Топлинско разложување

Топлинско разложување, топлинско распаѓање или термолиза — хемиско разложување на една супстанција предизвикано од топлина. Температурата на разложување е температурата на која супстанцијата хемиски се разложува. Реакцијата обично е ендотермна бидејќи е потребна топлина за раскинување на хемиските врски во соединението. Ако разложувањето е доволно егзотермно, се создава позитивна повратна спрега, поттикнувајќи топлински излив и можеби експлозија или друга хемиска реакција. Топлинското разложување е хемиска реакција каде топлината има улога на реактант. Бидејќи таа е реактант, овие реакции се ендотермни, што значи дека на реакцијата ѝ е потребна топлинска енергија за да ги раскине хемиските врски во молекулата.^[1]

Процеси на топлинското разградување на органската материја при атмосферски притисок.

Дефиниција за температура на разложување

Една проста супстанција (како водата) може да постои во рамнотежа со нејзините производи од топлинско разложување, со што фактички разложувањето се сузбива. Рамнотежната дропка на разложени молекули се зголемува со покачување на температурата. Бидејќи топлинското разложување е кинетички процес, забележаната температура на почетокот во највеќето случаи ќе биде функција на опитните услови и чувствителноста на опитната устроеност. Построга претстава за процесот се добива со термокинетичко моделирање.^[2]

Главна дефиниција: Топлинското разложување е распад на соединение на две или повеќе различни супстанции користејќи топлина, и претставува еднотермна рекација

Примери

• Калциум карбонат (варовник или креда) се разложува на калциум оксид и јаглерод диоксид при загревање. Хемиската реакција е следнава:

CaCO₃ → CaO + CO₂

Реакцијата се користи за добивање на негасена вар, која е производ од индустриска важност.

Друг пример за топлинско разложување е 2Pb(NO₃)₂ → 2PbO + O₂ + 4NO₂.

• Некои оксиди, особено оние на слабо електропозитивни метали се разложуваат при загревање на доволно висока температура. Класичен пример е разложувањето на живиниот диоксид на кислород и жива. Џозеф Пристли со оваа реакција прв успеал да приготви примероци на гасовит кислород.
• Кога водата се загрева значително над 2.000 °C (2.270 K), мал дел од неа се разложува на OH, едноатомски кислород, едноатомски водород, O₂ и H₂.^[3]
• Соединението со највисока температура на разложување е јаглерод моноксид со ≈3870 °C.

Разложување на нитрати, нитрити и амониумски соединенија

• Амониум дихромат при загревање дава азот, вода и хром(III) оксид.
• Амониум нитрат при силно загревање дава диазот оксид („гас за смеење“) и вода.
• Амониум нитрит при загревање дава азотен гас и вода.
• Бариум азид при загревање дава цврст бариум и азотен гас.
• Натриум азид при загревање на 300 °C (573 K) бурно се разложува на азот и метален натриум.
• Натриум нитрат при загревање дава натриум нитрит и кислород.
• Органските соедининенија како третичните амини при загревање претрпуваат Хофманова елиминација и даваат вторични амини и алкени.

Спремност за разложување

Кога металите се наоѓаат близу дното на ред на реактивност, нивните соединенија лесно се разложуваат при висока температура. До ова доаѓа поради силните врски кои се образуваат помеѓу атомите кон врвот на редот на реактивност, и силните врски тешко се раскинуваат. На пример, бакарот е близу дното на редот, и бакар сулфатот (CuSO₄), почнува да се разложува на 200 °C (473 K), чие разложување нагло се засилува на температури до 560 °C (833 K). За разлика од него, калиумот е близу врвот на редот, и калиум сулфатот (K₂SO₄) не се разложува во неговата точка на топење при 1.069 °C (1.342 K), па дури ни во точката на вриење.

Практична примена

Многу нешта во практичиот свет се засегнати од топлинско разградување. Едно од нив се отпечатоците. Кога некој ќе допре нешто, има остаток од прстите. Ако прстите се потни, или имаат повеќе маснотија, остатокот содржи многу хемикалии. Де Паоли и нејзините колеги направиле проучување, испробувајќи го топлинското разложување на извесни составници во отпечатоците. Кога се изложени на топлина, примероците од аминокиселини и уреа почнале да се разградуваат на 100 °C (373 K), а млечната киселина почнала да се разложува на околу 50 °C (323 K).^[4] Бидејќи овие составници се потребни за понатамошно испитување, разложувањето на отпечатоците е од важност во вештачењето.

Поврзано

• Елингемов дијаграм
• Топлинска деполимеризација
• Хемиска термодинамика
• Пиролиза — топлинско разложување на органски материјал