एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया: विशेषताएं, समीकरण और उदाहरण - रसायन विज्ञान - 2025

एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया वह है जो अपने परिवेश से ऊर्जा को अवशोषित करना चाहिए, गर्मी या विकिरण के रूप में। आम तौर पर, लेकिन हमेशा नहीं, उन्हें अपने परिवेश में तापमान में गिरावट से पहचाना जा सकता है; या इसके विपरीत, उन्हें गर्मी के स्रोत की आवश्यकता होती है, जैसे कि एक जलती हुई लौ द्वारा प्राप्त किया जाता है।

ऊर्जा या ऊष्मा का अवशोषण वह है जो सभी एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाओं में होता है; उनकी प्रकृति, साथ ही साथ शामिल किए गए परिवर्तन बहुत विविध हैं। उन्हें कितनी गर्मी अवशोषित करनी चाहिए? इसका उत्तर इसके ऊष्मागतिकी पर निर्भर करता है: जिस तापमान पर प्रतिक्रिया अनायास होती है।

बर्फ का डंठल पिघलना। स्रोत: पिक्साबे

उदाहरण के लिए, सबसे द्योतक एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाओं में से एक बर्फ से तरल पानी तक राज्य का परिवर्तन है। बर्फ को गर्मी को अवशोषित करने की आवश्यकता होती है जब तक उसका तापमान लगभग 0 toC तक नहीं पहुंच जाता; उस तापमान पर इसका पिघलना सहज हो जाता है, और बर्फ तब तक अवशोषित होगा जब तक कि यह पूरी तरह से पिघल न जाए।

गर्म स्थानों में, जैसे कि समुद्र तट के किनारे पर, तापमान अधिक होता है और इसलिए बर्फ गर्मी को अधिक तेज़ी से अवशोषित करता है; यह तेजी से पिघला देता है। ग्लेशियरों का पिघलना अवांछनीय एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया का एक उदाहरण है।

ऐसा क्यों होता है? बर्फ एक गर्म ठोस के रूप में क्यों दिखाई नहीं दे सकता है? उत्तर दोनों राज्यों में पानी के अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा में निहित है, और वे अपने हाइड्रोजन बांड के माध्यम से एक दूसरे के साथ कैसे बातचीत करते हैं।

तरल पानी में, इसके अणुओं में बर्फ की तुलना में आंदोलन की अधिक स्वतंत्रता होती है, जहां वे इसके क्रिस्टल में स्थिर कंपन करते हैं। स्थानांतरित करने के लिए, अणुओं को ऊर्जा को इस तरह से अवशोषित करना चाहिए कि उनका कंपन बर्फ में मजबूत दिशात्मक हाइड्रोजन बांड को तोड़ दे।

इस कारण से, बर्फ पिघलने के लिए गर्मी को अवशोषित करती है। "गर्म बर्फ" मौजूद होने के लिए, हाइड्रोजन बॉन्ड को 0ºC से ऊपर के तापमान पर पिघलने के लिए असामान्य रूप से मजबूत होना होगा।

एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया के लक्षण

राज्य का परिवर्तन ठीक से रासायनिक प्रतिक्रिया नहीं है; हालांकि, एक ही बात होती है: उत्पाद (तरल पानी) में अभिकारक (बर्फ) की तुलना में अधिक ऊर्जा होती है। यह एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया या प्रक्रिया का मुख्य लक्षण है: उत्पाद अभिकारकों की तुलना में अधिक ऊर्जावान हैं।

हालांकि यह सच है, इसका मतलब यह नहीं है कि उत्पादों को जरूरी अस्थिर होना चाहिए। इस मामले में कि यह है, एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया तापमान या दबाव की सभी स्थितियों में सहज होती है।

निम्नलिखित रासायनिक समीकरण पर विचार करें:

