Posteriormente, a lenha pode ser queimada em uma lareira, liberando exotermicamente a energia do O 2 na forma de calor e luz para os arredores, por exemplo, para o interior de uma casa.
Liberação de energia
Exotérmico refere-se a uma transformação em que um sistema fechado libera energia (calor) para o ambiente, expressa por
- Q <0 .
Quando a transformação ocorre a pressão constante e sem troca de energia elétrica, o calor Q é igual à mudança de entalpia , ou seja,
- ∆H <0 ,
enquanto em volume constante, de acordo com a primeira lei da termodinâmica, é igual à mudança de energia interna, ou seja,
- ∆U = Q + 0 <0 .
Em um sistema adiabático (ou seja, um sistema que não troca calor com o ambiente), um processo exotérmico resulta em um aumento na temperatura do sistema.
Nas reações químicas exotérmicas, o calor liberado pela reação assume a forma de energia eletromagnética ou energia cinética das moléculas. A transição de elétrons de um nível de energia quântica para outro faz com que a luz seja liberada. Essa luz é equivalente em energia à energia de estabilização da energia da reação química, ou seja, a energia da ligação. Essa luz que é liberada pode ser absorvida por outras moléculas em solução para dar origem a translações e rotações moleculares, o que dá origem à compreensão clássica do calor. Em uma reação exotérmica, a energia necessária para iniciar a reação é menor do que a energia que é posteriormente liberada, portanto, há uma liberação líquida de energia.
Exemplos
Alguns exemplos de processos exotérmicos são:
- A reação de metais alcalinos e outros metais altamente eletropositivos com água
- Condensação de chuva por vapor d'água
- Mistura de água e ácidos fortes ou bases fortes
- A reação de ácidos e bases
- Desidratação de carboidratos por ácido sulfúrico
- A configuração de cimento e concreto
- Algumas reações de polimerização , como a fixação de resina epóxi
- A reação da maioria dos metais com halogênios ou oxigênio
- Fusão nuclear em bombas de hidrogênio e em núcleos estelares (para ferro)
- Fissão nuclear de elementos pesados
- A reação entre zinco e ácido clorídrico
- Respiração (quebra da glicose para liberar energia nas células)
Implicações para reações químicas
As reações químicas exotérmicas são geralmente mais espontâneas do que suas contrapartes, as reações endotérmicas .
Em uma reação termoquímica exotérmica, o calor pode ser listado entre os produtos da reação.
Distinção entre Endotérmico e Endotérmico
Os termos "endotérmico" e "endotérmico" são ambos derivados do grego ἔνδον endon "dentro de" e θenchaμη thermē "calor", no entanto, dependendo do contexto, eles podem ter significados muito diferentes.
Na Física, a termodinâmica se aplica às propriedades físicas da matéria e o termo "endotérmico" é usado para descrever uma reação onde a energia é levada "para dentro" (versus uma reação "exotérmica" que libera energia "para fora").
Em Biologia, termorregulação é a capacidade de um organismo de manter sua temperatura corporal e o termo " endotérmico " se refere a um organismo que pode fazer isso de "dentro" usando o calor liberado por suas funções corporais internas (vs um " ectotérmico " que depende de fontes de calor ambientais externas) para manter uma temperatura adequada.
Veja também
Referências
links externos
- http://chemistry.about.com/b/a/184556.htm Observe as reações exotérmicas em um experimento simples