Điều gì khơi mào một phản ứng hóa học? - Kareem Jarrah

Xem toàn bộ bài học tại: http://ed.ted.com/lessons/what-triggers-a-chemical-reaction-kareem-jarrah

Chất hóa học có ở khắp mọi nơi, và phản ứng giữa chúng có thể làm do chiếc thìa bị gỉ hay cái lò bánh nổ tung. Nhưng tại làm sao các phản ứng lại có thể xảy ra? Kareem Jarrah trả lời câu hỏi này bằng cách xem xét 2 đại lượng cơ bản chi phối cả phản ứng thu nhiệt lẫn tỏa nhiệt: etanpy và entropy.

Lesson by Kareem Jarrah, animation by Flaming Medusa Studios Inc.

Một lúc nào đó
bạn định nướng bánh

nhưng những quả chuối đã bị hỏng,

các dụng cụ đã bị gỉ,

bạn lỡ tay đổ tất cả bột nở
vào lọ đựng giấm ăn,

và sau đó lò nướng của bạn nổ tung?

Bạn à, bạn và những phản ứng hoá học
đều là nạn nhân của entanpi và entropy

và chúng là những đại lượng cần quan tâm.

Bây giờ, tất cả các
chất phản ứng là sản phẩm.

Vậy thì những từ "E" đấy là gì,
và chúng có ý nghĩa gì?

Hãy bắt đầu với Entanpi,

sự tăng hay giảm năng lượng
trong quá trình phản ứng hoá học.

Mỗi phân tử có một lượng
thế năng hoá học nhất định

dự trữ trong những liên kết
giữa các nguyên tử với nhau.

Những hoá chất với
nhiều năng lượng hơn thì kém bền hơn,

và vì vậy, phản ứng dễ dàng hơn.

Hãy hình dung sự chuyển giao
năng lượng trong phản ứng,

sự cháy giữa khí hyđrô và ôxy,
qua việc chơi một lượt đánh golf.

Mục tiêu của chúng ta là đưa quá bóng,
chất phản ứng, lên cao một tí

và xuống một sườn dốc hơn.

Nơi mà ngọn đồi lên cao,
ta cần đưa năng lượng vào quả bóng,

và khi nó đi xuống, nó cần phải toả
năng lượng ra môi trường xung quanh.

Cái lỗ tượng trưng cho sản phẩm,
hay kết quả của phản ứng.

Khi phản ứng kết thúc,
quả bóng đã ở trong cái lỗ,

và chúng ta có sản phẩm: nước.

Phản ứng này, như khi lò nướng nổ tung,
là một phản ứng toả nhiệt,

nghĩa là năng lượng cuối cùng của hoá chất
thấp hơn năng lượng ban đầu của chúng,

và sự chênh lệch đã được
đưa vào môi trường xung quanh

dưới dạng ánh sáng và nhiệt.

Chúng ta cũng có thể biểu diễn
loại phản ứng ngược lại,

phản ứng thu nhiệt,

phản ứng mà năng lượng cuối cùng
lớn hơn năng lượng bắt đầu.

Đó là thứ chúng ta cố gắng
đạt được khi nướng bánh.

Nhiệt toả ra từ lò nướng sẽ
thay đổi cấu trúc hoá học

của protein trong trứng và
nhiều hợp chất khác trong bơ.

Đấy là entanpi.

Có thể bạn sẽ nghi ngờ,

liệu rằng phản ứng toả nhiệt có khả năng
xảy ra cao hơn phản ứng thu nhiệt

bởi vì chúng cần ít năng lượng hơn.

Nhưng có một yếu tố độc lập khác
có thể làm phản ứng xảy ra:

entropy.

Entropy đo sự vô trật tự của một hoá chất.

Đây là một kim tự tháp
to lớn đầy những quả bóng golf.

Cấu trúc có trật tự của nó
có nghĩa là nó có entropy thấp.

Tuy nhiên, khi nó đổ,
chúng ta có sự hỗn loạn khắp mọi nơi,

những quả bóng nẩy lên cao và rộng.

Vì vậy mà một số thậm chí vượt qua đồi.

Chuyển sang sự kém bền,
hay entropy cao hơn,

có thể cho phép phản ứng xảy ra.

Tương tự như những quả
bóng golf, trong phản ứng thật

sự chuyển đổi này đưa
một số chất phản ứng qua đoạn đốc

và cho phép phản ứng xảy ra.

Bạn có thể thấy cả entanpi và entropy

khi bạn đốt lửa trại để nấu bữa tối.

Diêm cung cấp đủ năng lượng

để kích hoạt phản ứng cháy toả nhiệt,

chuyển đổi vật liệu dễ cháy
với năng lượng cao trong gỗ

thành khí cacbonic và nước
với năng lượng thấp hơn.

Entropy cũng làm tăng tốc độ
và giúp phản ứng xảy ra

bởi vì những khúc gỗ được xếp ngay ngắn

bây giờ được chuyển thành hơi nước
và khí cacbonic di chuyển vô trật tự.

Năng lượng từ phản ứng toả nhiệt này

được dùng cho phản ứng
thu nhiệt trong khi nấu bữa tối.

Chúc ngon miệng!