ए + क्यू => बी

जहां Q ऊष्मा का प्रतिनिधित्व करता है, आमतौर पर जूल (J) या कैलोरी (कैल) की इकाइयों में व्यक्त किया जाता है। जैसा कि A ऊष्मा Q को B में परिवर्तित करता है, तो यह कहा जाता है कि यह एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया है। इस प्रकार, बी में ए की तुलना में अधिक ऊर्जा है, और इसके परिवर्तन को प्राप्त करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा को अवशोषित करना चाहिए।

ए और बी स्रोत के लिए एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया आरेख: गेब्रियल बोलेवर

जैसा कि ऊपर चित्र में देखा जा सकता है, ए में बी की तुलना में कम ऊर्जा है। ए द्वारा अवशोषित गर्मी क्यू की मात्रा ऐसी है कि यह सक्रियण ऊर्जा (बैंगनी शिखर तक पहुंचने के लिए आवश्यक ऊर्जा) पर काबू पाती है। A और B के बीच ऊर्जा का अंतर वह है जिसे अभिक्रिया की थैलीपीस,.H के रूप में जाना जाता है।

0H> ०

सभी एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाओं में ऊपर का आरेख आम है, क्योंकि उत्पाद अभिकारकों की तुलना में अधिक ऊर्जावान हैं। इसलिए, उनके बीच ऊर्जा अंतर,,H, हमेशा सकारात्मक होता है (H _Product -H _Reactive > 0)। जैसा कि यह सच है, इस ऊर्जा की आपूर्ति की आपूर्ति के लिए परिवेश से गर्मी या ऊर्जा का अवशोषण होना चाहिए।

और ऐसे भावों की व्याख्या कैसे की जाती है? एक रासायनिक प्रतिक्रिया में, नए बनाने के लिए बांड हमेशा टूट जाते हैं। उन्हें तोड़ने के लिए, ऊर्जा का अवशोषण आवश्यक है; अर्थात्, यह एक एंडोथर्मिक कदम है। इस बीच, बांडों का गठन स्थिरता का अर्थ है, इसलिए यह एक एक्ज़ोथिर्मिक कदम है।

जब बनाए गए बंधन पुराने बांड को तोड़ने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा के बराबर स्थिरता प्रदान नहीं करते हैं, तो यह एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया है। यही कारण है कि अभिकारकों में सबसे अधिक स्थिर बंधनों को तोड़ने के लिए अतिरिक्त ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

दूसरी ओर, एक्सोथर्मिक प्रतिक्रियाओं में विपरीत होता है: गर्मी जारी होती है, और <H <1 (नकारात्मक) होता है। यहां उत्पाद अभिकारकों की तुलना में अधिक स्थिर हैं, और ए और बी के बीच का आरेख आकार बदलता है; अब B A के नीचे है, और सक्रियण ऊर्जा कम है।

वे अपने परिवेश को ठंडा करते हैं

यद्यपि यह सभी एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाओं पर लागू नहीं होता है, उनमें से कई अपने आसपास के तापमान में कमी का कारण बनते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि अवशोषित गर्मी कहीं से आती है। नतीजतन, अगर ए और बी का रूपांतरण एक कंटेनर के अंदर होने वाला था, तो यह ठंडा हो जाएगा।

प्रतिक्रिया जितनी अधिक होगी, उतने ही ठंडे कंटेनर और उसके आसपास का वातावरण बन जाएगा। वास्तव में, कुछ प्रतिक्रियाएं बर्फ की एक पतली परत बनाने में भी सक्षम होती हैं, जैसे कि वे एक रेफ्रिजरेटर से निकली थीं।

हालांकि, इस प्रकार की प्रतिक्रियाएं हैं जो अपने परिवेश को ठंडा नहीं करते हैं। क्यों? क्योंकि आसपास की गर्मी अपर्याप्त है; यही है, यह आवश्यक क्यू (जे, सीएएल) प्रदान नहीं करता है जो रासायनिक समीकरणों में लिखा गया है। इसलिए, यह तब होता है जब आग या यूवी विकिरण प्रवेश करती है।

