ஒரு spoonful வினாகிரியை சுண்ணாம்புப் பொடியுடன் கலந்தால் beaker சூடாகின்றது; ஆனால் ammonium chloride பொடியை நீரில் கரைத்தால் beaker குளிர்ந்துவிடுகின்றது. ஏன்? ஒவ்வொரு இரசாயன தாக்கமும் வெப்பச் சக்தி (heat energy) மாற்றத்துடன் சேர்ந்தே நிகழ்கின்றது. இதைப் புரிந்துகொள்ள முதலில் இரு தனிப் பதங்களை வேறுபடுத்தத் தெரிய வேண்டும்.
வெப்பம் (Heat, Q): வெப்பநிலை வேறுபாட்டால் ஒரு பொருளிலிருந்து மற்றொன்றுக்குக் கடத்தப்படும் மொத்த ஆற்றல். அலகு ஜூல் (J). இது extensive — பொருளின் அளவைச் சார்ந்தது.
வெப்பநிலை (Temperature, T): துகள்களின் சராசரி இயக்க ஆற்றலின் அளவீடு. அலகு °C அல்லது K. இது intensive — பொருளின் அளவைச் சாராதது.
ஒரு தாக்கம் சூழலுக்கு வெப்பம் வெளியிடும்போது அது புறவெப்பத் தாக்கம் (exothermic) எனப்படும். சுற்றுச்சூழலின் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் — beaker சூடாகும். Energy diagram-ல் பார்த்தால், விளைவுகளின் ஆற்றல் வினையாளர்களின் ஆற்றலை விடக் குறைவு — வரைபடம் "இறங்கு சாய்வாக" (downhill) இருக்கும்.
| தாக்க வகை | உதாரணம் |
|---|---|
| எரிதல் (combustion) | CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + வெப்பம் |
| நடுநிலையாக்கல் (neutralisation) | HCl + NaOH → NaCl + H₂O + ~57 kJ/mol வெப்பம் |
| சுவாசம் (respiration) | C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + ATP + வெப்பம் |
| சுண்ணாம்பு கட்டி + நீர் | CaO + H₂O → Ca(OH)₂ + வெப்பம் (மிகக் கடுமையானது — நீரைக் கொதிக்க வைக்கும்) |
| துருப்பிடித்தல் (rusting) | 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃ + மெதுவான வெப்பம் |
| நீர்க் கட்டியாதல் (freezing) | திரவம் → திண்மம் மாறும்போது வெப்பம் வெளியேறும் |
ஒரு தாக்கம் சூழலிலிருந்து வெப்பம் உள்ளிழுக்கும்போது அது அகவெப்பத் தாக்கம் (endothermic) எனப்படும். சுற்றுச்சூழலின் வெப்பநிலை குறையும் — beaker குளிரும். இங்கு விளைவுகளின் ஆற்றல் வினையாளர்களின் ஆற்றலை விட அதிகம் — வரைபடம் "ஏறு சாய்வாக" (uphill) இருக்கும்.
| தாக்க வகை | உதாரணம் |
|---|---|
| ஒளித்தொகுப்பு (photosynthesis) | 6CO₂ + 6H₂O + ஒளி → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ (ஒளி ஆற்றலை உறிஞ்சும்) |
| பனிக்கட்டி உருகல் (ice melting) | திண்ம H₂O → திரவ H₂O — மறை வெப்பத்தை உறிஞ்சும் |
| NH₄NO₃-ஐ நீரில் கரைத்தல் | beaker கடுமையாகக் குளிரும் — instant cold pack-ன் அடிப்படை |
| Baking soda + வினாகிரி | CO₂ வெளிப்படும் அதே நேரம் வெப்பநிலை சற்று குறையும் |
| சூடுகட்டு வினை (decomposition) | CaCO₃ → CaO + CO₂ (சூளையில் வெப்பம் தேவை) |
| நீர் ஆவியாதல் (evaporation) | திரவம் → வாயு மாறும்போது வெப்பம் உறிஞ்சப்படும் |
ஒரு தாக்கத்தில் வெளியிடப்படும் அல்லது உறிஞ்சப்படும் வெப்ப அளவை Polystyrene cup calorimeter (வெப்பமானி + கிளறி + காப்பான் மூடி கொண்ட எளிய கருவி) கொண்டு கணக்கிடலாம். வெப்ப இழப்பு குறைவாக இருக்கும் வண்ணம் இது வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது.
