Energetyka reakcji chemicznych, katalizatory

Niedzielne popołudnie. Mama właśnie wkłada do piekarnika blachę pysznych ciasteczek z czekoladą, a ty raczej nie myślisz o chemii... Ale czy wiesz, że gdyby nie endotermiczna reakcja rozkładu proszku do pieczenia, na ciasteczkach można by sobie raczej złamać ząb? Główny składnik proszku do pieczenia to wodorowęglan sodu. Podczas jego rozkładu wydziela się tlenek węgla (IV), czyli CO2 który sprawia, że ciasto staje się pulchne. Jednak proszek do pieczenia może leżeć w kuchennej szafce nawet kilka miesięcy i żaden ditlenek węgla się z niego nie wydzieli. Dlaczego? Otóż dlatego, że rozkład wodorowęglanu sodu to reakcja endoenergetyczna. Żeby zaszła trzeba cały czas dostarczać energii w formie ciepła. Kiedy energia dostarczana jest w formie ciepła możemy powiedzieć, że jest nie tylko endoenergetyczna, ale też endotermiczna. Przekładając ten chemiczny opis na ciasteczka reakcja rozpocznie się dopiero wtedy gdy włożymy ciasto do rozgrzanego piekarnika i będzie zachodziła dopóty, dopóki ciasto będzie gorące. W świecie chemii zachodzą też reakcje egzoenergetyczne. W takich reakcjach powstaje energia która jest wydzielana do otoczenia. Przykładem jest reakcja spalania drewna w kominku. W jej wyniku do otoczenia wydzielana jest energia w postaci ciepła czyli jest to jednocześnie reakcja egzotermiczna Wydzielana w reakcji egzoenergetycznej energia może przyjąć też inną postać. Przykładem jest działanie poduszki powietrznej. Przy zderzeniu impuls elektryczny inicjuje rozkład znajdującego się wewnątrz poduszki azydku sodu, związku o wzorze NaN3. W wyniku tej reakcji powstaje azot który wypełnia poduszkę. Reakcja jest tak gwałtowna, że wybuch poduszki, choć ratuje życie może także połamać nos albo żebra. Wydziela się tutaj duża ilość energii ale nie w formie ciepła, lecz pracy jaką wykonuje azot napełniając poduszkę. Zwróć uwagę, że reakcja spalania drewna i napełniania poduszki nie zachodzi samoistnie. Ogień sam się nie zapali. Musimy go rozniecić. Podobnie w poduszce powietrznej. Do uwolnienia azotu potrzebny jest impuls elektryczny. Tak więc nawet w reakcjach, w których energia się wydziela, potrzeba na początku dostarczyć pewną jej ilość z zewnątrz. Później tę energię z nawiązką odzyskujemy. Czasem ten początkowy impuls jest jednak naprawdę duży i trudny do uzyskania. By zmniejszyć początkowy wkład energii czyli fachowo mówiąc obniżyć energię aktywacji, możemy zastosować substancję zwaną katalizatorem. Pewnie nie raz zdarzyło ci się skaleczyć. Być może higienistka przemywała Ci wtedy rankę wodą utlenioną. Jest to wodny roztwór nadtlenku wodoru o wzorze H2O2. Woda utleniona jest związkiem nietrwałym i powoli rozpada się na wodę i tlen nawet w butelce. Przy polewaniu rany wodą utlenioną każdy jednak widzi, że w kontakcie z krwią płyn pieni się gwałtownie, wcale nie powoli. Wydzielanie się tlenu z nadtlenku wodoru przyspiesza pod wpływem substancji zawartych we krwi, a konkretnie katalazy. To one pełnią rolę katalizatora i sprawiają że praktycznie cała użyta do dezynfekcji woda utleniona rozpada się na zwykłą wodę i tlen. To on zabija mikroby. Krew, która przyspiesza rozkład wody utlenionej jest tylko jednym z tysięcy katalizatorów. Tą nazwą określamy wszystkie substancje które przyspieszają przebieg reakcji chemicznych, a czasami w ogóle umożliwiają ich przebieg obniżając energię aktywacji, ale same nie biorą w nich udziału. Znanymi katalizatorami są platyna tlenek manganu (IV) czy kwas siarkowy. Czy znasz jeszcze jakieś reakcje egzo- i endoenergetyczne? Egzoenergetycznymi są między innymi: reakcja cynku z kwasem solnym oraz wybuchy fajerwerków. Do reakcji endoenergetycznych zaliczamy gotowanie jajka rozkład materiałów światłoczułych na kliszy fotograficznej czy rozpuszczanie kwasku cytrynowego w wodzie. A czy możesz podać przykłady reakcji zachodzących z udziałem katalizatora? Taką reakcją jest fotosynteza czyli wytwarzanie cukru przez rośliny dzięki pochłanianiu energii słonecznej. Katalizatorem jest tutaj zielony barwnik, chlorofil, a produktem ubocznym tlen. Podobnie reakcja rozkładu cukrów złożonych w ustach. Katalizatorem jest tutaj amylaza ślinowa czyli enzym trawienny. Jeśli udało ci się znaleźć inne reakcje tego typu napisz nam o tym w komentarzu pod filmem. Reakcja egzoenergetyczna to taka w której reagujące substancje wydzielają energię do otoczenia. Kiedy energia ta ma postać ciepła mówimy o reakcji egzotermicznej. Reakcja endoenergetyczna to taka w której reagujące ze sobą substancje pobierają energię z otoczenia. Kiedy układ pobiera energię w formie ciepła mówimy o reakcji endotermicznej. Niezależnie od tego, czy w wyniku reakcji energia jest wydzielana, czy pobierana każda przemiana chemiczna wymaga pewnej inicjującej ją porcji energii. Katalizator to substancja zwiększająca szybkość reakcji i obniżająca jej energię aktywacji. Jeśli ten film ci się spodobał to koniecznie łapka w górę! I pamiętaj, że na stronie pistacja.tv znajdziesz wiele innych lekcji które pomogą ci w nauce chemii i matematyki.