दो परिदृश्यों के बीच थोड़ा भ्रम पैदा हो सकता है। एक ओर, परिवेश से गर्मी अनायास प्रतिक्रिया के लिए पर्याप्त होती है, और शीतलन मनाया जाता है; और दूसरे पर, अधिक गर्मी की आवश्यकता होती है और एक कुशल हीटिंग विधि का उपयोग किया जाता है। दोनों ही मामलों में एक ही बात होती है: ऊर्जा अवशोषित होती है।

समीकरण

एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया में प्रासंगिक समीकरण क्या हैं? जैसा कि पहले ही समझाया जा चुका है, mustH सकारात्मक होना चाहिए। इसकी गणना करने के लिए, निम्नलिखित रासायनिक समीकरण को पहले माना जाता है:

एए + बीबी => सीसी + डीडी

जहाँ A और B अभिकारक हैं, और C और D उत्पाद हैं। निचले मामले पत्र (ए, बी, सी और डी) स्टोइकोमेट्रिक गुणांक हैं। इस सामान्य प्रतिक्रिया के calculateH की गणना करने के लिए, निम्नलिखित गणितीय अभिव्यक्ति लागू होती है:

ΔH _{उत्पाद} - _{ReaH अभिकर्मक} = _{xH rxn}

आप सीधे आगे बढ़ सकते हैं, या अलग से गणना कर सकते हैं। ΔH _{उत्पादों के} लिए निम्नलिखित योग की गणना की जानी चाहिए:

सी D एच _एफ सी + डी _f एच _एफ डी

जहां eachH _f प्रतिक्रिया में शामिल प्रत्येक पदार्थ के गठन की थैलेपी है। अधिवेशन द्वारा, पदार्थों को उनके सबसे स्थिर रूपों में = H _f = 0 होता है। उदाहरण के लिए, O ₂ और H ₂ या एक ठोस धातु के अणुओं में 0H _f = 0 होता है।

एक ही गणना अब अभिकारकों, sameH _{अभिकर्मकों के लिए की जाती है}:

a BH _f A + b fH _f B

लेकिन चूंकि समीकरण कहता है कि gH _{अभिकर्मकों} को, H _{उत्पादों} से घटाया जाना चाहिए, तो उपरोक्त राशि को -1 से गुणा किया जाना चाहिए। मतलब आपके पास है:

c DH _f C + d fH _f D - (ΔH _f A + b fH _f B)

यदि इस गणना का परिणाम एक सकारात्मक संख्या है, तो यह एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया है। और अगर यह नकारात्मक है, तो यह एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया है।

आम एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाओं के उदाहरण हैं

सूखी बर्फ वाष्पीकरण

सूखी बर्फ। स्रोत: नेविट, विकिमीडिया कॉमन्स से

जिस किसी ने भी कभी आइसक्रीम की गाड़ी से निकलने वाले उन सफेद धुएं को देखा है, वह एक एंडोथर्मिक "प्रतिक्रिया" के सबसे सामान्य उदाहरणों में से एक है।

कुछ आइस क्रीमों के अलावा, सफ़ेद ठोस, जिन्हें सूखी बर्फ कहा जाता है, से जारी ये वाष्प भी धुंध प्रभाव बनाने के लिए परिदृश्यों का हिस्सा रहे हैं। यह सूखी बर्फ ठोस कार्बन डाइऑक्साइड से ज्यादा कुछ नहीं है, जो तापमान और बाहरी दबाव को अवशोषित करने के बाद उदासीन होने लगती है।

एक बच्चे के दर्शकों के लिए एक प्रयोग सूखी बर्फ के साथ एक बैग को भरना और सील करना होगा। थोड़ी देर बाद, यह गैसीय सीओ _{2 के} कारण फुलाते हुए समाप्त हो जाएगा, जो काम को उत्पन्न करता है या वायुमंडलीय दबाव के खिलाफ बैग की आंतरिक दीवारों को दबाता है।

