Reação exotérmica: processo, tipos e exemplos - Ciência - 2023

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oreação exotérmica É um tipo de reação química em que ocorre uma transferência de energia, principalmente na forma de liberação de calor ou luz. Por exemplo, em qualquer reação de combustão, na qual algo queima, ocorre uma reação exotérmica.

No decorrer da vida diária, é comum ver como diferentes reações exotérmicas ocorrem naturalmente ou causadas por mudanças na temperatura de diferentes lugares. Essas mudanças de temperatura podem ser medidas com a ajuda de um termômetro.

Nesse sentido, as reações exotérmicas podem transferir outros tipos de energia para o meio onde são geradas, como ocorre com as explosões e sua forma de transferência de energia cinética e sônica quando substâncias que estão na fase gasosa em altas temperaturas são expandidas de forma violenta.

Da mesma forma, no caso do uso de baterias, também é realizada uma reação do tipo exotérmico, apenas neste caso é transportada energia elétrica.

Oposto a essas reações estão as endotérmicas, que absorvem energia.

Processo em uma reação exotérmica

Foi mencionado anteriormente que quando ocorre uma reação exotérmica, ocorre uma liberação de energia, que pode ser mais facilmente visualizada na seguinte equação:

Reagente (s) → Produto (s) + Energia

Assim, para quantificar a energia absorvida ou liberada por um sistema, um parâmetro termodinâmico denominado entalpia (denotado como "H") é usado. Se em um sistema (neste caso, uma reação química) houver uma liberação de energia em direção ao ambiente, então a mudança na entalpia (expressa como ΔH) terá um valor negativo.

Caso contrário, se a variação desta medida for positiva, ela reflete a absorção de calor do entorno. Da mesma forma, a magnitude da mudança na entalpia do sistema é uma expressão da quantidade de energia que é transferida de ou para o meio ambiente.

Quanto maior a magnitude de ΔH, maior será a liberação de energia do sistema para o ambiente circundante.

Isso ocorre porque, nessas reações, a energia líquida liberada quando novos vínculos são criados é maior do que a energia líquida usada na fragmentação dos vínculos.

Do exposto pode-se inferir que essa classe de reações é muito comum, pois os produtos da reação possuem uma quantidade de energia armazenada nas ligações que é maior do que a contida nos reagentes inicialmente.

Tipos de reação exotérmica

Existem diferentes tipos de reações exotérmicas nos vários campos da química, seja no laboratório ou na indústria; alguns são realizados de forma espontânea e outros precisam de condições específicas ou de algum tipo de substância como catalisador para serem produzidos.

Os tipos mais importantes de reações exotérmicas estão listados abaixo:

Reações de combustão

As reações de combustão são aquelas do tipo redox que ocorrem quando uma ou mais substâncias reagem com o oxigênio, geralmente para resultar na liberação de luz e energia térmica - isto é, luz e calor - quando uma chama é produzida.

Reações de neutralização

As reações de neutralização são caracterizadas pela interação entre uma espécie ácida e uma substância alcalina (base) para formar um sal e água, que se manifestam de natureza exotérmica.

Reações de oxidação

Muitas são as reações desse tipo que apresentam comportamento exotérmico, pois a oxidação do oxigênio provoca a liberação de uma grande quantidade de energia, como ocorre na oxidação dos hidrocarbonetos.

Reação Thermite

Essa reação pode produzir uma temperatura de aproximadamente 3000 ° C, e devido à alta afinidade do pó de alumínio com um grande número de óxidos metálicos, é utilizado na soldagem de aço e ferro.

Reação de polimerização

Esse tipo de reação é aquele que se origina quando um certo número de espécies químicas chamadas monômeros reagem, que são unidades que quando combinadas se repetem em cadeias para formar estruturas macromoleculares chamadas polímeros.

Reação de fissão nuclear

Este processo refere-se à divisão do núcleo de um átomo considerado pesado - isto é, com número de massa (A) maior que 200 - para produzir fragmentos ou núcleos menores com massa intermediária.

Nessa reação, onde um ou mais nêutrons são formados, uma grande quantidade de energia é liberada, pois o núcleo com maior peso tem menos estabilidade que seus produtos.

Outras reações

Existem também outras reações exotérmicas de grande relevância, como a desidratação de alguns carboidratos ao reagir com o ácido sulfúrico, a absorção de água apresentada pelo hidróxido de sódio exposto ao ar livre ou a oxidação de espécies metálicas em muitas reações de corrosão.

Exemplos de reações exotérmicas

Seguem alguns exemplos de reações exotérmicas, que produzem uma variação da entalpia que tem um valor negativo pelo fato de liberarem energia:

Uma vela acesa

O processo de combustão da parafina e do pavio da vela produz uma reação exotérmica que gera calor e luz.

Acender um fósforo

Quando um fósforo é aceso, uma reação é gerada entre as substâncias químicas que o compõem e o oxigênio presente no ar. Desta forma, uma reação exotérmica é gerada que produz luz e calor.

Respiração

O processo de respiração produz uma reação exotérmica dentro das células durante a troca gasosa. Desta forma, a glicose junto com o oxigênio é transformada em dióxido de carbono e calor.

Queimando lenha

A queima de madeira produz uma reação exotérmica em que o produto resultante dessa reação se manifesta como calor e temperatura.

