Vsaka kemijska reakcija vpliva na okolico, saj energija med reakcijo prehaja. Pri eksotermni reakciji se toplota sprošča, zato se okolje segreva. Nasprotno pa endotermna reakcija toploto iz okolice absorbira (veže), kar pomeni, da se okolje ohlaja.
Ali energija pri kemijski reakciji nastaja ali se porablja, je odvisno od vezi med delci. Če pri reakciji nastajajo nove vezi, se energija sprosti (eksotermna reakcija). Če pa se kemijske vezi prekinejo, je za to potrebna energija iz okolja (endotermna reakcija). Takšne procese lahko opazimo vsak dan, na primer pri gorenju, fotosintezi ali pri hlajenju hladilnika.
V nadaljevanju si bomo ogledali, kako delujeta endotermna in eksotermna reakcija ter predstavili endotermna in eksotermna reakcija primer iz vsakdanjega življenja.
Eksotermna in endotermna reakcija–osnove hitro in preprosto
Se vam mudi? Brez skrbi. Na kratko smo povzeli, kaj je eksotermna in kaj je endotermna reakcija:
🟠 Pri eksotermni reakciji se energija sprosti v obliki toplote, kar dvigne temperaturo okolice.
🟠 Endotermna reakcija veže toploto iz okolja, zato se temperatura okolice zniža.
🟠 Eksotermna reakcija primer: zgorevanje in rjavenje.
🟠 Endotermna reakcija primer: fotosinteza in izhlapevanje.
🟠 Pri povratni (reverzibilni) reakciji energija prehaja med eksotermno in endotermno fazo, odvisno od zunanjih pogojev.
Ne razlikujete med endo- in eksotermnimi reakcijami? Inštrukcije ali individualne učne ure kemije vam lahko kemijo razložijo na bolj razumljiv način. Prebrskajte tudi brezplačne spletne učbenike za kemijo.
Kaj so eksotermne in endotermne reakcije?
Eksotermne in endotermne reakcije opisujejo prenos energije med kemijskimi procesi.
Pri eksotermni reakciji se sprošča toplota, kar segreva okolje. Eksotermna reakcija primer je zgorevanje, ko gorivo gori in oddaja toploto. Pri endotermni reakciji pa snov porablja toploto iz okolice, zato se okolje ohlaja. Endotermna reakcija primer je fotosinteza, kjer rastline za pretvorbo vode in ogljikovega dioksida v hrano porabljajo sončno energijo.
V vsakdanjem življenju se s takšnimi reakcijami srečujemo ves čas. Poleg zgorevanja in fotosinteze so pomembne še v hladilnih sistemih, kjer toplota prehaja iz enega dela v drugega, da se ohladi prostor ali naprava.
Če spremljate, kako energija prehaja med snovmi in okolico, lahko bolje razumete, kako poteka kemijska reakcija.
Energijske spremembe in izmenjava toplote v reakcijah
Energija v kemijskih reakcijah se spreminja zaradi trganja in nastajanja novih kemijskih vezi. Ko se vezi pretrgajo, se energija absorbira, kar pomeni, da je reakcija endotermna. Če se pri nastajanju novih vezi energija sprosti, govorimo o eksotermni reakciji.
Kakšna bo končna sprememba energije, ugotovimo tako, da primerjamo, koliko energije je potrebno za prekinitev vezi, in koliko se je sprosti ob tvorbi novih. Če se sprosti več energije, je reakcija eksotermna. Če pa je potrebno več energije, kot se je sprosti, je reakcija endotermna.
Primeri eksotermnih in endotermnih reakcij:
Eksotermna reakcija primer: Pri gorenju zemeljskega plina (metana) se sprošča toplota:
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + toplota
Endotermna reakcija primer: Pri fotosintezi rastline absorbirajo sončno svetlobo, da lahko pretvorijo vodo in ogljikov dioksid v glukozo:
6CO₂ + 6H₂O + svetlobna energija → C₆H₁₂O₆ + 6O₂
Kako prepoznamo eksotermno in endotermno reakcijo?
Eksotermno in endotermno reakcijo najlažje prepoznamo po spremembi temperature okolice. Pri eksotermni reakciji se okolica segreje, saj se toplota sprošča. Pri endotermni reakciji pa se toplota iz okolice porabi, kar povzroči ohlajanje. Pogosto so prisotne tudi fazne spremembe, kot so taljenje ali zmrzovanje.
