ما هو التفاعل الطارد للحرارة؟

التعريف بالتفاعل الطارد للحرارة

يُعرف التفاعل الطارد للحرارة (بالإنجليزية: Exothermic Reaction) بأنه التفاعل الذي يُطلق الحرارة أو الطاقة الحرارية عند حدوثه، ويمكن التعبير عن التفاعلات الطاردة للحرارة بالتعبير البسيط الآتي:^[١][٢]

المحتوى الحراري للتفاعل الطارد للحرارة

في جميع التفاعلات الطاردة للحرارة يتم إطلاق الحرارة إلى البيئة الخارجية بدلًا من أخذ الطاقة منها، ولهذا فإن المحتوى الحراري (رمزه ΔH) للتفاعلات الطاردة للحرارة يكون سالبًا، وذلك لأن كمية الطاقة اللازمة لبدء التفاعل الكيميائي، تكون أقل من كمية الطاقة الناتجة منه، أي أن ΔH <0 دائمًا لأي تفاعل طارد للحرارة؛ وذلك لأن المحتوى الحراري للمواد المتفاعلة (Hr) يكون أكبر من المحتوى الحراري للمواد الناتجة (Hp)؛ ويمكن التعبير عن ذلك بالرموز كالآتي:^[١][٢]

في التفاعل الطارد للحرارة:

Hp < Hr

ΔH = Hp - Hr

ΔH = قيمة صغيرة - قيمة أكبر منها

ΔH = قيمة سالبة

الفرق بين التفاعل الطارد للحرارة والتفاعل الماص للحرارة

تقسم التفاعلات الكيميائية حسب التغيرات الحرارية التي تحدث فيها إلى نوعين اثنين؛ هما التفاعلات الطاردة للحرارة والتفاعلات الماصة للحرارة (بالإنجليزية: Endothermic Reactions)، ويشار إلى أن الفرق الرئيسي بينهما هو أن التفاعل الطارد يُطلق الحرارة إلى البيئة المحيطة به؛ مما يؤدي إلى ارتفاع حرارة الوسط، أما التفاعل الماص، فهو يمتص الطاقة الحرارية من البيئة المحيطة به؛ مما يؤدي إلى انخفاض حرارة الوسط، ويكون المحتوى الحراري للتفاعلات الماصة للحرارة موجبًا دائمًا، ويمكن التعبير عنه كالآتي:^[٣][٢]

في التفاعل الماص للحرارة:

Hr < Hp

ΔH = Hp - Hr

ΔH = قيمة كبيرة - قيمة أصغر منها

ΔH = قيمة موجبة

يمكن التعبير عن التفاعلات الماصة للحرارة كالآتي:

أمثلة على التفاعلات الطاردة للحرارة

تحدث العديد من التفاعلات الطاردة للحرارة في حياتنا اليومية، وفيما يأتي بعض الأمثلة على هذه التفاعلات:^[٢][١][٣]

• تفاعلات الاحتراق: عند احتراق مادة ما بوجود الأكسجين ينتج دائمًا حرارة وضوء، وهذا يعني أن جميع تفاعلات الاحتراق تعد مثالًا على التفاعلات الطاردة للحرارة، فمثلًا عند حرق المركبات المحتوية على الكربون بوجود الأكسجين في الهواء، ينتج ثاني أكسيد الكربون والماء والكثير من الحرارة، والمعادلة الآتية توضح عملية احتراق الميثان كمثال على ذلك:

CH4 + O2 → CO2 + H2O + Heat

• تفاعل إنتاج ملح الطعام: تفاعل كل من الصوديوم والكلور لإنتاج مركب كلوريد الصوديوم الذي يعرف باسم ملح الطعام؛ ينتج عنه 411 كيلو جول من الطاقة لكل مول ملح يتم إنتاجه.
• المطر: يتكثف بخار الماء عند ملامسته لطبقات الجو العليا الباردة، ويتحول من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة؛ أي أنه يتحول من بخار ماء إلى مطر، ويصاحب هذه العملية إطلاق الطاقة الحرارية.
• تفاعلات التعادل: هي تفاعل حمض وقاعدة لتكوين ملح وماء، ويشار إلى أن جميع تفاعلات التعادل تعد مثالًا على التفاعلات الطاردة للحرارة.
• الانشطار النووي: يطلق الانشطار النووي طاقة هائلة جدًا عند حدوثه، ولذلك فهو يعد مثالًا على التفاعلات الطاردة للحرارة، على سبيل المثال، يطلق الانشطار النووي لذرة واحدة من اليورانيوم 235 أكثر من 2.5 مليون ضعف الطاقة التي يتم إنتاجها من احتراق الفحم.
• عملية التنفس: أثناء عملية التنفس يأخذ الإنسان الأكسجين من الهواء، ويطلق غاز ثاني أكسيد الكربون وبعض الحرارة، ولذلك فهي تعد عملية طاردة للحرارة.
• أمثلة أخرى: من الأمثلة الأخرى على التفاعلات الطاردة للحرارة؛ معظم تفاعلات البلمرة، وتآكل المعدان، وإذابة الأحماض المختلفة في الماء.