Phân hủy nhiệt

Trong các phản ứng hóa học, phản ứng phân hủy nhiệt hay phân hủy nhiệt (tiếng Anh: thermal decomposition) là quá trình phân hủy xảy ra dưới tác động chủ yếu của nhiệt độ. Phản ứng này thường là phản ứng hấp nhiệt, cần một lượng năng lượng nhất định để phá vỡ các liên kết hóa học trong hợp chất bị phân hủy. Nếu quá trình phân hủy sản xuất nhiệt đủ mạnh, có thể tạo ra một phản ứng truyền nhiệt tích cực, gây ra hiện tượng thoát nhiệt và có thể dẫn đến vụ nổ.

Ví dụ minh họa

• Calci carbonat phân hủy thành calci oxide và carbon dioxide khi đun nóng. Phản ứng hóa học như sau:

${\text{CaCO}}_3^{}\stackrel{t}{\to }\text{CaO}+{\text{CO}}_2^{}$.

Phản ứng được sử dụng để sản xuất vôi sống, một sản phẩm quan trọng trong công nghiệp.

• Một ví dụ khác về phân hủy nhiệt là:

$2\text{Pb}{\left({\text{NO}}_3^{}\right)}_2^{}⟶<!--\; ⟶\; -->2\text{PbO}+{\text{O}}_2^{}+4{\text{NO}}_2^{}$.

• Một số oxit, đặc biệt là các kim loại có tính chất điện phân yếu sẽ phân hủy khi được nung nóng đến nhiệt độ đủ cao. Một ví dụ là sự phân hủy oxit thủy ngân để tạo ra oxy và kim loại thủy ngân. Phản ứng này đã được Joseph Priestley sử dụng để chuẩn bị mẫu khí oxy lần đầu tiên.
• Khi nước được đun nóng lên trên 2000 °C, một tỷ lệ nhỏ sẽ phân hủy thành OH, oxy nguyên tử, hydro nguyên tử, O₂ và H₂.
• Hợp chất có nhiệt độ phân hủy cao nhất được biết đến là carbon monoxit ở 3870°C (7000°F).

Phân hủy nitrat, nitrit và các hợp chất amoni

• Khi đun nóng amoni dichromat, sẽ thu được nitơ oxide, nước và chromi(III) oxide.
• Amoni nitrat khi đun nóng mạnh sẽ tạo ra dinitơ monoxide và nước.
• Amoni nitrit khi đun nóng sẽ sinh ra khí nitơ và nước.
• Bari azide khi đun nóng sẽ thu được kim loại bari và khí nitơ.
• Natri azide khi đun nóng ở 300 °C sẽ tạo ra kim loại natri và nitơ.
• Natri nitrat khi đun nóng sẽ cho ra natri nitrit và khí oxy.
• Các hợp chất hữu cơ như amin bậc ba khi đun nóng sẽ trải qua Hofmann elimination và tạo ra các amin thứ cấp và alken.

Dễ phân hủy

Khi các kim loại nằm gần đáy chuỗi phản ứng, các hợp chất của chúng thường dễ dàng phân hủy ở nhiệt độ cao. Nguyên nhân là do các liên kết mạnh hơn hình thành giữa các nguyên tử hướng tới đỉnh của chuỗi phản ứng và các liên kết mạnh này khó bị phá vỡ hơn. Ví dụ, đồng nằm gần đáy chuỗi phản ứng và đồng(II) sulfat (CuSO₄) bắt đầu phân hủy ở khoảng 200 °C và tăng nhanh đến nhiệt độ cao hơn khoảng 560 °C. Ngược lại, kali nằm gần đầu chuỗi phản ứng và kali sulfat (K₂SO₄) không bị phân hủy ở điểm nóng chảy khoảng 1069 °C và thậm chí không bị phân hủy ngay cả tại điểm sôi của nó.