발열 반응 : 과정, 유형 및 예 - 화학 - 2025

발열 반응 에너지의 전달은 주로 열이나 빛의 방출의 형태로 발생하는 화학 반응의 일종이다. 예를 들어, 어떤 것이 타는 연소 반응은 발열 반응이 발생합니다.

일상 생활에서 자연적으로 또는 다른 장소의 온도 변화를 유발하여 발생하는 다른 발열 반응을 보는 것이 일반적입니다. 이러한 온도 변화는 온도계를 사용하여 측정 할 수 있습니다.

열 방출에 따른 발열 반응

이러한 의미에서 발열 반응은 폭발과 함께 발생하는 다른 유형의 에너지를 생성 된 매체로 전달할 수 있으며 고온에서 기체 상태에있는 물질이 폭력적인 방법.

같은 방식으로 배터리를 사용하는 경우 발열 반응도 수행되며이 경우에만 전기 에너지가 전달됩니다.

이러한 반응의 반대는 에너지를 흡수하는 흡열 반응입니다.

방법

성냥의 연소는 발열 반응입니다

발열 반응이 발생하면 에너지 방출이 발생하며 다음 방정식에서 더 쉽게 시각화 할 수 있다고 이전에 언급했습니다.

시약 (s) → 제품 (s) + 에너지

따라서 시스템에 의해 흡수되거나 방출되는 에너지를 정량화하기 위해 엔탈피 ( "H"로 표시)라는 열역학적 매개 변수가 사용됩니다. 시스템 (이 경우 화학 반응)에서 주변으로 에너지가 방출되면 엔탈피의 변화 (ΔH로 표시됨)는 음의 값을 갖습니다.

그렇지 않고이 측정 값의 변동이 양수이면 주변에서 열 흡수를 반영합니다. 마찬가지로, 시스템 엔탈피의 변화 크기는 환경으로 또는 환경에서 전달되는 에너지의 양을 나타냅니다.

ΔH의 크기가 클수록 시스템에서 주변 환경으로의 에너지 방출이 커집니다.

이는 이러한 반응에서 새로운 결합이 생성 될 때 방출되는 순 에너지가 결합의 단편화에 사용되는 순 에너지보다 크기 때문에 발생합니다.

위에서부터 이러한 종류의 반응은 매우 일반적이라고 추론 할 수 있습니다. 왜냐하면 반응 생성물은 초기에 반응물에 포함 된 것보다 더 많은 양의 에너지가 결합에 저장되어 있기 때문입니다.

종류

실험실에서든 산업에서든 다양한 화학 분야에서 다양한 종류의 발열 반응이 있습니다. 일부는 자발적으로 수행되고 다른 일부는 생산할 촉매로서 특정 조건이나 어떤 종류의 물질이 필요합니다.

가장 중요한 발열 반응 유형은 다음과 같습니다.

연소 반응

연소 반응은 하나 이상의 물질이 산소와 반응 할 때 발생하는 산화 환원 유형의 반응으로, 일반적으로 화염이 생성 될 때 빛과 열 에너지 (즉, 빛과 열)를 방출합니다.

중화 반응

중화 반응은 산성 종과 알칼리성 물질 (염기) 사이의 상호 작용으로 인해 발열 성이 나타나는 염과 물을 형성합니다.

산화 반응

산소의 산화는 탄화수소의 산화에서 발생하는 것처럼 많은 양의 에너지를 방출하기 때문에 발열 거동을 나타내는 이러한 유형의 반응이 많이 있습니다.

테르밋 반응

이 반응은 약 3000 ° C의 온도를 생성 할 수 있으며, 많은 수의 금속 산화물과 알루미늄 분말의 높은 친 화성으로 인해 강철 및 철의 용접에 사용됩니다.

중합 반응

이러한 유형의 반응은 단량체라고하는 특정 수의 화학 종이 반응 할 때 발생하는 반응으로, 결합 될 때 사슬로 반복되어 중합체라고하는 거대 분자 구조를 형성하는 단위입니다.

핵분열 반응

이 과정은 무거운 것으로 간주되는 원자의 핵 (질량 번호 (A)가 200을 초과 함)을 분할하여 중간 질량을 가진 더 작은 크기의 단편 또는 핵을 생성하는 것을 말합니다.

하나 이상의 중성자가 형성되는이 반응에서는 무게가 큰 핵이 제품보다 안정성이 떨어지기 때문에 많은 양의 에너지가 방출됩니다.

기타 반응

황산과 반응 할 때 일부 탄수화물의 탈수, 야외에 노출 된 수산화 나트륨이 제공하는 물의 흡수 또는 많은 부식 반응에서 금속 종의 산화와 같이 매우 관련성이 높은 다른 발열 반응도 있습니다.

발열 반응의 예

다음은 에너지를 방출한다는 사실로 인해 음의 값을 갖는 엔탈피의 변화를 생성하는 발열 반응의 몇 가지 예입니다.

불이 켜진 촛불

파라핀과 양초의 심지가 연소되는 과정은 열과 빛을 생성하는 발열 반응을 일으 킵니다.

인 점화

성냥이 켜지면 그것을 구성하는 화학 물질과 공기 중에 존재하는 산소 사이에 반응이 발생합니다. 이런 식으로 빛과 열을 모두 생성하는 발열 반응이 발생합니다.

