RÉACTION EXOTHERMIQUE: PROCESSUS, TYPES ET EXEMPLES - CHIMIE - 2025

La réaction exothermique est un type de réaction chimique dans lequel un transfert d'énergie se produit, principalement sous la forme d'un dégagement de chaleur ou de lumière. Par exemple, toute réaction de combustion, dans laquelle quelque chose brûle, une réaction exothermique se produit.

Au cours de la vie quotidienne, il est courant de voir comment différentes réactions exothermiques se produisent naturellement ou sont provoquées par des changements de température à différents endroits. Ces changements de température peuvent être mesurés à l'aide d'un thermomètre.

Réaction exothermique avec dégagement de chaleur

En ce sens, les réactions exothermiques peuvent transférer d'autres types d'énergie vers le milieu où elles sont générées, comme cela se produit avec les explosions et leur façon de transférer l'énergie cinétique et sonique lorsque des substances qui sont en phase gazeuse à des températures élevées sont expansées de manière violente.

De la même manière, dans le cas de l'utilisation de batteries, une réaction exothermique est également réalisée, seulement dans ce cas de l'énergie électrique est transportée.

En face de ces réactions, il y a des réactions endothermiques, qui absorbent l'énergie.

Processus

La combustion d'une allumette est une réaction exothermique

Il a été précédemment mentionné que lorsqu'une réaction exothermique se produit, une libération d'énergie se produit, ce qui peut être plus facilement visualisé dans l'équation suivante:

Réactif (s) → Produit (s) + Énergie

Ainsi, pour quantifier l'énergie absorbée ou libérée par un système, un paramètre thermodynamique appelé enthalpie (noté «H») est utilisé. Si dans un système (dans ce cas, une réaction chimique) il y a une libération d'énergie vers l'environnement, alors le changement d'enthalpie (exprimé en ΔH) aura une valeur négative.

Sinon, si la variation de cette mesure est positive, elle reflète l'absorption de la chaleur de l'environnement. De même, l'ampleur du changement d'enthalpie du système est une expression de la quantité d'énergie transférée vers ou depuis l'environnement.

Plus la magnitude de ΔH est grande, plus la libération d'énergie du système vers l'environnement environnant est importante.

Cela se produit parce que dans ces réactions, l'énergie nette qui est libérée lorsque de nouvelles liaisons sont créées est supérieure à l'énergie nette utilisée dans la fragmentation des liaisons.

De ce qui précède, on peut déduire que cette classe de réactions est très courante, car les produits de la réaction ont une quantité d'énergie stockée dans les liaisons supérieure à celle contenue initialement dans les réactifs.

Les types

Il existe différents types de réactions exothermiques dans les différents domaines de la chimie, que ce soit en laboratoire ou dans l'industrie; certaines sont effectuées spontanément et d'autres nécessitent des conditions spécifiques ou une sorte de substance comme catalyseur pour être produites.

Les types les plus importants de réactions exothermiques sont énumérés ci-dessous:

Réactions de combustion

Les réactions de combustion sont celles du type redox qui se produisent lorsqu'une ou plusieurs substances réagissent avec l'oxygène, généralement pour entraîner la libération de lumière et d'énergie thermique - c'est-à-dire de lumière et de chaleur - lorsqu'une flamme est produite.

Réactions de neutralisation

Les réactions de neutralisation sont caractérisées par l'interaction entre une espèce acide et une substance alcaline (base) pour former un sel et de l'eau, qui manifestent un caractère exothermique.

Réactions d'oxydation

Il existe de nombreuses réactions de ce type qui présentent un comportement exothermique, car l'oxydation de l'oxygène provoque la libération d'une grande quantité d'énergie, comme cela se produit dans l'oxydation des hydrocarbures.

Réaction de thermite

Cette réaction peut produire une température d'environ 3000 ° C, et en raison de la forte affinité de la poudre d'aluminium avec un grand nombre d'oxydes métalliques, elle est utilisée dans le soudage de l'acier et du fer.

