واکنش های گرماگیر و گرماده

 واکنش هایگرماگیر و گرماده


دید کلیبسیاری از واکنشهای شیمیایی با آزاد کردن انرژی همراه هستند. این انرژی آزادشده می‌تواند بصورت گرما ، نور یا صدا باشد. چنین واکنش‌هایی را واکنش گرمادهمی‌گویند. روزانه از واکنش‌های گرماده زیادی برای منظورهای مختلف استفاده می‌کنیم. ساده‌ترین این واکنش‌ها روشن کردن کبریت است که واکنشی بین اکسیژن هوا و مادهآتشگیر آن رخ می‌دهد که با آزاد کردن نور و گرما همراه است. سوخت‌های طبیعی ترکیباتپیچیده‌ای از کربن و هیدروژن هستند. وقتی که این مواد در اکسیژن می‌سوزند دی‌اکسیدکربن ، آب و حرارت ایجاد می‌کنندبرخی از سوخت‌ها مانند هیدروژن و مواد منفجره مانند TNT و دینامیت‌ها در اثر واکنش ظرفیت‌های بالایی از انرژیرا در مدت زمان کوتاهی آزاد می‌کنند، بنابراین انفجار را می‌توان واکنش گرماده درنظر گرفت که انرژی زیادی را بصورت گرما ، صدا و نور در زمان کمتری آزاد می‌کند.     انجام واکنش گرماده از لحاظ تئوریطبق قانون بقای انرژی، انرژی از بین نمی‌رود اما بصورت‌های دیگر تبدیل می‌شود، بنابراین انرژی یک سیستممقدار ثابتی است. بعنوان مثال انرژی امروزی جهان با انرژی آن در هزاران سال پیشبرابر است. واکنش‌های شیمیایی با تغییر انرژی همراه‌اند. در یک واکنش وقتی پیوندهایناپایدار با پیوندهای پایدارتری جایگزین می‌شوند مقداری انرژی آزاد می‌شود،بنابراین تشکیل پیوندهای پایدار با آزاد کردن انرژی همراه است و وقتی میلیون‌هاپیوند پایدار در یک واکنش ایجاد می‌شود این انرژی‌ها با هم جمع شده و انرژی بالاییرا بصورت حرارت ، نور یا انفجار آزاد می‌کنندبنابراین در یک واکنش گرماده سطح انرژیکمتر از سطح انرژی مواد واکنش دهنده است و گرمای آزاد شده را با آنتالپی منفی نمایشمی‌دهند.  وقوعواکنش‌های گرماده از لحاظ ترمودینامیکیبرخی از واکنش‌های شیمیایی گرماده بصورت خود بخودیانجام می‌گیرند. میزان خود بخودی بودن یک واکنش را ΔG که معیاریاز آنتروپی و محتوای آنتالپی است، مشخص می‌کند. اما پیش‌گویی خود بخودی بودن یکواکنش دلیل بر وقوع آن واکنش نیست. زیرا ترمودینامیک ، چیزی در مورد سرعت یک واکنشپیش‌بینی نمی‌کند. بعنوان مثال واکنش کربن با اکسیژن در دمای 25ْ و فشار 1 atm از لحاظ ترمودینامیکی قابل انجام است. اما بدون یکعامل موثر مثل حرارت ممکن است مخلوط کربن و   مدت‌های مدیدی بدون تغییرباقی بماندتغییرآنتروپی یک محیط بر اثر گرمایی که بعلت تغییر آنتالپی واکنش به محیط یا از محیطمنتقل می‌شود بوقوع می‌پیوندد. هر چه   بزرگ‌تر باشد بی‌نظمیبیشتری در محیط ایجاد می‌شودپس در یکواکنش گرماده خود بخودی:  ΔG = ΔH -TΔs < 0   0> ΔH در یکواکنش گرمازا  Δs > 0 میزان بی‌نظمی در یک واکنش خودبخودی  پس T.Δs > 0 آنگاه TΔs < 0- است. چون Δs برای یکتغییر خود بخود بزرگتر از صفر است و TΔs کل همباید بزرگتر از صفر باشد در اینصورت   بوده برای یک تغییر خودبخود   است. برای بسیاری از واکنش‌های شیمیایی در 25 درجه سانتیگراد و فشار 1atm مقدار مطلق ΔH بسیاربزرگتر از مقدار TΔs می‌باشد در این شرایط واکنش‌های گرمازا بصورت خود بخودصورت می‌گیرند.  استفاده ازواکنش‌های گرمازا در صنعتبیشتر کوره‌های احتراقی که عملیات گداختن و تصفیه کانی آهن و تولید آهن درآنها انجام می‌گیرد نیاز به دماهای بسیار بالا برای انجام واکنش دارند. در عملیاتذوب سنگ آهن ، سنگ آهن را با کک و سنگ آهک در کوره قرار داده و جریانی از هوای داغرا به درون کوره هدایت می‌کنند. واکنش کک ( کربن ) با اکسیژن بسیار گرمازا است. بنابراین این کوره‌ها را از اکسیژن غنی می‌کنند. کک در اثر گرما هوای داغ با اکسیژنوارد واکنش شده و   ایجادمی‌کند که از گرمای فراوان حاصل از این واکنش برای ذوب سنگ آهن استفاده می‌شود.


/ 0 نظر / 10 بازدید