Kako prepoznati eksotermno reakcijo:
- Toplota se sprošča (npr. pri zgorevanju).
- Temperatura okolice se poviša.
- Reakcijo včasih spremljata svetloba ali zvok.
Kako prepoznati endotermno reakcijo:
- Toplota se absorbira (npr. ledeni obkladki).
- Temperatura okolice se zniža.
- Reakcija je na otip hladna.
Razlike eksotermna in endotermna reakcija
| Vrsta reakcije | Pretok energije | Primer | Opazen učinek |
| Eksotermna reakcija | Sprošča toploto | Zgorevanje metana | Okolica se segreje |
| Endotermna reakcija | Porablja toploto | Fotosinteza, ledeni obkladki | Okolica se ohladi |
Kako se pripraviti na splošno maturo, poklicno maturo, NPZ in izpit iz slovenščine na osnovni ravni.
Eksotermne reakcije: sproščanje toplote
Pri eksotermnih reakcijah se energija sprošča v obliki toplote, okolica se segreje. Eksotermne reakcije so zelo pomembne tako v naravi kot industriji – od kurjenja lesa v peči do kemičnih procesov v tovarnah.
Sproščanje energije je posledica nastanka novih kemijskih vezi med delci. Energija, ki se sprosti, je večja od tiste, ki je potrebna za začetek reakcije, zato opazimo, da se okolica segreje.
Kako eksotermne reakcije sproščajo energijo
Pri eksotermni reakciji najprej pretrgamo vezi med delci, nato pa nastanejo nove vezi. Pri tem se sprosti več energije, kot jo je bilo potrebne za prekinitev starih vezi, kar občutimo kot toploto, ki prehaja v okolje.
Eksotermne reakcije primeri
Eksotermne reakcije so zelo pogoste. Lahko potekajo hitro, kot na primer pri zgorevanju, ali počasi, kot pri rjavenju kovin. V obeh primerih se sprosti energija, ki segreva okolico.
Eksotermna reakcija: zgorevanje
Zgorevanje metana ali bencina je hitra eksotermna reakcija, kjer gorivo reagira s kisikom in pri tem sprošča toploto. Na primer, ko gori metan, poteka naslednja reakcija:
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + toplota
Pri tej reakciji se sprosti veliko energije, ki jo uporabljamo za ogrevanje in pogon motorjev.
Eksotermna reakcija: rjavenje
Oksidacija železa, ki vodi do nastanka rje, je počasnejši eksotermni proces. Toplota se sprošča postopoma in v zelo majhnih količinah:
4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃ + toplota
Čeprav toplote ne opazimo takoj, gre še vedno za eksotermno reakcijo, saj se energija sprošča skozi daljši čas.
Eksotermna reakcija: celično dihanje
Pri celičnem dihanju v živih organizmih poteka razgradnja glukoze ob prisotnosti kisika, kar je prav tako eksotermna reakcija. Ta reakcija zagotavlja energijo za delovanje celic:
C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + toplota
Celično dihanje je proces, ki našemu telesu zagotavlja energijo za delovanje.
Pretok energije pri eksotermnih reakcijah
Eksotermne reakcije sproščajo energijo, najpogosteje v obliki toplote. Koliko energije se sprosti, je odvisno od vrste vezi, ki se pretrgajo in tvorijo. Pri hitrih reakcijah, kot je zgorevanje goriva, se v kratkem času sprosti ogromno energije, kar občutimo kot močno segrevanje. Pri počasnejših procesih, kot je rjavenje železa, pa se energija sprošča postopoma in manj opazno.
Energijski diagram eksotermne reakcije
Energijski diagram nam pokaže, kako med eksotermno reakcijo prehaja energija. Reaktanti imajo na začetku več energije kot produkti, saj se med reakcijo energija sprosti v okolje, običajno kot toplota.
Značilnosti energijskega diagrama eksotermne reakcije
- Reaktanti imajo višji energijski nivo kot produkti.
- Razlika v energiji med reaktanti in produkti predstavlja sproščeno toploto.
- Na vrhu diagrama je aktivacijska energija, ki je potrebna za začetek reakcije, vendar je sproščena energija večja od vložene.
