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 تتفاعل فيها مادتان أو أكثر ، فإنها تطلق طاقة على شكل حرارة. 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 للاستفادة منها 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 ، بحيث 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

رد الفعل عنيف للغاية وينتج 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.