रोटी पकाना या खाना पकाना

भुनी रोटी। स्रोत: पिक्साबे

बेकिंग ब्रेड एक रासायनिक प्रतिक्रिया का एक उदाहरण है, क्योंकि अब गर्मी के कारण रासायनिक परिवर्तन होते हैं। जिस किसी ने भी ताजा बेक्ड ब्रेड की सुगंध को सूंघा है, वह जानता है कि एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया हो रही है।

आटा और उसके सभी अवयवों को सभी परिवर्तनों को पूरा करने के लिए ओवन की गर्मी की आवश्यकता होती है, रोटी बनने के लिए आवश्यक होती है और इसकी विशिष्ट विशेषताओं का प्रदर्शन करती है।

ब्रेड के अलावा, रसोई एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाओं के उदाहरणों से भरा है। जो भी रोजाना उनके साथ खाना बनाता है। खाना बनाना पास्ता, अनाज को नरम करना, मकई के अनाज को गर्म करना, अंडे खाना बनाना, मीट पीना, केक पकाना, चाय बनाना, सैंडविच खाना; इन गतिविधियों में से प्रत्येक एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाएं हैं।

धूप सेंकने

कछुओं को सूर्य स्नान मिलता है। स्रोत: पिक्साबे

जैसा कि वे सरल और सामान्य लग सकते हैं, कछुए और मगरमच्छ जैसे कुछ सरीसृपों को धूप देना, एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाओं की श्रेणी में आते हैं। कछुए अपने शरीर के तापमान को विनियमित करने के लिए सूरज से गर्मी को अवशोषित करते हैं।

सूरज के बिना, वे गर्म रखने के लिए पानी की गर्मी को बरकरार रखते हैं; जो आपके तालाबों या मछली की टंकियों में पानी को ठंडा करने के लिए समाप्त होता है।

वायुमंडलीय नाइट्रोजन और ओजोन के गठन की प्रतिक्रिया

आकाशीय बिजली। स्रोत: पिक्साबे

वायु मुख्य रूप से नाइट्रोजन और ऑक्सीजन से बनी होती है। बिजली के तूफानों के दौरान, ऐसी ऊर्जा जारी की जाती है कि यह एन ₂ अणु में नाइट्रोजन परमाणुओं को एक साथ रखने वाले मजबूत बंधन को तोड़ सकती है:

एन ₂ + ओ ₂ + क्यू => 2NO

दूसरी ओर, ऑक्सीजन ओजोन बनने के लिए पराबैंगनी विकिरण को अवशोषित कर सकता है; ऑक्सीजन का आवंटन जो समताप मंडल में बहुत फायदेमंद है, लेकिन जमीनी स्तर पर जीवन के लिए हानिकारक है। प्रतिक्रिया है:

3O ₂ + v => 2O ₃

जहाँ v का अर्थ पराबैंगनी विकिरण है। उस सरल समीकरण के पीछे का तंत्र बहुत जटिल है।

पानी की इलेक्ट्रोलिसिस

इलेक्ट्रोलिसिस विद्युत ऊर्जा का उपयोग अपने अणु या अणुओं में एक अणु को अलग करने के लिए करता है। उदाहरण के लिए, पानी के इलेक्ट्रोलिसिस में, दो गैसें उत्पन्न होती हैं: हाइड्रोजन और ऑक्सीजन, प्रत्येक एक अलग इलेक्ट्रोड में:

2H ₂ O => 2H ₂ + O ₂

इसके अलावा, सोडियम क्लोराइड भी इसी प्रतिक्रिया से गुजर सकता है:

2NaCl => 2Na + Cl ₂

एक इलेक्ट्रोड में आप धातु सोडियम का गठन देखेंगे, और दूसरे में, क्लोरीन के हरे रंग के बुलबुले।

