محتويات
التفاعل الطارد للحرارة يمتص فية الحرارة
التفاعل الطارد للحرارة يمتص فية الحرارة: في التفاعل الطارد للحرارة يتم إنتاج الطاقة بكمية أكبر من امتصاصها.
إن التفاعل الطارد للحرارة: هو التفاعل الذي يطلق الحرارة كنتيجة لتفاعل المواد معاً. حيث يتضمن هذا التعريف فكرة كسر الروابط الذرية وإطلاق الطاقة، وذلك خلال استعداد المواد المتفاعلة في التفاعل الطارد للحرارة للتحول أثناء التفاعل الكيميائي.
في التفاعل الطارد للحرارة، يكون إجمالي طاقة المواد الناتجة أقل من إجمالي الطاقة التي تم إدخالها إلى التفاعل عبر المواد المتفاعلة. وفي هذا التفاعل، تكون الحرارة كواحد من المواد الناتجة التي تكتب في المعادلة.
في آلية التفاعل الطارد للحرارة، تحدث عملية تفصل المواد المتفاعلة إلى مكوناتها الفردية أثناء تحولها إلى مواد ناتجة. يتم كسر الروابط بين الذرات خلال هذا الانفصال مما يؤدي إلى إطلاق الطاقة المحتواة داخلها، وبالإضافة إلى ذلك، تتطلب المواد المتفاعلة اكتساب كمية معينة من الطاقة لتكوين المواد الناتجة بنجاح.
المعقّد المتفاعل هو المرحلة التي تعيد فيها المواد المتفاعلة ترتيب نفسها من خلال كسر الروابط لتشكيل جزيء سوف يشكّل المواد الناتجة. في عملية التفاعل الطارد للحرارة يحدث إنتاج الطاقة من خلال تفاعل المواد المتفاعلة بسبب احتوائها على حرارة زائدة، فيتم طرحها للخارج.
يتم إطلاق الحرارة الزائدة على أحد هذه الأشكال:
- حرارة.
- ضوء.
- صوت.
- كهرباء.
سوف يقل إجمالي طاقة التفاعل بشكل ملحوظ من المواد المتفاعلة إلى المواد الناتجة في التفاعل الطارد للحرارة. [1]
معادلة تفاعل طارد للحرارة
معادلة تفاعل طارد للحرارة هي: المواد المتفاعلة –> المواد الناتجة + حرارة Heat.
في حال تم انطلاق الطاقة المنتجة من التفاعل الطارد للحرارة على شكل حرارة، فذلك سوف يؤدي إلى ازدياد في درجة حرارة الوسط المحيط، ونتيجة لذلك، سوف تصبح درجة الحرارة العامة أعلى، وأيضاً سوف تكون المواد المتفاعلة ذات حرارة عالية ودافئة.
إن جميع تفاعلات الاحتراق هي تفاعلات طاردة للحرارة، والمعادلة الخاصة بها تكون كما وضحناها سابقاً. [2]
أمثلة على تفاعلات طاردة للحرارة
- في تفاعل الصوديوم مع الكلور لإنتاج ملح الطعام كما يلي: الصوديوم + الكلور –> ملح الطعام + حرارة.
- خلال تفاعل أكسيد الكالسيوم مع الماء لإنتاج هيدروكسيد الكالسيوم، وذلك كما يلي: أكسيد الكالسيوم + الماء –> هيدروكسيد الكالسيوم + الحرارة.
- تفاعل كلوريد الكالسيوم مع الماء لإنتاج حمض الهيدروكلوريك وأكسيد الكالسيوم، وذلك كالتالي: كلوريد الكالسيوم + الماء –> حمض الهيدروكلوريك + أكسيد الكالسيوم + الحرارة.
- وأيضاً تفاعل تشكّل الماء عبر تفاعل الهيدروجين والأكسجين لإنتاج الماء، كالتالي: الهيدروجين + الأكسجين –> الماء + الحرارة.
- تفاعل اختزال الحديد عبر تفاعل الألمنيوم مع أكسيد الحديد لتشكيل الحديد الثنائي التكافؤ، أكسيد الألمنيوم والحرارة عبر: الألمنيوم + أكسيد الحديد –> الحديد + أكسيد الألمنيوم + الحرارة.
- تفاعل تكوين الأمونيا عبر تفاعل النتروجين مع الهيدروجين المشتق من الميثان لتشكيل الأمونيا كما يلي: النتروجين + الهيدروجين –> الأمونيا.
- ذوبان الأمونيا في الماء لتكوين الأمونيوم كالآتي: الأمونيا + الماء –> الأمونيوم + الهيدروكسيد + الحرارة.
- انشطار نووي يحدث عندما يصطدم نيوترون بنواة ثقيلة مثل اليورانيوم، يتم إنتاج كمية كبيرة من الطاقة.
- تفاعل حمض الكبريتيك مع سكر الطعام الطبيعي لينتج عنه تفاعل طارد للحرارة، وذلك كالتالي: حمض الكبريت + سكر الطعام العادي + أكسجين –> الكربون + الماء + ثنائي أكسيد الكربون + ثنائي أكسيد الكبريت + الحرارة.
