مثال على التفاعلات الطاردة للحرارة

الكيمياء الحرارية هي جزء الكيمياء المسؤول عن دراسة العلاقة بين التفاعلات الكيميائية والتغيرات في درجة الحرارة أثناء التفاعلات. عندما تتفاعل مادتان ، يمكن أن يكون التفاعل ماصًا للحرارة أو طاردًا للحرارة.

التفاعلات الماصة للحرارة هي تلك التي تمتص الحرارة.

التفاعلات الطاردة للحرارة هي تلك التي يتم فيها إطلاق طاقة على شكل حرارة أثناء تفاعل مادتين أو أكثر. بمجرد الانتهاء من التفاعل ، يُطلق على المنتج الناتج جسم ماص للحرارة ، لأنه عند تحللها ، من الضروري تزويده بالحرارة.

الخصائص الرئيسية للتفاعلات الماصة للحرارة هي كما يلي:

• يتطلب التفاعل محفزًا أو محفزًا فقط ، وأحيانًا يمكن أن يكون تلقائيًا أيضًا.
• بمجرد أن يبدأ التفاعل ، ينتشر في سلسلة بواسطة المواد التفاعلية ولا يتوقف حتى تتفاعل المكونات تمامًا مع بعضها البعض ، دون الحاجة إلى الطاقة خارجي.
• المواد الناتجة (الأجسام الماصة للحرارة) عبارة عن مركبات مستقرة كيميائيًا ، لذلك لا تتحلل بسهولة.
• لتحلل الأجسام الماصة للحرارة ، من الضروري تزويدها بالحرارة حتى يحدث التحلل.
• عندما يبدأ تفاعل التحلل ، فإنه يتطلب باستمرار تزويده بالحرارة ، لأنه من خلال مقاطعة الإمداد ، يتم قطع التحلل.

أمثلة على التفاعلات الطاردة للحرارة

أحد التفاعلات الطاردة للحرارة التي تمت تجربتها هو تكوين الماء. الهيدروجين (H₂) عنصر غازي يشتعل عند تعرضه للهواء. يحدث هذا لأنه يتحد مع الأكسجين (O₂) ، مما ينتج عنه تفاعل خارجي ، أي أن الهيدروجين يتفاعل تلقائيًا مع الأكسجين ، وينتج الماء ويطلق الحرارة:

2 ح₂ + س₂ -> 2 ح₂س + الحرارة

هذه الخاصية لتكوين الماء قد استخدمت لإنشاء محركات هيدروجينية حيث تفاعل يتم استخدام تكوين الماء والطاقة التي يطلقها لتحريك مكابس المحرك ، حيث تكون بمثابة بقايا فقط ماء. عيب هذه الأنظمة هو أنه في حالة حدوث تصادم أو تسرب ، بسبب قابلية الهيدروجين للاشتعال ، هناك خطر كبير للغاية لحدوث حريق أو انفجار.

مثال آخر على تفاعل طارد للحرارة هو النمل الأبيض. النمل الأبيض عبارة عن خليط من مسحوق الألمنيوم الناعم جدًا وبعض الأكسيد المعدني ، مثل أكسيد النحاس أو أكسيد الحديد. لكي يبدأ التفاعل ، يكون الاشتعال ضروريًا ، عادةً باستخدام شريط من المغنيسيوم. يوفر هذا الطاقة الأولية التي تنتشر في سلسلة في جميع أنحاء الخليط حتى تتفاعل المكونات تمامًا. في التفاعل ، يتحد الألمنيوم مع أكسجين الأكسيد الذي يخلط به ، مكونًا أكسيد الألومنيوم ويطلق المعدن الآخر.

إيمان₂أو₃ + 2Al -> 2Al₂أو₃ + 2Fe + حرارة

يكون رد الفعل عنيفًا جدًا وينتج عنه الكثير من الحرارة. يؤدي هذا إلى ذوبان المعدن الذي يتم إطلاق الأكسجين منه (في المثال ، الحديد). تُستخدم هذه الميزة في صناعة السكك الحديدية في لحام القضبان بمجرد وضعها أو تغييرها.