Réaction de polymérisation

Ce type de réaction est celui qui prend naissance lorsqu'un certain nombre d'espèces chimiques appelées monomères réagissent, qui sont des unités qui lorsqu'elles sont combinées se répètent en chaînes pour former des structures macromoléculaires appelées polymères.

Réaction de fission nucléaire

Ce processus se réfère à la division du noyau d'un atome considéré comme lourd -c'est-à-dire avec un nombre de masse (A) supérieur à 200- pour produire des fragments ou des noyaux de plus petite taille avec une masse intermédiaire.

Dans cette réaction, où un ou plusieurs neutrons sont formés, une grande quantité d'énergie est libérée car le noyau avec un poids plus élevé a moins de stabilité que ses produits.

Autres réactions

Il existe également d'autres réactions exothermiques d'une grande importance, comme la déshydratation de certains glucides lors de la réaction avec l'acide sulfurique, l'absorption d'eau présentée par l'hydroxyde de sodium exposé à l'air libre ou l'oxydation d'espèces métalliques dans de nombreuses réactions de corrosion.

Exemples de réactions exothermiques

Voici quelques exemples de réactions exothermiques, qui produisent une variation d'enthalpie qui a une valeur négative en raison du fait qu'elles libèrent de l'énergie:

Une bougie allumée

Le processus de combustion de la paraffine et de la mèche de la bougie produit une réaction exothermique qui génère de la chaleur et de la lumière.

Allumer un phosphore

Lorsqu'une allumette est allumée, une réaction se produit entre les substances chimiques qui la composent et l'oxygène présent dans l'air. De cette manière, une réaction exothermique est générée qui produit à la fois de la lumière et de la chaleur.

Respiration

Le processus de respiration produit une réaction exothermique dans les cellules pendant l'échange de gaz. De cette manière, le glucose et l'oxygène sont transformés en dioxyde de carbone et en chaleur.

Brûler du bois de chauffage

La combustion du bois produit une réaction exothermique en ce que le produit résultant de cette réaction se manifeste sous forme de chaleur et de température.

Combustion au propane

Par exemple, la combustion du propane est une réaction exothermique spontanée:

C ₃ H ₈ (g) + 5O ₂ (g) → 3CO ₂ (g) + 4H ₂ O (l)

Carbonate de sodium - réaction de neutralisation de l'acide chlorhydrique

Un autre cas de comportement exothermique est illustré par la réaction de neutralisation entre le carbonate de sodium et l'acide chlorhydrique:

NaHCO ₃ (aq) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H ₂ O (l) + CO ₂ (g)

Oxydation de l'éthanol en acide acétique

L'oxydation de l'éthanol en acide acétique utilisé dans les alcootests est également présentée, dont la réaction complète est représentée dans l'équation suivante:

3CH ₃ CH ₂ OH + 2K ₂ Cr ₂ O ₇ + 8H ₂ SO ₄ → CH ₃ COOH + 2Cr (SO ₄) ₃ + 2K ₂ SO ₄ + 11H ₂ O

Réaction de thermite

Un autre type de réaction exothermique est la réaction dite de thermite, dans laquelle l'aluminium se combine avec un oxyde métallique, comme illustré ci-dessous:

2Al (s) + Fe ₂ O ₃ (s) → Al ₂ O ₃ (s) + Fe (l)

Copeaux d'acier + vinaigre

Ce mélange fonctionne comme une forme de combustion lente où l'acier subit un processus d'oxydation grâce à l'action du vinaigre.

"Aboiement de chien"

Cette réaction porte ce nom car elle dégage un son similaire à celui des aboiements du chien.

Cette réaction a lieu à l'intérieur d'un tube de laboratoire où le protoxyde d'azote et le monoxyde d'azote et le bisulfate de carbone sont mélangés.

Bouteille en verre + alcool

Semblable à la réaction générée par l'expérience susmentionnée, est celle de frotter une bouteille en verre avec de l'alcool de manière à produire une flamme.

Lessive + eau

Lorsque le savon à lessive est dissous, une réaction exothermique peut être observée. C'est l'un des exemples les plus facilement observables de réactions exothermiques à la maison.

