Ce declanşază o reacţie chimică? - Kareem Jarrah

Vezi lecţia întreagă pe: http://ed.ted.com/lessons/what-triggers-a-chemical-reaction-kareem-jarrah

Substanţele chimice sunt în tot ce ne înconjoară, iar reacţiile dintre ele pot determina rugina pe o lingură sau explozia cuptorului. Dar de ce se petrec aceste reacţii? Kareem Jarrah răspunde la această întrebare examinând cele două forţe care stau la baza reacţiilor endo- sau exotermice: entalpia şi entropia.

Lecţie de Kareem Jarrah, animaţie de Flaming Medusa Studios Inc.

Câteodată vrei să faci o prăjitură,
dar ţi s-au stricat bananele,

ustensilele ţi-au ruginit, te împiedici
şi verşi praful de copt în oţet,

şi după toate, îţi explodează şi cuptorul?

Prietene, tu cu reacţiile tale chimice
ai căzut pradă entalpiei şi entropiei

şi cu ele nu te pui.

Acum, reactanţii sunt produse.

Dar ce-i cu cuvintele astea cu ,,E",
care-i treaba cu ele?

Să începem cu entalpia -

o creştere sau scădere a energiei
în timpul unei reacţii chimice.

Fiecare moleculă are o anumită cantitate
de energie chimică potenţială

stocată în legăturile dintre atomi.

Substanţele cu energie mai mare
sunt mai instabile,

de aceea mai probabil să reacţioneze.

Să ne imginăm
energia dintr-o reacţie

- arderea hidrogenului şi oxigenului -
ca pe o partidă de golf nebunească.

Mingea, reactantul, trebuie să urce puţin
apoi să coboare pe o pantă mai abruptă.

În sus pe deal trebuie să-i dăm energie,

iar când coboară,
mingea eliberează energie în mediu.

Gaura reprezintă produsul finit,
rezultatul reacţiei.

Când timpul de reacţie s-a scurs,
mingea e în gaură,

şi am obţinut produsul: apa.

Asta, ca explozia cuptorului,
e o reacţie exotermă,

adică energia substanţei finite
e mai mică decât la început

iar diferenţa a fost cedată mediului
sub forma luminii și căldurii.

Ne putem imagina şi reacţia opusă,
cea endotermică,

în care energia finală e mai mare
decât energia inițială.

Asta încercăm să facem
când coacem o prăjitură.

Căldura adăugată de cuptor
schimbă structura chimică

a proteinelor din ouă
şi a compuşilor din unt.

Asta-i entalpia.

Cum vă aşteptaţi,

reacţiile exotermice sunt mai frecvente
decât cele endotermice

pentru că necesită mai puţină energie
ca să aibă loc.

Dar mai există un factor independent
care poate declanșa reacţii:

entropia.

Entropia măsoară dezordinea
dintr-o substanţă.

Iată o piramidă enormă de mingi de golf.

Structura sa ordonată
denotă că are entropie mică.

Dacă se prăbuşeşte,
avem haos peste tot,

cu mingi sărind sus şi departe.

Ba mai mult, unele ajung chiar peste deal.

Inițierea instabilităţii
adică a unei entropii mai mari

permite reacţiilor să aibă loc.

Ca şi cu mingile de golf,
în substanţele chimice

tranziţia de la ordine la dezordine
duce anumiţi reactanţi peste prag

şi le permite declanşarea unei reacţii.

Vedeţi atât entalpia cât şi entropia
când aprindeţi focul să faceţi mâncare.

Chibritul adaugă suficientă energie
pentru declanşarea arderii,

care e o reacţie exotermă,

convertind energia mare
a materialului combustibil din lemn

într-o energie mai mică,
a dioxidului de carbon şi a apei.

Entropia creşte şi ajută reacţia gradat,
deoarece structura organizată a buşteanului

e convertită la întâmplare,
în vapori de apă şi dioxid de carbon.

Energia eliberată
de această reacţie exotermă

declanşează reacţia endotermă
necesară preparării cinei.

Poftă bună!