Hvað er innvermið efnahvarf og hvað er útvermið efnahvarf?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hvað er innvermið efnahvarf og hvað er útvermið efnahvarf?
Upprunalegu spurningarnar voru::

• Ég er að vinna verkefni í efnafræði og þarf að fjalla um innvermið og útvermið. Hvað er það eiginlega?
• Hver er munurinn á útvermri og innvermri efnabreytingu?
• Ég var að spá hver er munurinn á innvermnu og útvermnu efnahvarfi?

Ný hugtök vefjast oft fyrir fólki í byrjun enda er um margt að hugsa þegar maður er að læra eitthvað nýtt. Sem betur fer er yfirleitt vandað vel til verka þegar ný íslensk fræðiheiti (íðorð, fagorð, tækniorð) eru búin til og þau gjarnan lýsandi fyrir þann hlut eða hugtak sem orðið nær yfir. Fræðiheitið eitt og sér getur því verið eins konar stikkorð sem hjálpar okkur að skilja hvað hluturinn gerir eða hvað hugtakið þýðir.

Skoðum nú hugtökin útvermið efnahvarf (e. exothermic reaction) og innvermið efnahvarf (e. endothermic reaction) með þetta í huga. Byrjum á orðinu efnahvarf (e. chemical reaction). Það er samsett úr orðunum efni og hvarf í merkingunni að efni hverfur eða breytingar verða á efni þegar efnahvarf á sér stað.

Orðið innvermið er einnig samsett úr tveimur orðum, inn og vermið, þar sem vermið vísar til varma/hita/orku. Með hugtakinu innvermið efnahvarf er þá gefið til kynna að til þess að efnahvarfið geti átt sér stað þurfi varmi/orka að koma inn í hvarfið. Að sama skapi þýðir hugtakið útvermið efnahvarf að varmi/orka verður til þegar efnahvarfið á sér stað, það er að segja orka losnar úr læðingi við efnahvarfið.

Efnahvörf fela í sér breytingar á efnasamböndum þar sem einhver efnatengi rofna/brotna og önnur myndast. Það kostar orku að rjúfa efnatengi en það losnar orka við að mynda efnatengi; öll efnasambönd hafa því innri orku. Það er ekki hægt að mæla innri orku efnasambanda beint en það er hægt að mæla breytingu á heildarorku efnahvarfa, það er að segja muninum á orkuinnihaldi hvarfefnanna og myndefnanna; hversu mikil sú orkubreyting er ræðst af hverju og einu efnahvarfi. Þessi breyting á heildarorku er kölluð hvarfvarmi (e. enthalphy) og segir til um hvort efnahvarf sé útvermið eða innvermið. Hvarfvarmi er táknaður með $\Delta H$ og er einingin fyrir hvarfvarma kJ/mól.

Til að sjá þetta betur fyrir okkur skulum við taka dæmi um efnahvarf þar sem efni A og B hvarfast og mynda efni C og D. Efnin A og B kallast hvarfefni og efnin C og D kallast myndefni.

$$ \begin{matrix} A + B &\to &C + D \\ \text{Hvarfefni} && \text{Myndefni} \\ \end{matrix} $$

Hvarfefnin A og B eru með hvarfvarmann $\Delta H_{Hvarfefni}$ og myndefnin C og D eru með hvarfvarmann $\Delta H_{Myndefni}$. Hvarfvarmi fyrir efnahvarfið er þá eftirfarandi:

$$\Delta H_{Hvarf}=\Delta H_{Myndefni}-\Delta H_{Hvarfefni}$$

Ef hvarfefnin eru orkuríkari en myndefnin, það er að segja ef $\Delta H_{Hvarfefni}$ er meiri en $\Delta H_{Myndefni}$ losnar orka út í umhverfið og efnahvarfið er því útvermið; þetta skynjum við sem hita.

$$\text{Útvermið efnahvarf:}\quad A + B \to C + D + orka \qquad \Delta H_{Hvarf} < 0$$

Ef $\Delta H_{Myndefni}$ er meiri en $\Delta H_{Hvarfefni}$ þarf orka að koma úr umhverfinu inn í efnahvarfið til að efnahvarfið eigi sér stað. Það má líka orða þetta þannig að innvermið efnahvarf tekur til sín orku úr umhverfinu sem verður til þess að umhverfið kólnar.

$$\text{Innvermið efnahvarf:}\quad orka + A + B \to C + D \qquad \Delta H_{Hvarf} > 0$$

Ofangreindar útskýringar eiga einnig við um aðrar efnabreytingar eins og hamskipti (þegar efni breytast úr því að vera fast efni, vökvi eða gufa) og leysingar (þegar efni leysist upp í einhverjum leysi).

$$\text{Innvermin efnabreyting:}\quad orka+H_2 O_{(s)} \to H_2 O_{(l)} \qquad \Delta H_{Hvarf} > 0$$

$$\text{Útvermin efnabreyting:}\quad H_2 O_{(g)} \to H_2 O_{(l)} + orka \qquad \Delta H_{Hvarf} < 0$$

Heimildir og myndir:

• Kristján Matthíasson. Varmafræði I - Efnafræði.is. (Sótt 27.8.2021).
• N. De Leon. Heat and Chemical Reactions - Chemistry 101 Class Notes. (Sótt 27.8.2021).
• Oddur Ingólfsson. Varmafræði I. (Sótt 27.8.2021).
• David P. White. Varmaefnafræði. (Sótt 27.8.2021).
• Helga Snæbjörnsdóttir. Efnabreytingar. (Sótt 27.8.2021).
• Pixabay.com. Höfundur myndar: Harut Movsisyan. (Sótt 27.8.2021).
• Pxfuel.com. (Sótt 27.8.2021).

...