प्रकाश संश्लेषण

पौधों और पेड़ों को अपने बायोमेट्रिक को संश्लेषित करने के लिए ऊर्जा की आपूर्ति के रूप में सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करने की आवश्यकता होती है। इसके लिए, यह कच्चे माल के रूप में सीओ ₂ और पानी का उपयोग करता है, जो चरणों की लंबी श्रृंखला के माध्यम से ग्लूकोज और अन्य शर्करा में परिवर्तित हो जाता है। इसके अलावा, ऑक्सीजन का निर्माण होता है, जो पत्तियों से निकलता है।

कुछ लवण के समाधान

यदि सोडियम क्लोराइड को पानी में घोल दिया जाता है, तो कांच या कंटेनर के बाहरी तापमान में कोई सराहनीय परिवर्तन नहीं देखा जाएगा।

कैल्शियम क्लोराइड, सीएएल ₂ जैसे कुछ लवण, सीए ²⁺ आयनों के महान जलयोजन के परिणामस्वरूप पानी का तापमान बढ़ाते हैं । और अन्य लवण, जैसे अमोनियम नाइट्रेट या क्लोराइड, एनएच ₄ एनओ ₃ और एनएच ₄ सीएल, पानी का तापमान कम करते हैं और इसके आसपास के वातावरण को ठंडा करते हैं।

कक्षाओं में, घर के प्रयोगों को अक्सर इन लवणों में से कुछ को भंग करने के लिए किया जाता है ताकि यह प्रदर्शित किया जा सके कि एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया क्या है।

तापमान में गिरावट इस तथ्य के कारण है कि एनएच ₄ ⁺ आयनों का जलयोजन उनके लवण के क्रिस्टलीय व्यवस्था के विघटन के खिलाफ पसंदीदा नहीं है। नतीजतन, लवण पानी से गर्मी को अवशोषित करते हैं ताकि आयनों को सॉल्व किया जा सके।

एक और रासायनिक प्रतिक्रिया है जो आमतौर पर यह प्रदर्शित करने के लिए बहुत आम है निम्नलिखित है:

बा (OH) ₂ 8H ₂ O + 2NH ₄ NO ₃ => Ba (NO ₃) ₂ + 2NH ₃ + 10H ₂ O

पानी की मात्रा पर ध्यान दें। जब दोनों ठोस मिश्रित होते हैं, तो अमोनिया की गंध के साथ, बा (एनओ ₃) _{2 का} एक जलीय घोल _{प्राप्त होता है}, और तापमान में गिरावट के साथ ऐसा होता है कि यह सचमुच कंटेनर की बाहरी सतह को जमा देता है।

तापीय विघटन

सबसे आम थर्मल डिकम्पोजिशन में से एक सोडियम बाइकार्बोनेट, NaHCO _{3 है}, जो सीओ ₂ और गर्म होने पर पानी का उत्पादन करता है । कार्बोनेट सहित कई ठोस, अक्सर सीओ ₂ और संबंधित ऑक्साइड को छोड़ने के लिए टूट जाते हैं । उदाहरण के लिए, कैल्शियम कार्बोनेट का अपघटन निम्नानुसार है:

सीएसीओ ₃ + क्यू => सीएओ + सीओ ₂

मैग्नीशियम, स्ट्रोंटियम और बेरियम कार्बोनेट के लिए भी यही सच है।

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि थर्मल अपघटन दहन से अलग है। पहले में इग्निशन की उपस्थिति नहीं होती है या गर्मी जारी नहीं होती है, जबकि दूसरे में होता है; यह है कि, दहन एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया है, तब भी जब इसे लेने या अनायास होने के लिए प्रारंभिक गर्मी स्रोत की आवश्यकता होती है।

पानी में अमोनियम क्लोराइड

जब एक परखनली में थोड़ी मात्रा में अमोनियम क्लोराइड (NH4Cl) पानी में घुल जाता है, तो ट्यूब पहले की तुलना में ठंडा हो जाता है। इस रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान, गर्मी पर्यावरण से अवशोषित होती है।

