تفاعل طارد للحرارة

تفاعل حراري باستخدام أكسيد الحديد الثلاثي.

رسم توضيحي لتفاعل منتج للحرارة.

في الكيمياء، التفاعل الناشر للحرارة أوالتفاعل المنتج للحرارة Exothermic reaction، هوالتفاعل الذي تنطلق منه حرارة. وهوبعكس التفاعل الماص للحرارة الذي لا يتم إلا إمداده بحرارة من الخارج.

مثال على التفاعل المنتج للحرارة، احتراق الخشب (اتحاد الكربون مع الأكسجين).

يتم التعبير عن التفاعل المنتج للحرارة بالشكل الآتي:

المتفاعلات ← النواتج + طاقة.

وعند استخدام مثمنقد يكون التغير في الطاقة الناتجة من التفا عل أكبر كثيرا من حرارة المثمن. وهذا يعنى حتى التفاعلقد يكون منتجا للحرارة عندما يسبب التفاعل زيادة في حرارة الوسط الذي يتم به. مثال على ذلك: نحك عود الكبريت على سطح خشن من أجل إشعاله. ينشأ عن الاحتكاك حرارة بسيطة تعمل على بدء التفاعل بين الكبريت والأكسجين الذي يشتعل مولدا طاقة حرارية أكبر.

في أي تفاعل ناشر للحرارة تكون الطاقة الابتدائية التي تُمتص لتكسير الروابط أقل من الطاقة الناتجة عن التفاعل، التي تتولد عند تكون روابط جديدة بين الجزيئات المتفاعلة.

ويصعب للغاية قياس أوحساب كمية الطاقة المطلقة لتفاعل كيميائي ولكن يمكن حساب جميع من السخانة (إنثالبي), ΔH, لأى تفاعل كيميائي. ويعتبر مثمن الانفجار وسطا مناسبا لقياس التغير في الطاقة, ΔH, لتفاعل احتراق. وتتناسب قيم ΔH, المحسوبة والمقاسة لطاقة الرابطة كالتالي:

ΔH = الطاقة المستخدمة في تفاعلات كسر الروابط – الطاقة المنطلقة لعمل الروابط في النواتج.

ولأى تفاعل ناشر للحرارة، تكون قيم ΔH سالبة:

2H₂(g) + O₂(g) → 2 H₂O(g

ΔH = −83.6 kJ/mol of O₂

مسار التفاعل المنتج للحرارة

يكون مخلوط التفاعل عادة في حالة شبه مستقرة (حرجة). وعن طريق اكتسابها لكمية معينة من الطاقة، تسمى "طاقة التنشيط " أو"إنثالبي التنشيط " يُحمل النظام إلى الحالة الغير مستقرة ويسير التفاعل. وعن طريق التنشيط يبدأ سريان التفاعل ويستمر التفاعل من ذاته بدون الاحتياج إلى تنشيط آخر.

يصدر النظام الكيميائي طاقة وينشرها في الوسط المحيط، وتسمى تلك الحرارة الصادرة منه "إنثالبي التفاعل". ثم توجد نواتج التفاعل في حالة مستقرة.

ومثال على طاقة التنشيط عندما نشعل عود كبريت من أجل إشعال الخشب، حيث ينتج احتكاك عود الكبريت بالسطح لخشن تلك الحرارة الأولية المنشطة. أما في الغازات فيجري إشتعالها بشرارة كهربائية.

Legende:

{\displaystyle \!\ H:={\text{Enthalphie

{\displaystyle \!\ \Delta ^{\ddagger H:={\text{Aktivierungsenthalpie

{\displaystyle \!\ \Delta _{\mathrm {R H:={\text{Reaktionsenthalpie

اليسار: حالة المخلوط الأولية (شبه مستقرة): metastable
في الوسط: وصول المخلوط إلى الحالة الغير مستقرة : unstable]
إلى اليمين: حالة النواتج النهائية : stable]

مثال: يحترق الكربون ويتحد مع اكسجين الهواء مكونا ثاني أكسيد الكربون مع اصدار حرارة.

{\displaystyle \mathrm {C+O_{2 \ {\xrightarrow {\mathcal {5 \ CO_{2 +heat

.

إنثالبي التفاعل (فرق الإنثالبي) الناتج عن التفاعل ${\displaystyle \Delta H$ سالب الإشارة. ويمكن حسابها من "الإنثالبي العياري للتفاعلات".

إذا كانت طاقة التنشيط قليلة جدا فقد يمكن سريان التفاعل بدون تزويد المخلوط بحرارة من الخارج، حيث يستمد النظام طاقة التنشيط من جوه المحيط. ويشتعل النظام فوريا (خطورة تخزين المفرقعات).

فرق الإنثالبي

يعهد الإنثالبي بأنه مجموع الطاقة الداخلية في نظام مضافا إليها حاصل ضرب الضغط في الحجم. وهوما يحتويه نظام من الطاقة عند ثبات الضغط.

فرق الإنثالبي ، ويرمز له ${\displaystyle \Delta H$ هوفرق إنثالبي المواد الناتجة من التفاعل ${\displaystyle H_{2$ وإنثالبي المواد الداخلة في التفاعل ${\displaystyle H_{1$ ، وتخط المعادلة كالآتي:

{\displaystyle \Delta H=H_{2 -H_{1 <0

ولذلك تكون إشارة الحرارة الناتجة سالبة (المواد المتفاعلة تفقد حرارة، ويكتسب الإنسان تلك الحرارة. فإذا إضفنا من جهتنا حرارة إلى نظام فإن إشارتها طبعا تكون موجبة).

وكذلك في الفيزياء: ينتج عن الإنشطار النووي طاقة تتحرر، فالتفاعل الإنشطاري تعبير عن تفاعل منتج للحرارة. وتفاعل الاندماج النووي مثل الاندماج النووي للهيدروجين الذي تستمد منه الشمس طاقتها هوأيضا " تفاعل منتج للطاقة".