Pri zgorevanju je potrebno vložiti nekaj energije za prekinitev vezi v gorivu in kisiku, vendar se nato sprosti veliko več energije, ko nastanejo novi produkti, kot sta ogljikov dioksid in voda. Toplota se sprosti.
Endotermne reakcije: absorpcija toplote
Pri endotermnih reakcijah snov iz okolja absorbira energijo, pride do ohlajanja. Ta energija je potrebna za razgradnjo vezi med delci, kar je ključno pri mnogih naravnih in industrijskih procesih.
Kako endotermne reakcije absorbirajo energijo
Pri endotermnih reakcijah se energija iz okolice uporabi za prekinitev kemijskih vezi med molekulami. Dober primer je fotosinteza. Rastline pri fotosintezi absorbirajo sončno svetlobo, da lahko iz ogljikovega dioksida in vode tvorijo glukozo in kisik:
6CO₂ + 6H₂O + energija → C₆H₁₂O₆ + 6O₂
Drugi vsakdanji primer je izhlapevanje vode. Ko voda absorbira toploto, preide iz tekočega v plinasto stanje. Ta toplota razbije vodikove vezi med molekulami vode, kar omogoči, da voda izpari.
Endotermne reakcije primeri
Poleg fotosinteze in izhlapevanja je zanimiv primer endotermne reakcije tudi reakcija med barijevim hidroksidom in amonijevim kloridom. Pri tej reakciji se iz okolja absorbira toplota, kar povzroči ohlajanje reakcijske zmesi:
Ba(OH)₂ · 8H₂O (s) + 2NH₄Cl (s) → BaCl₂ (aq) + 2NH₃ (g) + 10H₂O (l)
Endotermne reakcije pogosto najdemo tudi v industriji. Eden izmed primerov je elektroliza, kjer z uporabo električne energije razbijemo kemijske vezi, kot pri razcepitvi vode na vodik in kisik.
Energijski diagram endotermne reakcije
Energijski diagram endotermne reakcije nam pokaže, da imajo produkti več energije kot reaktanti. To pomeni, da reakcija iz okolja absorbira energijo, kar se na diagramu prikaže kot dvig energije in pozitivna sprememba entalpije (ΔH).
Diagram prav tako prikazuje aktivacijsko energijo, to je energija, ki jo reakcija potrebuje za začetek. Ta energija je ključna za prekinitev vezi in vezavo toplote.
Entalpija in aktivacijska energija pri kemijskih reakcijah
Pri vsaki kemijski reakciji sta pomembna dva pojma: entalpija in aktivacijska energija. Entalpija opisuje, koliko toplote se med reakcijo sprosti ali absorbira, aktivacijska energija pa določa, koliko energije je potrebne, da se reakcija sploh začne.
Kako izračunamo spremembo entalpije
Sprememba entalpije (ΔH) nam pove, ali reakcija oddaja toploto ali jo iz okolice porablja.
Če je ΔH negativna, to pomeni, da se toplota sprošča, kar je značilno za eksotermne reakcije. Če pa je ΔH pozitivna, reakcija porablja toploto, kar pomeni, da gre za endotermno reakcijo.
Spremembo entalpije izračunate s formulo:
ΔH = ∑ΔH (produkti) – ∑ΔH (reaktanti)
Pri zgorevanju metana poteka naslednja reakcija:
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
Če od entalpije produktov odštejemo entalpijo reaktantov, dobimo ΔH. To nam pokaže, ali se energija med reakcijo sprošča ali porablja.
Aktivacijska energija in hitrost reakcije
Aktivacijska energija je količina energije, ki je potrebna za začetek kemijske reakcije. Če je ta energija visoka, bo reakcija počasnejša, saj je potrebno več energije, da se vezi med atomi pretrgajo in reakcija steče. Če pa je aktivacijska energija nizka, bo reakcija potekala hitreje.
V telesu imajo pomembno vlogo encimi, ki delujejo kot katalizatorji. Znižujejo aktivacijsko energijo, kar omogoča, da procesi, na primer prebava, potekajo hitreje. Brez encimov bi bili ti procesi prepočasni za normalno delovanje telesa.
Entalpija in aktivacijska energija nam pomagata razumeti, kako potekajo reakcije in kako hitro se odvijajo, odvisno od pogojev.
