- 吸热反应的特征
- ΔH> 0
- 他们为周围环境降温
- 方程式
- 常见吸热反应的例子
- 干冰蒸发
- 烤面包或做饭
- 日光浴
- 大气氮与臭氧形成的反应
- 电解水
- 光合作用
- 一些盐的溶液
- 热分解
- 水中氯化铵
- 三硫酸钠
- 汽车发动机
- 沸腾液体
- 煮鸡蛋
- 食物烹饪
- 用微波炉加热食物
- 玻璃成型
- 消耗蜡烛
- 热水清洗
- 对食物和其他物体进行加热灭菌
- 抵抗发烧感染
- 水蒸发
- 参考文献
一个吸热反应是一种发生必须吸收能量，在热或辐射的形式，从其周围。通常，但并非总是如此，可以通过周围温度的下降来识别它们。相反，他们需要一个热源，例如通过燃烧的火焰获得的热源。
吸热反应是所有吸热反应的共同点。它们的性质以及所涉及的转换非常多样化。他们应该吸收多少热量？答案取决于其热力学：反应自发发生的温度。
融化的钟乳石。资料来源：
例如，最典型的吸热反应之一是状态从冰变为液态水。冰需要吸收热量，直到其温度达到大约0ºC；在此温度下，其融化会自发，冰会吸收直至完全融化。
在炎热的地方，例如海滩的岸边，温度更高，因此冰吸收热量的速度更快。也就是说，它融化得更快。冰川的融化是不希望发生的吸热反应的一个例子。
为什么会这样发生？为什么冰不能显示为热固体？答案在于两种状态下水分子的平均动能，以及它们如何通过氢键相互作用。
在液态水中，其分子的运动自由度比在冰中稳定的在晶体中振动的分子更大。要移动，分子必须吸收能量，以使其振动破坏冰中强大的定向氢键。
因此，冰吸收热量融化。为了使“热冰”存在，氢键必须异常强才能在高于0ºC的温度下熔化。
吸热反应的特征
状态的改变不是适当的化学反应；但是，发生了同样的事情：产品（液态水）的能量高于反应物（冰）的能量。这是吸热反应或过程的主要特征：产物比反应物高能。
尽管这是事实，但这并不意味着产品必须一定是不稳定的。在这种情况下，吸热反应在所有温度或压力条件下都不再是自发的。
考虑以下化学方程式：
A + Q => B
其中Q表示热量，通常以焦耳（J）或卡路里（cal）为单位表示。当A吸收热量Q转化为B时，可以说这是吸热反应。因此，B比A具有更多的能量，并且必须吸收足够的能量来实现其转换。
A和B的吸热反应图。来源：GabrielBolívar
从上图中可以看出，A的能量少于B。A吸收的热量Q足以克服活化能（达到紫红色尖峰顶部所需的能量）。A和B之间的能量差就是所谓的反应焓ΔH。
ΔH> 0
所有吸热反应都具有以上共同的图，因为产物比反应物更具能量。因此，它们之间的能量差ΔH始终为正（H 乘积 -H 反应性 > 0）。的确如此，必须从周围吸收热量或能量来满足这种能量需求。
以及如何解释这些表达？在化学反应中，键总是会断裂以产生新的键。为了打破它们，吸收能量是必要的。也就是说，这是一个吸热步骤。同时，键的形成意味着稳定性，因此这是放热步骤。
当形成的键不能提供与破坏旧键所需的能量相当的稳定性时，这就是吸热反应。这就是为什么需要额外的能量来促进反应物中最稳定的键断裂的原因。
另一方面，在放热反应中发生相反的情况：放出热量，并且ΔH<1（负）。这里的产物比反应物更稳定，A和B之间的图改变了形状。现在B低于A，并且活化能更低。
他们为周围环境降温
尽管并非所有吸热反应都适用，但其中一些会导致周围温度降低。这是因为吸收的热量来自某处。因此，如果在容器内进行A和B的转化，则会冷却下来。
反应吸热越多，容器及其周围环境将越冷。实际上，某些反应甚至能够形成薄薄的冰层，就像它们从冰箱中出来一样。