호흡

호흡 과정은 가스 교환 중에 세포 내에서 발열 반응을 일으 킵니다. 이런 식으로 포도당은 산소와 함께 이산화탄소와 열로 변환됩니다.

불타는 장작

불타는 나무는 발열 반응을 일으켜이 반응의 결과물이 열과 온도로 나타납니다.

프로판 연소

예를 들어, 프로판의 연소는 자발적 발열 반응입니다.

C ₃ H ₈ (g) + 50 ₍₂₎ (g) 3CO → ₂ (g) + 4H ₂ O (l)

탄산나트륨-염산 중화 반응

발열 반응의 또 다른 경우는 탄산나트륨과 염산 사이의 중화 반응으로 나타납니다.

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

에탄올의 아세트산으로의 산화

음주 측정기에서 사용되는 에탄올의 아세트산으로의 산화도 제시되며, 완전한 반응은 다음 방정식에 나와 있습니다.

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

테르밋 반응

또 다른 종류의 발열 반응은 알루미늄이 금속 산화물과 결합하는 소위 테르 마이트 반응입니다.

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

강철 부스러기 + 식초

이 혼합물은 식초의 작용으로 인해 강철이 산화 과정을 거치는 느린 연소 형태로 작동합니다.

"개 짖는 소리"

이 반응은 개가 짖는 소리와 비슷한 소리를 내기 때문에이 이름이 붙여졌습니다.

이 반응은 아산화 질소와 산화 질소 및 중황 산 탄소가 혼합 된 실험실 튜브 내부에서 발생합니다.

유리 병 + 알코올

앞서 언급 한 실험에서 발생한 반응과 유사하게 유리 병을 알코올로 문지르면 화염이 발생합니다.

세탁 세제 + 물

세탁 세제 비누가 녹 으면 발열 반응을 볼 수 있습니다. 이것은 가정에서 가장 쉽게 관찰 할 수있는 발열 반응의 예 중 하나입니다.

코끼리 치약

이것은 발열 반응의 역학을 설명하기 위해 일반적으로 사용되는 실험입니다. 일부 비눗물에 과산화수소가 용해되어 많은 양의 거품이 생성됩니다.

이 혼합물에 촉매 (요오드화 칼륨)가 첨가되어 과산화물의 빠른 분해를 돕습니다.

황산 + 설탕

설탕의 탈수 과정은 명백한 발열 반응을 일으 킵니다. 황산을 설탕과 섞으면 탈수되고 검은 연기 기둥이 나타나 환경에 뼈가 타는 냄새가납니다.

나트륨 + 물

나트륨 또는 알칼리성 매체는 물과 강하게 반응합니다. 물에 알칼리 금속 (리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐 또는 세슘)을 첨가 할 때 반응해야합니다.

주기율표에서 원소의 수가 많을수록 반응이 강해집니다.

아세트산 나트륨

아세트산 나트륨은 뜨거운 얼음으로 알려져 있습니다. 이 물질은 냉기를 방출하는 대신 열을 방출하는 동결 용액의 결정화에서 시작됩니다.

외관상 "얼음"이라고 불리지 만 실제로 결정화 된 아세트산 나트륨은 손 난로를 만드는 데 사용되는 가장 일반적인 재료 중 하나입니다.

소다 + 식초

이 혼합물은 다량의 거품을 생성하는 발열 반응을 일으키므로 일반적으로 화산 폭발과 유사하게 사용됩니다.

병 속의 지니

이 실험에서는 과산화수소 (과산화수소)를 과망간산 칼륨과 혼합합니다. 이런 식으로 과망간산 염은 과산화수소를 분해하여 많은 양의 연기와 열을 방출합니다.

폭발성 거미 곰

젤리 곰은 고온에서 염소산 칼륨과 혼합 될 때 젤리 곰의 격렬한 폭발과 움직임을 일으키는 물질 인 자당 (설탕)이 풍부합니다.

튜브에서 번개

이 반응은 부식성 산이 알코올 또는 아세톤과 혼합 될 때 발생합니다.

이런 식으로, 번개와 유사한 튜브 내부의 빛을 생성하는 격렬한 화학 반응을 볼 수 있습니다.

물을 얼리십시오

이 과정에서 물은 열의 형태로 에너지를 방출하므로 물이 얼면 발열 반응이 일어납니다.

금속 부식

순수한 금속, 즉 공기와 접촉하면 자연 상태에서 열 발생과 함께 산화 반응을 일으키기 때문에이 과정은 발열이라고합니다.

가스 연소 과정

메탄 또는 천연 가스와 같은 모든 가스의 연소 과정은 발열 반응을 일으켜 열을 생성하며 때로는 제어 된 방식으로 연소가 발생하면 빛을 생성 할 수도 있습니다.

다른

이전에 설명 된 예 외에도 퇴비화를 위해 폐기물에서 특정 유기 물질을 분해하는 것과 같이 발열 성으로 간주되는 다양한 반응이 있습니다.

또한 루시 페라 제 효소의 작용에 의한 루시페린 색소의 산화를 강조하여 다른 많은 반응 중에서 반딧불이의 특징적인 생물 발광과 심지어 호흡을 생성합니다.

참고 문헌

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