Exotermické Reakce v Přírodě: Příklady a Využití

Exotermické reakce jsou reakce, při kterých reagující soustava uvolňuje energii do svého okolí. Na rozštěpení chemických vazeb se energie spotřebovává a při vzniku chemických vazeb se energie uvolňuje. Energie dodaná se uvádí v kJ/mol s kladným znaménkem. Energie vazebná (uvolněná) se uvádí v kJ/mol se záporným znaménkem.

Reakce probíhající v tzv. standardních podmínkách (tj. teplota 25 ºC, tlak 101,325 kPa; nejstálejší modifikace). Termochemická rovnice je způsob zápisu chemického děje v termochemii.

Vzhledem k existenci Zákona zachování hmoty a tomu, že ve většině případů nedochází k jaderným přeměnám a změně prvků jednoho v jiný, musí odpovídat počet atomů určitého prvku na jedné straně rovnice, počtu atomů na straně druhé a současně hmotnost reaktantů hmotnosti produktů.

Úpravu a vyčíslení chemických rovnic provádíme pomocí tzv. stechiometrických koeficientů zapisovaných před chemický vzorec. Při redoxních reakcích dochází zároveň k přijímání elektronu (redukce) jedním atomem a uvolňování elektronu (oxidace) druhým atomem, přičemž celkový součet vyměňovaných elektronů by měl být vyrovnaný.

Katalyzátor je látka, která zvyšuje rychlost chemické reakce (nebo ji umožňuje), ačkoli se v průběhu reakce nespotřebovává a sama se chemicky nemění. Podstata spočívá v tvorbě nestabilních meziproduktů (reaktant s katalyzátorem) - díky katalyzátoru je aktivační energie dílčích reakcí nižší, než aktivační energie reakce stejných reaktantů, která by probíhala bez katalyzátoru.

Čtěte také: Použití hydroxidu sodného

Příklady Exotermických Reakcí

Mezi příklady exotermických reakcí patří například:

• Rozklad peroxidu vodíku:
  • a) H2O2 →
  • b) 2 H2O2 →

  Při rozkladu dvojnásobného látkového množství peroxidu vodíku se uvolní dvojnásobné množství tepla. Proto je nutno při uvádění vyměňovaného tepla uvádět i rovnici děje, u které jsou zřejmá látková množství látek.

• Hoření uhlíku:
  • a) C(grafit) + O2(g) →
  • b) C(grafit) + ½ O2(g) →
  • c) CO(g) + ½ O2(g) →
• Reakce zinku s kyselinou chlorovodíkovou:
  • Zn(s) + 2 HCl(aq) →
• Spalování methanu:
  • CH4(g) + 2 O2(g) →

Obecně pro reakci A → B platí: Qm(A → B) = - Qm (B → A).

Obecné schéma: A → B + C, Qm(A → C) = Qm(A → B) + Qm(B → C).

Radioaktivita a Jaderné Reakce

Jaderné reakce zahrnují energii z atomových jader. Radioaktivita je rozpad či přeměna jader. Jaderné reakce zahrnují rozpad či přeměnu jader, tj. a emisi ionizujícího záření.

Čtěte také: Analýza Máje od K.H. Máchy

• alfa, beta, nebo fotony gama).
• mohou rozkládat.
• vzniku nových jader a emitovaných částic.
• mohou vést k emisi dalších částic.

Při reakci dochází k bilanci hybnosti, příp. parity a izospinu. Energie se uvolňuje ve formě kinetické energie řádově několik MeV.

Radioaktivní přeměny mohou vést k emisi dalších částic, jako jsou elektrony, fotony, popř. i mezony a hyperony.

Jaderná Energie

Jaderná energie je obsažena v atomových jádrech. E = mc2). Jaderná energie je mnohonásobně menší než energie obalových elektronů v atomech.

Celkovou vazbovou energií jádra souvisí vztahem Ev = Dm.c2. Energie připadající na jeden nukleon: Ev/N (charakterizuje se též někdy tzv. energie jader").

Uvolněná energie se projevuje především ve slaboproudé elektronice. Radionuklidy se využívají v bateriích a článcích, jako jsou stroncium-ytrium-90, promethuim 147Pm, plutonium 238Pu či americium 141Am. Tyto baterie jsou schopny dodat jen velmi malý proud a el. energii.

Čtěte také: Redoxní reakce a příroda

Štěpení Atomových Jader

Štěpení atomových jader je proces, při kterém se těžké jádro rozpadá na dvě lehčí jádra, příp. většinou s emisí neutronů a kvant g-záření. Štěpení atomových jader si ukážeme na typickém příkladu 235U.

235U + no → F1 + F2 + (2-3)no + Q(energie, zahrnuje i g).

Nastartování a udržení řetězové štěpné reakce je potřeba uměle zvýšit zastoupení uranu izotopem 235U - provést tzv. obohacování uranu.

Z hlediska ostřelovaného jádra se to projeví jako reakce: e+ + NXZ ® NYZ-1+n+g.

Jaderné Reakce a Záření Gama

Jaderné reakce mohou být iniciovány i zářením gama. Při dostatečně vysokých energiích g popř. částic: (g, 2n), (g, np), (g, 2p), (g, a).

Zářením gama dochází k tzv. spontánním či účinkem neutronů. Energie se uvolňuje ve formě kinetické energie řádově několik MeV.

Využití Jaderné Energie

Jaderná energie, uvolněná při štěpení jader, se využívá v energetice za použití štěpných jaderných reaktorů.

Řetězovou štěpnou reakci lze řídit pomocí tzv. moderátorů. Moderátory jsou látky s nízkou jadernou hmotností, jako je voda nebo grafit, které zpomalují neutrony a zvyšují pravděpodobnost jejich interakce s jádry uranu.

Provoz jaderného reaktoru je založen na kontrolované řetězové reakci, kde se udržuje stabilní neutronový tok a tím i stabilní výkon reaktoru.

tags: #exotermická #reakce #v #přírodě #příklady

Oblíbené příspěvky:

• Opavské klima: Podrobný rozbor
• Třídění odpadu v ČR
• Kompost jako zdroj tepla
• Projekty ČVUT a Klima
• Sběr a využití lopuchu