ENDERGONIC REAKTION: KARAKTERISTIKA, EKSEMPLER - KEMI - 2025

En endergonic reaktion er en reaktion, der ikke kan ske spontant, og som også kræver en høj energiforsyning. I kemi er denne energi generelt kalorier. De bedst kendte af alle endergoniske reaktioner er endotermiske reaktioner, det vil sige dem, der absorberer varme for at opstå.

Hvorfor er alle reaktioner ikke spontane? Fordi de går op ad bakke til lovene i termodynamik: de bruger energi, og systemerne dannet af de involverede arter mindsker deres entropi; for kemiske formål bliver de mere molekylært ordnet.

Kilde: Pxhere

At bygge en mur er et eksempel på en endergonic reaktion. Teglsten alene kompakterer ikke nok til at danne en solid krop. Dette skyldes, at der ikke er nogen energiforøgelse, der fremmer deres fagforeninger (også reflekteret i deres mulige lave intermolekylære interaktioner).

Så for at bygge muren har du brug for cement og en arbejdsstyrke. Dette er energi, og ikke-spontan reaktion (væggen bygges ikke automatisk) bliver mulig, hvis der opfattes en energifordel (økonomisk, i tilfælde af muren).

Hvis der ikke er nogen fordel, vil væggen kollapse under nogen forstyrrelse, og dens mursten vil aldrig være i stand til at holde sammen. Det samme gælder mange kemiske forbindelser, hvis byggesten ikke spontant kan samles.

Karakteristika ved en endergonic reaktion

Hvad hvis væggen kan bygges spontant? For at gøre dette skal samspillet mellem mursten være meget stærkt og stabilt, så meget, at ingen cement eller en person behøver at bestille dem; mens mursten, selv om den er modstandsdygtig, er den hærdede cement, der holder dem sammen og ikke korrekt materialet i murstenen.

Derfor er de første egenskaber ved en endergonic reaktion:

-Det er ikke spontant

-Sorberer varme (eller en anden type energi)

Og hvorfor optager det energi? Fordi deres produkter har mere energi end de reaktanter, der er involveret i reaktionen. Dette kan repræsenteres ved følgende ligning:

ΔG = G- _reaktive -G- _produkter

Hvor isG er ændringen i Gibbs fri energi. Da G- _produkt er større (fordi det er mere energisk) end G- _reagenser, skal subtraktionen være større end nul (ΔG> 0). Følgende billede opsummerer yderligere det, der netop er blevet forklaret:

Kilde: Gabriel Bolívar

Bemærk forskellen mellem energitilstandene mellem produkterne og reaktanterne (lilla linje). Reaktanterne bliver derfor ikke til produkter (A + B => C), hvis der først er nogen varmeabsorption.

Øger systemets frie energi

Hver endergonic reaktion er forbundet med en stigning i systemets frie energi til Gibbs. Hvis det for en bestemt reaktion er sandt, at ΔG> 0, vil det ikke være spontant og kræve en energiforsyning for at blive udført.

Hvordan ved man matematisk, om en reaktion er endergonic eller ikke? Anvendelse af følgende ligning:

ΔG = ΔH - TΔS

Hvor ΔH er entalpien af ​​reaktionen, det vil sige den samlede energi frigivet eller absorberet; ΔS er entropiændringen, og T er temperaturen. TΔS-faktoren er det energitab, der ikke anvendes i ekspansion eller arrangement af molekylerne i en fase (fast stof, væske eller gas).

Således er ΔG den energi, som systemet kan bruge til at udføre arbejde. Da ΔG har et positivt tegn for en endergonic reaktion, skal energi eller arbejde påføres systemet (reaktanterne) for at opnå produkterne.

Derefter ved at kende værdierne af ΔH (positiv, for en endoterm reaktion og negativ, for en eksoterm reaktion) og TΔS, er det muligt at vide, om reaktionen er endergonic. Dette betyder, at selv om en reaktion er endotermisk, er den ikke nødvendigvis endergonic.

Isterningen

For eksempel smelter en isterning i flydende vand og absorberer varme, hvilket hjælper med at adskille dens molekyler; processen er imidlertid spontan, og derfor er det ikke en endergonic reaktion.

Og hvad med den situation, hvor du vil smelte isen ved en temperatur godt under -100 ° C? I dette tilfælde bliver TΔS-udtrykket i den frie energiligning lille sammenlignet med ΔH (fordi T falder), og som et resultat vil ΔG have en positiv værdi.