但是，这种类型的反应不会冷却周围的环境。为什么？因为周围的热量不足；就是说，它没有提供用化学方程式写的必要的Q（J，cal）。因此，这是火或紫外线辐射进入的时候。
两种情况之间可能会引起一些混乱。一方面，来自周围环境的热量足以使反应自发进行，并观察到冷却。另一方面，需要更多的热量并且使用有效的加热方法。在这两种情况下，都会发生相同的事情：能量被吸收。
方程式
吸热反应的相关方程是什么？如已经说明的，ΔH必须为正。为了计算它，首先考虑以下化学方程式：
aA + bB => cC + dD
其中A和B是反应物，C和D是产物。小写字母（a，b，c和d）是化学计量系数。为了计算该一般反应的ΔH，使用以下数学表达式：
ΔH 产品 -ΔH 试剂 = ΔHrxn
您可以直接进行，也可以单独进行计算。对于ΔH 产品，必须计算以下总和：
ÇΔH ˚F C + dΔH ˚F d
其中ΔH ˚F是形成参与反应的每种物质的焓。按照惯例，在他们最稳定的形式物质具有ΔH ˚F = 0。例如，水分子2和H 2，或固体金属，具有ΔH ˚F = 0。
现在对反应物ΔH 试剂进行了相同的计算：
一个ΔH ˚F A + BΔH ˚F乙
但由于方程表明ΔH 试剂必须从ΔH减去产品，然后将上述款项必须乘以-1。所以你有了：
ÇΔH ˚F C + dΔH ˚F d - （一ΔH ˚F A + BΔH ˚F B）
如果计算结果为正数，则为吸热反应。如果为负，则表示放热反应。
常见吸热反应的例子
干冰蒸发
干冰。来源：Nevit，来自Wikimedia Commons
任何曾经见过冰淇淋车发出的白色烟雾的人都见证了吸热“反应”的最常见例子之一。
除了某些冰淇淋外，从白色固体释放出来的这些蒸汽（称为干冰）也已成为产生雾霾效果的部分场景。这种干冰不过是固态二氧化碳，当吸收温度和外部压力时，固态二氧化碳便开始升华。
面向儿童的实验是用干冰填充并密封袋子。一段时间后，由于气态CO 2最终会膨胀，这会产生功或将袋子的内壁压向大气压。
烤面包或做饭
烤的面包。资料来源：
烤面包是化学反应的一个例子，因为现在由于热量而发生化学变化。任何闻过新鲜出炉的面包香气的人都知道吸热反应正在发生。
面团及其所有成分都需要烤箱加热才能进行所有转化，这对于变成面包和展现其典型特征至关重要。
除了面包外，厨房还充满了吸热反应的例子。每天做饭的人都会与他们打交道。煮意大利面，软化谷粒，加热玉米粒，煮鸡蛋，调味肉，烤蛋糕，煮茶，加热三明治；这些活动中的每一个都是吸热反应。
日光浴
乌龟正在晒日光浴。资料来源：
尽管看起来很简单和常见，但某些爬行动物（如海龟和鳄鱼）所采取的日光浴属于吸热反应。乌龟从太阳吸收热量以调节其体温。
没有阳光，它们会保留水的热量以保持温暖。最终冷却了池塘或鱼缸中的水。
大气氮与臭氧形成的反应
闪电。资料来源：
空气主要由氮气和氧气组成。在电暴期间，释放出这种能量，它可以破坏将N 2分子中的氮原子保持在一起的强键：
N 2 + O 2 + Q => 2NO
另一方面，氧气可以吸收紫外线而变成臭氧；相反，氧气可以吸收臭氧。对平流层非常有益的氧的同素异形体，但对地面的生命有害。反应是：
3O 2 + v => 2O 3
其中v表示紫外线辐射。这个简单方程式背后的机制非常复杂。
电解水
电解利用电能将分子分离成其形成元素或分子。例如，在电解水时，会生成两种气体：氢气和氧气，每种气体都位于不同的电极中：