Q = உறிஞ்சப்பட்ட/வெளியிடப்பட்ட வெப்பம் (J) · m = பொருளின் திணிவு (kg) · c = தன் வெப்பக் கொள்ளளவு (J kg⁻¹ °C⁻¹) · θ = வெப்பநிலை மாற்றம் ΔT (°C). நீரின் c = 4200 J kg⁻¹ °C⁻¹ — இது மிக அதிகம்; அதனாலேயே நீர் நல்ல coolant-ஆகவும் உடல் வெப்பநிலையைச் சீராக்கவும் பயன்படுகின்றது.
100 cm³ 1 M HCl-உடன் 100 cm³ 1 M NaOH கலந்தபோது வெப்பநிலை 25°C-இலிருந்து 31.8°C-ஆக உயர்ந்தது. மொத்த திணிவு = 100 + 100 = 200 g = 0.2 kg; θ = 31.8 − 25 = 6.8°C.
40 cm³ வினாகிரி (அசெட்டிக் அமிலம்) + 60 cm³ சுண்ணாம்பு நீர் (Ca(OH)₂) கலவையின் வெப்பநிலை கலந்தபோது 10°C குறைந்தது. மொத்த கனவளவு 100 cm³ ≈ 100 g = 0.1 kg.
தாக்க முன்னேற்றத்தை (reaction progress, x-அச்சு) ஆற்றலுக்கு (energy, y-அச்சு) எதிராக வரையும் வரைபடமே energy profile diagram.
Exothermic வரைபடம்: வினையாளர்கள் உயரமாகவும், விளைவுகள் தாழ்வாகவும் இருக்கும்; அந்த வேறுபாடே வெளியிடப்பட்ட ஆற்றல். மொத்த வளைவு இறங்குசாய்வாக இருக்கும்.
Endothermic வரைபடம்: வினையாளர்கள் தாழ்வாகவும், விளைவுகள் உயரமாகவும் இருக்கும்; அந்த வேறுபாடே உறிஞ்சப்பட்ட ஆற்றல். மொத்த வளைவு ஏறுசாய்வாக இருக்கும்.
இரண்டு வகை வரைபடத்திலும் நடுவில் ஒரு உயர்ந்த "மேடு" இருக்கும் — இதுவே செயல்படுகை ஆற்றல் (activation energy, Eₐ): வினையாளர்களின் பிணைப்புகள் முதலில் உடையத் தேவைப்படும் குறைந்தபட்ச ஆற்றல். இது தாக்கத்தை exothermic ஆயினும் endothermic ஆயினும் தொடங்குவதற்குத் தேவைப்படும்.
எரிபொருள்: விறகு, மண்ணெண்ணெய், LPG, டீசல், பெற்றோல் — இவற்றின் எரிதல் சமையல், போக்குவரத்து, மின்சாரத்திற்கு வெப்பத்தைத் தரும். கை வெப்பமூட்டி (hand warmer): இரும்புத் துகள்கள் காற்றுடன் மெதுவாகத் துருப்பிடித்து (Fe₂O₃) வெப்பத்தை வெளியிடும். சீமெந்து செட் ஆதல்: Hydration தாக்கங்கள் புறவெப்பமானவை — பாலங்களும் அணைகளும் மெதுவாகக் குளிர வேண்டும். உடல் வெப்பம்: குளுக்கோஸின் செல்லுலார் சுவாசம் சுமார் 37°C உடல் வெப்பநிலையை உருவாக்கும்.
உடனடி குளிர் பேக்குகள் (விளையாட்டு காயங்களுக்கு): NH₄NO₃ + நீர் வேகமாகக் குளிர்ச்சி தரும். குளிர்சாதனப் பெட்டி: refrigerant ஆவியாதல் வெப்பத்தை உறிஞ்சும் (vapour-compression cycle). ஒளித்தொகுப்பு: தாவரங்கள் சூரிய ஆற்றலை இரசாயனப் பிணைப்புகளாகச் சேமிக்கும். வியர்த்தல்: தோலின் மேல் நீர் ஆவியாவது உடல் வெப்பத்தை உறிஞ்சி குளிரூட்டும்.
வெடிபொருட்கள்: மிக விரைவான புறவெப்பத் தாக்கம் (TNT, RDX). உள் எரி இயந்திரம்: கட்டுப்படுத்தப்பட்ட புறவெப்ப எரிதல் → இயந்திர வேலை. Glow sticks: மெதுவான புறவெப்ப chemiluminescence — வெப்பமல்ல, ஒளி வெளிப்படும்.