सोडियम ट्रायोसल्फेट

जब सोडियम थायोसल्फेट (Na ₂ S ₂ O ₃.5H ₂ O) के क्रिस्टल, जिसे आमतौर पर हाइपो कहा जाता है, पानी में घुल जाता है, तो एक शीतलन प्रभाव होता है।

कार का इंजन

कार, ​​ट्रक, ट्रैक्टर या बस इंजन में पेट्रोल या डीजल जलाने से यांत्रिक ऊर्जा उत्पन्न होती है, जिसका उपयोग इन वाहनों के प्रचलन में किया जाता है।

उबलते तरल पदार्थ

गर्मी में तरल डालकर, यह ऊर्जा प्राप्त करता है और गैसीय अवस्था में चला जाता है।

एक अंडा पकाएं

जब गर्मी लगाई जाती है, तो अंडे के प्रोटीन को विकृत किया जाता है, जो ठोस संरचना का निर्माण होता है, जो आमतौर पर अंतर्ग्रहण होता है।

भोजन पकाने की क्रिया

सामान्य तौर पर, हमेशा भोजन के गुणों को बदलने के लिए गर्मी के साथ खाना पकाने पर, एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाएं होती हैं।

ये प्रतिक्रियाएं किस कारण से भोजन को नरम बना देती हैं, निंदनीय द्रव्यमान उत्पन्न करती हैं, उन घटकों को छोड़ती हैं जिनमें वे शामिल हैं, अन्य चीजों के बीच।

माइक्रोवेव में खाना गर्म करना

माइक्रोवेव विकिरण के कारण, भोजन में पानी के अणु ऊर्जा को अवशोषित करते हैं, कंपन करना शुरू करते हैं और भोजन का तापमान बढ़ाते हैं।

कांच की ढलाई

ग्लास द्वारा गर्मी का अवशोषण उसके जोड़ों को लचीला बनाता है, जिससे उसका आकार बदलने में आसानी होती है।

एक मोमबत्ती की खपत

कैंडल वैक्स आंच से गर्मी को सोखकर, उसका आकार बदलकर पिघल जाता है।

गर्म पानी की सफाई

जब गर्म पानी का उपयोग वस्तुओं को साफ करने के लिए किया जाता है, जैसे कि बर्तन या कपड़े, तो तेल पतला हो जाता है और निकालना आसान होता है।

भोजन और अन्य वस्तुओं की गर्मी नसबंदी

वस्तुओं या भोजन को गर्म करते समय, उनमें मौजूद सूक्ष्मजीव अपने तापमान को बढ़ाते हैं।

जब बहुत अधिक गर्मी की आपूर्ति की जाती है, तो माइक्रोबियल कोशिकाओं के भीतर प्रतिक्रियाएं होती हैं। इनमें से कई प्रतिक्रियाएं, जैसे बंधनों का टूटना या प्रोटीन का विकृतीकरण, सूक्ष्मजीवों को मारना।

बुखार से संक्रमण से लड़ें

जब बुखार होता है, तो यह इसलिए होता है क्योंकि शरीर बैक्टीरिया और वायरस को मारने के लिए आवश्यक गर्मी पैदा करता है जो संक्रमण पैदा करते हैं और बीमारी का कारण बनते हैं।

यदि गर्मी उत्पन्न होती है और बुखार अधिक होता है, तो शरीर की कोशिकाएं भी प्रभावित होती हैं और मृत्यु का खतरा होता है।

पानी का वाष्पीकरण

जब पानी वाष्पित हो जाता है और भाप में बदल जाता है, तो यह वातावरण से प्राप्त होने वाली गर्मी के कारण होता है। चूंकि गर्मी ऊर्जा प्रत्येक पानी के अणु द्वारा प्राप्त की जाती है, इसकी कंपन ऊर्जा उस बिंदु तक बढ़ जाती है जहां यह भाप पैदा कर, स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ सकती है।

संदर्भ

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