Combustão de propano

Por exemplo, a combustão de propano é uma reação exotérmica espontânea:

C₃H₈(g) + 5O₂(g) → 3CO₂(g) + 4H₂O (l)

Carbonato de sódio - reação de neutralização de ácido clorídrico

Outro caso de comportamento exotérmico é mostrado pela reação de neutralização entre carbonato de sódio e ácido clorídrico:

NaHCO₃(aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H₂O (l) + CO₂(g)

Oxidação de etanol em ácido acético

Também é apresentada a oxidação do etanol a ácido acético usado em bafômetros, cuja reação completa é mostrada na seguinte equação:

3CH₃CH₂OH + 2K₂Cr₂OU₇ + 8H₂SW₄ → CH₃COOH + 2Cr (SO₄)₃ + 2K₂SW₄ + 11H₂OU

Reação Thermite

Outro tipo de reação exotérmica é a chamada reação termite, em que o alumínio se combina com um óxido metálico, conforme exemplificado a seguir:

2Al (s) + Fe₂OU₃(s) → Al₂OU₃(s) + Fe (l)

Lascas de aço + vinagre

Esta mistura funciona como uma forma de combustão lenta onde o aço sofre um processo de oxidação graças à ação do vinagre.

"Cachorro latindo"

Essa reação recebe esse nome, pois emite um som semelhante ao latido do cachorro.

Esta reação ocorre dentro de um tubo de laboratório onde o óxido nitroso, o óxido nítrico e o bissulfato de carbono são misturados.

Garrafa de vidro + álcool

Semelhante à reação gerada pelo experimento citado, existe a de esfregar uma garrafa de vidro com álcool de forma que se produza uma chama.

Detergente para roupas + água

Quando o sabão em pó é dissolvido, uma reação exotérmica pode ser observada. Este é um dos exemplos mais facilmente observáveis de reações exotérmicas em casa.

Pasta de dente elefante

Este é um experimento comumente usado para explicar a dinâmica das reações exotérmicas.Consiste na dissolução do peróxido de hidrogênio em algum meio ensaboado, de forma que assim seja produzida uma grande quantidade de espuma.

Um catalisador (iodeto de potássio) é adicionado a essa mistura, o que ajuda na rápida decomposição do peróxido.

Ácido sulfúrico + açúcar

O processo de desidratação do açúcar produz uma reação exotérmica óbvia. Quando você mistura ácido sulfúrico com açúcar, ele fica desidratado e uma coluna de fumaça preta aparece, fazendo com que o ambiente cheire a ossos queimados.

Sódio + Água

O sódio ou qualquer meio alcalino reage fortemente com a água. Ao adicionar qualquer metal alcalino à água (lítio, sódio, potássio, rubídio ou césio), ele deve reagir.

Como o número do elemento é maior na tabela periódica, a reação será mais forte.

Acetato de sódio

O acetato de sódio é conhecido como gelo quente. Esse material parte da cristalização de soluções congeladas que, em vez de liberar frio, liberam calor.

Por causa de sua aparência, é chamado de "gelo", mas na verdade o acetato de sódio cristalizado é um dos materiais mais comuns usados para fazer aquecedores de mãos.

Soda + vinagre

Esta mistura produz uma reação exotérmica que gera grandes quantidades de espuma, por isso é comumente usada para lembrar a explosão de um vulcão.

O gênio na garrafa

Neste experimento, o peróxido de hidrogênio (peróxido de hidrogênio) é misturado com permanganato de potássio. Dessa forma, o permanganato decompõe o peróxido de hidrogênio, causando a liberação de uma grande quantidade de fumaça e calor.

Ursinhos explosivos de goma

Os ursinhos de goma são ricos em sacarose (açúcar), uma substância que, quando misturada com clorato de potássio em altas temperaturas, produz uma violenta explosão e movimento dos ursinhos de goma.

Raio em um tubo

Essa reação ocorre quando um ácido corrosivo é misturado com álcool ou acetona.

Desta forma, pode-se observar uma vigorosa reação química que resulta na geração de luz dentro de um tubo semelhante ao de um raio.

Água congelada

Durante este processo, a água libera energia na forma de calor, portanto, quando os cubos de água congelam, ocorre uma reação exotérmica.

Corrosão de metais

Os metais puros, ou seja, em seu estado natural ao entrarem em contato com o ar, produzem uma reação de oxidação juntamente com a geração de calor, portanto, esse processo é denominado exotérmico.

Processo de combustão de gás

O processo de combustão de qualquer gás, como o metano ou o gás natural, produz uma reação exotérmica que se manifesta na geração de calor e, em algumas ocasiões, quando a combustão ocorre de forma controlada, também pode produzir luz.

De outros

Além dos exemplos explicados anteriormente, existe uma grande variedade de reações que também são consideradas exotérmicas, como a decomposição de certas substâncias orgânicas na compostagem de resíduos.

Também destaca a oxidação do pigmento da luciferina pela ação da enzima luciferase para produzir a bioluminescência característica dos vagalumes, e até a respiração, entre muitas outras reações.

Referências

Wikipedia. (s.f.). Reação exotérmica. Obtido em es.wikipedia.org
BBC. (s.f.). Mudanças de energia e reações reversíveis. Recuperado de bbc.co.uk
Chang, R. (2007). Química, nona edição. (McGraw-Hill).
Walker, D. (2007). Reações químicas. Recuperado de books.google.co.ve
Saunders, N. (2007). Explorando Reações Químicas. Obtido em books.google.co.ve