Reverzibilne reakcije: ravnotežje med eksotermnim in endotermnim
Reverzibilne ali povratne reakcije prehajajo med eksotermno in endotermno fazo, odvisno od zunanjih pogojev. To pomeni, da lahko reakcija enkrat sprošča energijo, drugič pa jo absorbira. Spremljanje teh procesov nam pomaga napovedati, kako se bo reakcija obnašala v različnih pogojih, kot so spremembe temperature ali tlaka.
Povratne reakcije in pretok energije
Pri povratnih reakcijah energija prehaja med eksotermno in endotermno fazo. Ko reakcija poteka v smeri naprej, se toplota sprošča (eksotermna reakcija). Ko pa poteka v nasprotni smeri, reakcija toploto porablja (endotermna reakcija).
Ta izmenjava energije omogoča, da reakcija teče v obe smeri, če so pogoji ustrezni. Tako se vzpostavi ravnovesje, ki ohranja stabilnost sistema.
Ravnovesje eksotermnih in endotermnih reakcijah
Kemijsko ravnovesje nastopi, ko sta hitrosti reakcij v obe smeri enaki. Pri premikanju ravnovesja ima pomembno vlogo temperatura.
Pri endotermnih reakcijah višja temperatura pospešuje reakcijo v smeri naprej, saj sistem potrebuje toploto iz okolja. Pri eksotermnih reakcijah pa znižanje temperature spodbuja nastajanje produktov, saj se energija sprošča in okolica ohlaja.
Nadgradite učenje kemije: endotermne in eksotermne reakcije
Se vam kemija zdi zapletena? Endotermne in eksotermne reakcije so lahko zahtevne. Če potrebujete pomoč pri učenju, je vedno dobro imeti nekoga, ki vam snov razloži na preprost način.
Na spletu lahko poiščete inštruktorja ali učitelja kemije, na primer z iskanjem “inštruktor kemije Ljubljana” ali “učitelj kemije Maribor”. S pomočjo platforme meet’n’learn lahko hitro najdete nekoga, ki vam bo pomagal.
Če raje delate v skupini, lahko preverite “učne ure kemije Koper” ali “inštrukcije kemije Celje”. Skupinsko učenje je lahko prijetno, saj se lahko učite skupaj z drugimi.
Endotermne in eksotermne reakcije: pogosta vprašanja
1. Kaj je eksotermna reakcija?
Pri eksotermnih reakcijah se energija sprošča, običajno v obliki toplote. Zaradi tega se okolica segreva. Tipičen primer je zgorevanje, na primer pri gorenju drv.
2. Kaj je endotermna reakcija?
Endotermne reakcije porabljajo toploto iz okolja. To pomeni, da reakcija “vzame” toploto, zaradi česar se okolica ohladi. Primer je izhlapevanje vode.
3. Kako prepoznate eksotermno reakcijo?
Eksotermno reakcijo boste opazili, ker sprošča toploto. Okolica postane toplejša, včasih pa lahko pride tudi do sproščanja svetlobe, kot pri ognju.
4. Kaj je dober primer endotermne reakcije?
Dober primer je fotosinteza. Rastline iz okolja absorbirajo sončno energijo in jo uporabijo za pretvorbo ogljikovega dioksida in vode v glukozo in kisik.
5. Kako eksotermne reakcije vplivajo na vsakdanje življenje?
Eksotermne reakcije nas spremljajo vsak dan. Pri zgorevanju goriv, na primer v avtomobilskih motorjih, ali pri rjavenju kovin, se sprošča toplota, kar vpliva na okolico.
6. Kaj se dogaja z energijo med endotermno reakcijo?
Pri endotermnih reakcijah se energija absorbira iz okolice. To pomeni, da reakcija črpa toploto iz okolja, zaradi česar se okolica ohlaja.
7. Ali je reakcija lahko hkrati eksotermna in endotermna?
Pri reverzibilnih ali povratnih reakcijah lahko reakcija prehaja med eksotermno in endotermno fazo, odvisno od pogojev. Na primer, ista reakcija lahko v eni smeri sprošča toploto, v drugi pa jo absorbira.
8. Kako na eksotermne in endotermne reakcije vpliva temperatura?
Če zvišamo temperaturo, pospešimo endotermne reakcije, ker reakcija potrebuje več toplote. Nasprotno pa znižanje temperature spodbuja eksotermne reakcije, saj te sproščajo toploto.
Viri:
1. Khan
2. ChemLibre Texts
3. Wikipedia