Med andre ord: smeltning af is under -100 ° C er en endergonic proces, og den er ikke spontan. Et lignende tilfælde er at fryse vandet omkring 50 ºC, hvilket ikke sker spontant.

Dine produktlink er svagere

En anden vigtig egenskab, også relateret til ΔG, er energien i de nye obligationer. Bindingerne på de dannede produkter er svagere end reaktanternes. Imidlertid opvejes faldet i bindingsstyrke af en masseøgning, hvilket afspejles i de fysiske egenskaber.

Her begynder sammenligningen med mursten at miste mening. I henhold til ovenstående skal obligationerne inden i mursten være stærkere end dem, der er mellem dem og cementen. Imidlertid er væggen som helhed mere stiv og modstandsdygtig på grund af dens større masse.

Noget lignende vil blive forklaret i eksemplerne, men med sukker.

Det er forbundet med exergoniske reaktioner

Hvis endergonic reaktioner ikke er spontane, hvordan foregår de i naturen? Svaret skyldes sammenkoblingen med andre reaktioner, der er ret spontane (eksergoniske), og som på en eller anden måde fremmer deres udvikling.

For eksempel repræsenterer følgende kemiske ligning dette punkt:

A + B => C (endergonic reaktion)

C + D => E (exergonisk reaktion)

Den første reaktion er ikke spontan, så den kunne naturligvis ikke forekomme. Produktionen af ​​C tillader imidlertid, at den anden reaktion finder sted, hvilket forårsager E.

Tilføjelse af Gibbs-frie energier for de to reaktioner, ΔG ₁ og ΔG ₂, med et resultat mindre end nul (ΔG <0), så vil systemet præsentere en stigning i entropi og vil derfor være spontan.

Hvis C ikke reagerede med D, kunne A aldrig danne det, fordi der ikke er nogen energikompensation (som for penge med mursten). Det siges derefter, at C og D "trækker" A og B for at reagere, selvom det er en endergonic reaktion.

eksempler

Kilde: Max Pixel

Fotosyntese

Planter bruger solenergi til at skabe kulhydrater og ilt fra kuldioxid og vand. CO ₂ og O ₂, små molekyler med stærke bindinger, danner sukkerarter med ringstrukturer, som er tungere, mere solide og smelter ved en temperatur på ca. 186 ° C.

Bemærk, at CC-, CH- og CO-obligationerne er svagere end dem for O = C = O og O = O. Og fra en sukkerenhed kan planten syntetisere polysaccharider, såsom cellulose.

Syntese af biomolekyler og makromolekyler

Endergonic reaktioner er en del af anabolske processer. Ligesom kulhydrater kræver andre biomolekyler, såsom proteiner og lipider, komplekse mekanismer, der uden dem og sammen med hydrolysereaktionen fra ATP ikke kunne eksistere.

Ligeledes er metabolske processer såsom cellulær respiration, diffusion af ioner over cellemembraner og transport af ilt gennem blodbanen eksempler på endergoniske reaktioner.

Dannelse af diamanter og tunge forbindelser fra råolie

Diamanter kræver enorme tryk og temperaturer, så deres komponenter kan komprimeres til et krystallinsk fast stof.

Nogle krystallisationer er imidlertid spontane, skønt de forekommer i meget langsomme hastigheder (spontanitet har ingen relation til reaktionens kinetik).

Endelig repræsenterer råolie alene et produkt af endergoniske reaktioner, især tunge carbonhydrider eller makromolekylerne kaldet asfaltener.

Deres strukturer er meget komplekse, og deres syntese tager lang tid (millioner af år), varme og bakteriel handling.

Referencer

1. QuimiTube. (2014). Endergonic og exergonic reaktioner. Gendannes fra: quimitube.com
2. Khan Academy. (2018). Fri energi. Gendannes fra: es.khanacademy.org
3. Biologisk ordbog. (2017). Definition af endergonic reaktion. Gendannet fra: biologydictionary.net
4. Lougee, Mary. (18. maj 2018). Hvad er en Endergonic Reaction? Sciencing. Gendannes fra: sciencing.com
5. Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (22. juni 2018). Endergonic vs Exergonic (med eksempler). Gendannes fra: thoughtco.com
6. Arrington D. (2018). Endergonic reaktion: definition og eksempler. Undersøgelse. Gendannes fra: study.com
7. Audersirk Byers. (2009). Livet på Jorden. Hvad er energi?. Gendannes fra: hhh.gavilan.edu