2H 2 O => 2H 2 + O 2
同样，氯化钠也会发生以下相同反应：
2NaCl => 2Na + Cl 2
在一个电极中，您会看到金属钠的形成，而在另一电极中，会看到绿色的氯气气泡。
光合作用
植物和树木需要吸收阳光作为能源来合成其生物材料。为此，它以CO 2和水为原料，经过一系列步骤将其转化为葡萄糖和其他糖类。另外，形成了氧气，该氧气从叶子中释放出来。
一些盐的溶液
如果氯化钠溶解在水中，则玻璃或容器的外部温度不会出现明显变化。
由于Ca 2+离子大量水合，一些盐（例如氯化钙，CaCl 2）提高了水的温度。其他盐，例如硝酸铵或氯化铵，NH 4 NO 3和NH 4 Cl，则降低了水温并冷却了周围的环境。
在教室里，家庭实验通常是通过溶解其中一些盐来完成的，以证明什么是吸热反应。
温度下降是由于以下事实：NH 4 +离子的水合不利于其盐的晶体排列的溶解。因此，盐从水中吸收热量以使离子被溶剂化。
另一个通常证明这一点的化学反应如下：
Ba（OH）2 8H 2 O + 2NH 4 NO 3 => Ba（NO 3）2 + 2NH 3 + 10H 2 O
注意所形成的水量。当两种固体混合时，获得Ba（NO 3）2的水溶液，具有氨的气味，并且温度下降，使得它实际上使容器的外表面冻结。
热分解
最常见的热分解之一是碳酸氢钠NaHCO 3分解，加热时会生成CO 2和水。许多固体（包括碳酸盐）通常会分解释放出CO 2和相应的氧化物。例如，碳酸钙的分解如下：
CaCO 3 + Q => CaO + CO 2
镁，锶和碳酸钡也是如此。
重要的是要注意，热分解不同于燃烧。第一种没有点火或释放热量，而第二种则没有。也就是说，燃烧是放热反应，即使它需要初始热源发生或自发发生。
水中氯化铵
当少量氯化铵（NH4Cl）溶于试管中的水中时，试管会比以前变冷。在该化学反应期间，热量从环境中吸收。
三硫酸钠
当通常被称为次同的硫代硫酸钠（Na 2 S 2 O 3.5H 2 O）晶体溶于水时，会产生冷却效果。
汽车发动机
在汽车，卡车，拖拉机或公共汽车发动机中燃烧汽油或柴油会产生机械能，这些机械能用于这些车辆的循环中。
沸腾液体
通过将液体加热，它获得能量并进入气态。
煮鸡蛋
加热时，卵蛋白会变性，形成通常被摄入的固体结构。
食物烹饪
通常，总是在加热烹饪以改变食物的性质时发生吸热反应。
这些反应是导致食物变软，产生可塑性的物质，释放其中所含成分的原因。
用微波炉加热食物
由于微波辐射，食物中的水分子吸收能量，开始振动并增加食物的温度。
玻璃成型
玻璃吸收的热量使其接头具有弹性，使其形状更易于改变。
消耗蜡烛
烛蜡吸收火焰中的热量而熔化，从而改变其形状。
热水清洗
使用热水清洁沾有油脂的物体（例如锅或衣服）时，油脂会变得更稀，更易于清除。
对食物和其他物体进行加热灭菌
当加热物体或食物时，它们所包含的微生物也会升高温度。
当提供大量热量时，微生物细胞内会发生反应。这些反应中的许多反应（例如键断裂或蛋白质变性）最终杀死了微生物。
抵抗发烧感染
发烧时，是因为身体会产生必要的热量，以杀死引起感染和疾病的细菌和病毒。
如果产生的热量很高而发烧很高，则人体细胞也会受到影响，并且有死亡的危险。
水蒸发
当水蒸发并变成蒸汽时，这是由于它从环境中吸收的热量。当每个水分子接受热能时，其振动能增加到可以自由移动的程度，从而产生蒸汽。
参考文献
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