Faktorer som påvirker mengden av varme produsert

Du allerede vet fra egen erfaring at noen kjemiske reaksjoner, som drivstoff kombinerer med oksygen, kan frigjøre varme. Disse reaksjoner kalles eksoterm. Åpenbart er selvfølgelig enkelte eksoterme reaksjoner frigi mer varme pr mengden av reaktanter som forbrukes enn andre - brennende bensin er mye mer eksoterm enn å kombinere eddik og natron. Forskjellen stammer fra arten av bindinger mellom atomer og hvordan de dannes.

bonding

Motsatte ladninger tiltrekker hverandre. Når to atomer er i umiddelbar nærhet, er den positive ladning på sine kjerner tiltrukket til den negative ladningen av elektronskyen rundt sin nabo. Dette attraktive kraft betyr at begge atomene har elektrisk potensiell energi - akkurat som å heve deg til 2.000 fot og gir deg økte potensielle energien, fordi tyngdekraften virker på deg. Opp til et punkt, og bringer de to atomene tettere sammen reduserer deres potensiell energi, akkurat som faller mot jordoverflaten reduserer den potensielle energien. Forbi et visst punkt, men presser atomene tettere sammen ville øke deres potensielle energi, fordi de positivt ladede kjerner frastøte hverandre.

molekylorbitalene

Orbitaler er regioner rundt et atom der elektroner på et gitt energinivå vil typisk bli funnet. Obligasjoner er i utgangspunktet regioner av orbital overlapping mellom to atomer. Når to atomorbitalene av to atomer kombinere, danner de to molekylorbitalene. I en av disse, er det en stor sannsynlighet for at elektronene som opptar det vil bli funnet mellom de to kjerner; denne såkalte bonding orbital har lavere energi enn de opprinnelige atomorbitalene. I den andre bane, derimot, elektroner opptar det vil ikke bli funnet mellom de to kjerner. Denne anti-bindings molekylorbital har høyere energi enn de opprinnelige atomorbitalene. En binding, kan bare dannes mellom to atomer dersom antall elektroner i binde orbitaler overstiger tallet i anti-bindings orbitaler - på grunn av denne konfigurasjon resulterer i en reduksjon i energi.

energi Slipp

Forming obligasjoner alltid frigjør energi - noe som også innebærer at å bryte bindinger alltid krever energi. Men vi vet fra termodynamiske lover at energi verken kan oppstå eller forsvinne. Hva skjer med energien som frigjøres når en obligasjon former? Den vanligste resultatet blir øket tilfeldig bevegelse av molekyler, som er det vi kaller varme. Energien frigjøres av noen kjemisk reaksjon er lik energien fra alle bånd dannet minus energien som brukes ved alle bånd brutt. Dersom en reaksjon involverer rev to karbon-karbon-bindinger, og som danner to karbon-oksygenbindinger, for eksempel kan vi finne den energien som frigjøres ved å trekke den energien som kreves for å bryte de to karbon-karbon-bindinger fra den energi som er nødvendig for å danne de to karbon oksygenbindinger.

Produkter og Reagenser

En annen måte å tenke på hvor mye varme som frigjøres er i form av forskjellen i energi mellom produkter og reaktanter. Når et molekyl har lavere energi, kjemikere si det er mer stabil. Følgelig, hvis produktene fra en reaksjon er mer stabile enn reaktantene, er reaksjonen eksoterm. Forskjellen i energi mellom reaktanter og produkter svarer til den mengde varme som frigjøres. Energi kan også bli gitt ut fra kjemiske reaksjoner i form av lys - faktisk noen kjemiske reaksjoner som foregår i selvlysende bakterier frigjøre energi på akkurat denne måten. Typisk er imidlertid frigjøres energi som varme.