Dentifrice éléphant

Il s'agit d'une expérience couramment utilisée pour expliquer la dynamique des réactions exothermiques. Il consiste en la dissolution du peroxyde d'hydrogène dans un milieu savonneux, de sorte que de cette manière une grande quantité de mousse est produite.

Un catalyseur (iodure de potassium) est ajouté à ce mélange, ce qui contribue à la décomposition rapide du peroxyde.

Acide sulfurique + sucre

Le processus de déshydratation du sucre produit une réaction exothermique évidente. Lorsque vous mélangez de l'acide sulfurique avec du sucre, il est déshydraté et une colonne de fumée noire apparaît, ce qui donne à l'environnement une odeur d'os brûlé.

Sodium + eau

Le sodium ou tout milieu alcalin réagit fortement avec l'eau. Lors de l'ajout de tout métal alcalin à l'eau (lithium, sodium, potassium, rubidium ou césium), il doit réagir.

Dans la mesure où le nombre de l'élément est plus élevé dans le tableau périodique, la réaction sera plus forte.

L'acétate de sodium

L'acétate de sodium est connu sous le nom de glace chaude. Ce matériau part de la cristallisation de solutions congelées qui, au lieu de libérer du froid, dégagent de la chaleur.

En raison de son apparence, on l'appelle «glace», mais l'acétate de sodium cristallisé est en fait l'un des matériaux les plus couramment utilisés pour fabriquer des chauffe-mains.

Soda + vinaigre

Ce mélange produit une réaction exothermique qui génère de grandes quantités de mousse, il est donc couramment utilisé pour ressembler à l'explosion d'un volcan.

Le génie dans la bouteille

Dans cette expérience, le peroxyde d'hydrogène (peroxyde d'hydrogène) est mélangé avec du permanganate de potassium. De cette manière, le permanganate décompose le peroxyde d'hydrogène, provoquant la libération d'une grande quantité de fumée et de chaleur.

Ours gommeux explosifs

Les oursons gommeux sont riches en saccharose (sucre), une substance qui, lorsqu'elle est mélangée avec du chlorate de potassium à des températures élevées, produit une violente explosion et un mouvement d'ours gommeux.

Foudre dans un tube

Cette réaction se produit lorsqu'un acide corrosif est mélangé avec de l'alcool ou de l'acétone.

De cette manière, une réaction chimique vigoureuse peut être observée qui se traduit par la génération de lumière à l'intérieur d'un tube similaire à celui de la foudre.

Gel de l'eau

Au cours de ce processus, l'eau libère de l'énergie sous forme de chaleur, par conséquent, lorsque les cubes d'eau gèlent, une réaction exothermique se produit.

Corrosion des métaux

Les métaux purs, c'est-à-dire dans leur état naturel lorsqu'ils entrent en contact avec l'air, produisent une réaction d'oxydation en même temps que la génération de chaleur, par conséquent, ce processus est dit exothermique.

Processus de combustion de gaz

Le processus de combustion de tout gaz, tel que le méthane ou le gaz naturel, produit une réaction exothermique qui se manifeste par la génération de chaleur et à certaines occasions, lorsque la combustion se produit de manière contrôlée, il peut également produire de la lumière.

Autre

En plus des exemples expliqués précédemment, il existe une grande variété de réactions qui sont également considérées comme exothermiques, comme la décomposition de certaines substances organiques dans les déchets pour le compostage.

Il met également en évidence l'oxydation du pigment luciférine par l'action de l'enzyme luciférase pour produire la bioluminescence caractéristique des lucioles, et même la respiration, parmi de nombreuses autres réactions.

Références

1. Wikipédia. (sf). Réaction exothermique. Obtenu sur es.wikipedia.org
2. BBC. (sf). Changements d'énergie et réactions réversibles. Récupéré de bbc.co.uk
3. Chang, R. (2007). Chimie, neuvième édition. (McGraw-Hill).
4. Walker, D. (2007). Réactions chimiques. Récupéré de books.google.co.ve
5. Saunders, N. (2007). Explorer les réactions chimiques. Obtenu sur books.google.co.ve