Hvad udløser en kemisk reaktion? - Kareem Jarrah

Se den fulde lektion på http://ed.ted.com/lessons/what-triggers-a-chemical-reaction-kareem-jarrah

Kemiske stoffer er i alting vi ser, og reaktionen imellem dem kan lige alting fra rust på en ske til en eksplosion på dit komfur. Men hvorfor sker disse reaktioner? Kareem Jarrah besvarer dette spørgsmål ved at undersøge to underliggende kræfter, der driver både endoterme og eksoterme kemiske reaktioner: Entalpi og entropi.

Kender du det,
du skal til at bage en kage,

men dine bananer er gået i forrådnelse,

dit bestik er rustet,

du falder og spilder alt bagepulveret
i beholderen med eddike,

og så eksploderer din ovn?

Du og dine kemiske reaktioner har været
udsat for entalpi og entropi, min ven,

og mand, det er kræfter,
man skal tage alvorligt.

Nu er alle reaktanterne blevet produkter.

Så hvad er alle disse "E"-ord?,
og hvad kan de?

Lad os starte med entalpi,

en stigning eller et fald i energi
under en kemisk reaktion.

Ethvert molekyle har en vis mængde
kemisk potentiel energi

lagret i bindingerne mellem dens atomer.

Stoffer med mere energi er mindre stabile,

og derfor mere tilbøjelige til at reagere.

Lad os forestille os strømmen
af energi i en reaktion,

forbrændingen af hydrogen og ilt,
ved at spille en runde minigolf.

Vores mål er at få en bold, reaktanten,
op ad en lille forhøjning

og ned på den anden meget stejlere skråning.

Der hvor bakken går op, er vi nødt til
at tilføre energi til bolden,

og der hvor den går ned,
frigiver bolden energi til dens omgivelser.

Hullet repræsenterer produktet
eller resultatet af reaktionen.

Når reaktionen slutter,
er bolden i hullet,

og vi har vores produkt: vand.

Dette er, som da vores ovn eksploderede,
en eksoterm reaktion,

som betyder, at den endelige kemiske energi
er mindre end den oprindelige energi,

og forskellen er blevet
tilføjet til omgivelserne

som lys og varme.

Vi kan også forestille os
den modsatte type reaktion,

en endotermisk reaktion,

hvor den endelige energi er større
end den oprindelige energi.

Det er, hvad vi forsøgte
at opnå ved at bage vores kage.

Den tilføjede varme fra ovnen ville
ændre den kemiske struktur

af proteinerne i æggene
og forskellige stoffer i smørret.

Så det er entalpi.

Som du måske kan gætte,

er der større sandsynlighed for at
eksoterme reaktioner sker end endoterme,

fordi de kræver mindre energi
for at forekomme.

Men der er en anden uafhængig faktor,
der får reaktioner til at ske:

entropi.

Entropi måler et stofs tilfældighed.

Her er en kæmpe pyramide af golfbolde.

Dens ordnede struktur
betyder, at den har lav entropi.

Men når den kollapser,
er der kaos overalt,

bolde hoppende vidt omkring.

Så meget at nogle endda
vil hoppe over højen.

Dette skift til ustabilitet,
eller højere entropi,

kan få reaktioner til at ske.

Ligesom med golfboldene,
får overgangen i kemiske stoffer

fra struktur til uorden nogle af
reaktanterne over forhøjningen

og lader dem starte en reaktion.

Du kan se både entalpi og entropi på spil,

når du tænder et lejrbål for at lave mad.

Din tændstik tilføjer nok energi

til at aktivere den eksotermiske reaktion
kaldet forbrænding,

der omdanner det energirige
brandbare materiale i træet

til det mindre energirige
kuldioxid og vand.

Entropi øger og hjælper
også reaktionen undervejs,

fordi det pæne, organiserede stykke træ

nu er omdannet til tilfældigt bevægende
vanddamp og kuldioxid.

Energien udgydt af denne
eksoterme reaktion

driver den endoterme reaktion
under tilberedningen af din mad.

Bon appétit!