- تفاعل الصوديوم مع الماء ليشكل هيدروكسيد الصوديوم والهيدروجين كما يلي: الصوديوم + الماء –> هيدروكسيد الصوديوم + الهيدروجين + حرارة. [3]
تفاعل ماص للحرارة
تفاعل ماص للحرارة: إن هذا التفاعل هو عبارة عن تغير كيميائي يتم فيه امتصاص الطاقة الحرارية من البيئة المحيطة به، مما يؤدي إلى الزيادة الإجمالية في مستوى الطاقة الداخلية أو المحتوى الحراري للتفاعل المجرى. إن الطاقة الموجودة يتم اختزانها في الروابط الكيميائية للمواد الناتجة.
إن التفاعل الماص للحرارة هو عكس التفاعل الطارد للحرارة، ففي التفاعلات الطاردة للحرارة، تكون الحرارة مختزنة أولاً في الروابط الكيميائية الخاصة بالمواد المتفاعلة، وعند تشكل المواد الناتجة تتحرر هذه الطاقة. أما في التفاعلات الماصة للحرارة، يكون الأمر مختلفاً، ففي حال تفاعل بعض المواد فإن الحرارة سوف تختزن في روابط المواد الناتجة، فيكون بذلك التفاعل ماصاً للحرارة. [4]
في التفاعل الماص للحرارة، يتطلب كسر الروابط في المواد المتفاعلة طاقة أكبر مما يتم إطلاقه عندما تتشكل روابط جديدة في المنتجات، لذلك نسميها تفاعلات ماصة للحرارة. وإن التفاعلات الماصة للحرارة تتطلب طاقة حرارية ثابتة مستمرة على طول التفاعل الكيميائي. ويجب على هذه الطاقة أن تستمر، لاستمرار التفاعل، وذلك من أجل تشكل روابط المواد الناتجة. [5]
أمثلة على تفاعلات ماصة للحرارة
- ذوبان الجليد: تحول الجليد إلى ماء يحتاج للحرارة فيتم امتصاص الحرارة في هذا التفاعل.
- ذوبان نترات الأمونيوم في الماء: نترات الأمونيوم + الماء –> نترات الأمونيوم السائل. ويتم في هذا التفاعل امتصاص الحرارة.
- التمثيل أو التركيب الضوئي في النباتات هو تفاعل ماص للحرارة كما يلي: ثنائي أكسيد الكربون + الماء + الطاقة الضوئية –> سكر الغلوكوز + الأكسجين. وهذا التفاعل ماص للحرارة.
- تفاعل تحلل كربونات الكالسيوم لتشكل ثنائي أكسيد الكربون وأكسيد الكالسيوم عبر امتصاص الحرارة كما يلي: كربونات الكالسيوم –> ثنائي أكسيد الكربون + أكسيد الكالسيوم.
- ذوبان كلوريد الأمونيوم في الماء يحتاج للحرارة، كما يلي: كلوريد الأمونيوم + الماء –> كلوريد الأمونيوم السائل.
- يتطلب التحليل الكهربائي للماء مدخلات من الطاقة الكهربائية، مما يجعله ماصاً للحرارة، وهو كالتالي: الماء –> الهيدروجين + الأكسجين.
- يؤدي خلط هيدروكسيد الباريوم وثيوسيانات الأمونيوم إلى تفاعل ماص للحرارة، حيث يكون كالآتي: هيدروكسيد الباريوم + ثيوسيانات الألمنيوم –> ثيوسيانات الباريوم + هيدروكسيد الألمنيوم.
- يتسامى الثلج الجاف عند درجة حرارة أقل من درجة حرارة الغرفة، ويمتص الحرارة، وذلك من خلال التفاعل: ثنائي أكسيد الكربون الصلب –> ثنائي أكسيد الكربون الغازي.
- يتطلب تحلل بيروكسيد الهيدروجين إلى ماء وأكسجين حرارة كما يلي: بيروكسيد الهيدروجين –> الماء + الأكسجين.
- إن إذابة نترات الأمونيوم في الماء هي عملية ماصة للحرارة، حيث يحدث التفاعل: نترات الأمونيوم + الماء –> الأمونيوم + النترات. [6]
وبهذا نكون قد تعرفنا على آلية التفاعلات الماصة للحرارة من خلال توضيحها ببعض الأمثلة.
الفرق بين التفاعلات الماصة للحرارة والطاردة للحرارة
- الماصة للحرارة: هو عبارة عن عملية يتم فيها امتصاص الطاقة من المحيط على شكل حرارة، بينما الطارد للحرارة يقوم بإنتاج الطاقة على شكل حرارة من التفاعل.
- إن التفاعل الماص للحرارة: يقوم بامتصاص الطاقة من المحيط وإلى التفاعل، أمّا الطارد للحرارة فتطرح الحرارة من التفاعل ونحو المحيط.
- من ناحية شكل الطاقة ففي الماص للحرارة تكون الطاقة ممتصة بشكل حرارة، بينما في التفاعل الطارد للحرارة فيتم إطلاق الطاقة إما بشكل حرارة، أو ممكن بشكل كهرباء أو ضوء أو صوت.
- التطبيق بالنسبة لكل من النوعين يتم في الفيزياء، الكيمياء والديناميكية الحرارية.
هذه أهم الفروقات ما بين التفاعلين المذكورين، فلكل منهما الخصائص الخاصة به والتي تكون مفيدة من أجل تفاعل ما. [7]
