Je herkent het misschien: je wil een cake bakken
maar je bananen zijn bedorven,
je keukengerei is verroest,
je struikelt, al je maagzout valt in de azijnkruik
en de oven ontploft.
Mijn vriend, jij en je chemische reacties
zijn het slachtoffer van enthalpie en entropie.
Want, dat zijn zaken waarmee je rekening moet houden!
Nu zijn al je reagentia producten geworden.
Wat hebben deze E-woorden nu te betekenen?
We beginnen met enthalpie:
een toename of afname van energie tijdens een chemische reactie.
Elk molecuul bevat een hoeveelheid chemische potentiële energie.
Die zit opgeslagen in de bindingen tussen de atomen.
Chemicaliën met meer energie zijn minder stabiel
en hebben dus meer kans om te reageren.
Laat ons de energiestroom bij een reactie eens visualiseren.
We stellen de verbranding van waterstof en zuurstof voor als een rondje minigolf.
We moeten een bal, het reagens, omhoog krijgen tegen een kleine helling
en omlaag langs een veel [hogere] helling.
Om te klimmen, moeten we energie toevoegen aan de bal.
Bij het dalen geeft de bal die energie weer af aan de omgeving.
Het gat staat voor het product of het resultaat van de reactie.
Wanneer de reactie eindigt, zit de bal in het gat
en hebben we ons product: water.
Net als bij onze ontploffende oven is dit een exotherme reactie.
Dat betekent dat de eindenergie van het product
lager is dan de startenergie.
Het verschil ging naar de omgeving als licht en warmte.
Ook het tegenovergestelde type reactie, een endotherme reactie, is mogelijk.
Daar is de eindenergie groter dan de startenergie.
Dat gebeurt bij het bakken van onze taart.
De toegevoegde warmte van de oven verandert de chemische structuur
van de proteïnen in de eieren en verschillende stoffen in de boter.
Dat is enthalpie.
Zoals je kan vermoeden, gebeuren exotherme reacties
vaker dan endotherme omdat ze minder energie nodig hebben.
Maar er is een andere onafhankelijke factor
die reacties kan laten gebeuren: entropie.
Entropie is een maat
voor de ongeordendheid van een chemische stof.
Hier is een enorme piramide van golfballen.
Haar geordende structuur betekent lage entropie.
Maar als ze instort, hebben we overal chaos,
de ballen stuiteren alle kanten op.
Daarbij geraken sommige over de heuvel.
Deze verschuiving naar instabiliteit, of hogere entropie,
kan reacties laten gebeuren.
Net zoals bij de golfballen maken chemicaliën de overgang
van structuur naar wanorde, geraken sommige reagentia over de heuvel
en starten een reactie.
Zowel enthalpie als entropie spelen een rol
als je een kampvuur aansteekt om je eten te koken.
Je lucifer voegt genoeg energie toe
om de exotherme verbrandingsreactie te activeren.
Die zet het brandbaar materiaal met hoge energie in het hout
om in kooldioxide en water met lage energie.
Ook de entropie verhoogt en helpt de reactie vooruit
omdat die mooie, geordende blok hout
nu wordt omgezet in wanordelijk bewegende waterdamp en koolstofdioxide.
De energie die vrijkomt bij de exotherme reactie
zorgt voor de endotherme reactie van het koken van je eten.
Bon appétit!