العمليات الماصة والطاردة للحراة

2015 علوم القرن الـ21 الكيمياء

براون بير

KFAS

الطاردة للحراة العمليات الماصة الكيمياء

إن التفاعلات مثل تنفس الخلية, التعادل الحمضي / القاعدي والحرق (على سبيل المثال إشعال النار أو عروض الألعاب النارية) تنتج حرارة أو تفرز طاقة. وهذه تعرف بالتفاعلات الطاردة للحرارة.

أما التفاعلات مثل التركيب الضوئي (تعاقب التفاعلات حيث يحول النبات طاقة أشعة الشمس إلى غذاء) والتحليل الضوئي (عملية تستخدم في الطلي بالكهرباء أو لتنقية المعادن) يحتاج صافي مدخلات للطاقة كي تجعلها تمضي قدما. هذه الأنواع من التفاعلات تسمى بالتفاعلات الماصّة للحرارة.

عندما يختلط الحامض مع قاعدة (تفاعل طارد للحرارة), فإن الحرارة الناتجة تسمى حرارة التعادل. وعلى سبيل المثال فإن خلط أوزان متكافئة من هيدروكسيد الصوديوم وحامض هيدروكلوريك أو نيتريك مخفف تنتج حوالي ١٣.٥٥٠ سعرة من الطاقة الحرارية.

وبمجرد إضافة حمض الكبريتيك المُرَكّز إلى الماء –وهو إجراء خطير في حد ذاته– تنتج الحرارة حيث يذوب الحامض. ولكن معظم المواد تتطلب حرارة لتجعلها تذوب: وهو مايسمى الحرارة الماصة للمحلول.

وهذا ما يعلل أن السكر أو الملح يذوب في الماء الساخن أكثر من الماء البارد. والعكس صحيح أيضا – بعض المواد تنتج حرارة (تسمى حرارة البلورة) عندما تحدث تبلوراً للمحلول.

وفي العام ١٨٧٤ توقع كاتب الخيال العلمي «جوليوس فيرني» أن الهيدروجين والأكسجين في الماء يمكن توظيفهما يوما ما كوقود.

وفي الحقيقة فإن التفاعل بين الأكسيجين والهيدروجين -المكونان للماء- أحيانا يعتبر طاردا جدا للحرارة. إن خليطا من غَازَي الأكسجين والهيدروجين يمكن أن يكون شديد الانفجار.

والطاقة الناتجة أثناء التفاعل الطارد للحرارة والتي تحدث عندما يحترق الهيدروجين في الأكسيجين تعطي القوة لاندفاع مركبة الفضاء مثل مركبة الفضاء الأمريكية US Space Shuttle.

ويستخدم سائل الأكسيجين وحده كعامل مؤكسد في بعض أنواع وقود الصواريخ. والعكس فإن العامل المؤكسد والذي يُمَكن الوقود من الاحتراق يمكن أن يكون غازا آخر مثل الفلور أو ثاني أكسيد النتروجين, أو سائل يحتوي على الأكسيجين, مثل الهيدروجين بيروكسيد أو صلب يحوي على أكسجين مثل نترات البوتاسيوم.