Endotermické procesy

Endotermický proces rozdelený na hlavné faktory

Nie vždy si uvedomujeme, koľko rôznych chemických reakcií vo svete prebieha. Medzi nimi sú niektoré endotermické procesy . Na ich realizáciu je potrebné dodať správne množstvo energie , najčastejšie vo forme tepla. Endotermické procesy teda neprebiehajú spontánne – môžu byť iniciované aplikáciou energie do systému. Endotermické procesy sa často nazývajú aj endoenergetické procesy . V procese sa mení entalpia systému (napokon entalpia reakčných produktov má väčšiu hodnotu ako entalpia reaktantov). Teplota systému sa často znižuje. Tento jav možno ľahko pozorovať napríklad vykonávaním takzvaných chladiacich zmesí. Ide o zmesi špecifických látok (s príslušným hmotnostným pomerom), ktoré pri vytváraní roztoku absorbujú energiu z okolia a spôsobujú pokles teploty. Príkladom chladiacej zmesi je kombinácia vody s chloridom amónnym v pomere 10:3.

Endotermický proces verzus exotermický proces

Endotermické procesy a exotermické procesy ( endoenergetické a exergonické ) sú dva typy reakcií, počas ktorých sa mení energia systému. Na rozdiel od endotermických procesov, exotermické procesy uvoľňujú energiu zo systému vo forme tepla . Exotermické procesy sa môžu vyskytnúť spontánne. Vyznačujú sa poklesom entalpie v dôsledku straty tepla do okolia. Klasickým príkladom exotermickej reakcie je spaľovanie napríklad plynu v kachliach, alebo využitie exotermického procesu v malých, gélových ohrievačoch.

Endotermický proces – príklady

Fotosyntéza

Fotosyntéza je vynikajúcim príkladom endotermickej reakcie v každodennom živote. Je to jeden z najdôležitejších biochemických procesov na Zemi. Tento proces poskytuje kyslík a organické zlúčeniny, ktoré sú zdrojom energie pre zvieratá a ľudí. Jednoducho povedané, fotosyntéza je proces, pri ktorom sa voda a oxid uhličitý premieňajú na kyslík a glukózu. Táto reakcia prebieha za účasti svetelnej energie. Do reakčného systému sa dodáva svetelná energia, ktorá je charakteristickým prvkom endotermickej reakcie. Bez dodávky energie zo slnka neprebieha fotosyntéza.

Topenie ľadu

Topenie ľadu, tj prenos molekúl vody z tuhej (ľad) do kvapalnej (kvapalná voda) fázy, je príkladom fázového prechodu. Vplyvom energetického efektu ide o endotermický prechod, teda prebieha s absorpciou energie z prostredia. Na spustenie javu topenia je potrebná energia zvonku (v tomto prípade teplota nad 0 ᵒC).

Sublimácia pevného oxidu uhličitého

Sublimácia, podobne ako topenie, je fázový prechod. V prípade sublimácie sa tuhá látka mení priamo na plynnú fázu (vynechávajúc kvapalnú fázu). Sublimácia pevného oxidu uhličitého (ľudovo nazývaného suchý ľad) prebieha podľa mechanizmu endoenergetickej premeny. Pri sublimácii suchého ľadu, teda jeho prechode priamo na plynný oxid uhličitý, sa absorbuje veľké množstvo energie z prostredia.

Pečenie koláčov

Výroba domáceho pečiva je výbornou príležitosťou na pozorovanie endotermickej reakcie. Jedna zo zložiek typického cesta, teda prášok do pečiva, pozostáva okrem iného z hydrogénuhličitanu amónneho. Vložením koláča do rúry mu zabezpečíme teplo. Pod jeho pôsobením sa hydrogénuhličitan vápenatý začne rozkladať na plynné zložky a tým sa koláč nadvihne. Pri takejto reakcii je zmena entalpie pozitívna, ide teda o endotermický prechod.

Endotermické procesy v priemysle

Výroba vodíka

O vodíku sa často hovorí ako o palive budúcnosti. V tomto vyhlásení je veľa pravdy. V súčasnosti sa získava v priemyselnom meradle parným reformovaním metánu. Parné reformovanie metánu spočíva v reakcii tejto suroviny s vodnou parou. Silne endotermická reakcia prebieha pri vysokých teplotách 650–900 ᵒC. V dôsledku tohto procesu sa získa zmes vodíka a oxidu uhoľnatého, ktorá sa nazýva syntézny plyn. Potom môže byť vodík extrahovaný pomocou techniky známej ako adsorpcia tlakovým výkyvom alebo skrátene PSA.

Výroba nehaseného vápna

V priemysle sa nehasené vápno, tj oxid vápenatý (II), získava pálením vápenca (kalciumkarbonátová hornina). Ide o reverzibilný a endotermický proces. V dôsledku spaľovania (tepelnej disociácie) vápencov v šachtových peciach sa získava nielen nehasené vápno, ale aj oxid uhličitý. Oba produkty sa používajú napríklad v sódovniach. Oxid uhličitý je potrebný na karbonizáciu soľanky, zatiaľ čo nehasené vápno sa používa na výrobu hydroxidu vápenatého, ktorý sa potom vedie do čistenia soľanky.