ENDERGONINĖ REAKCIJA: CHARAKTERISTIKOS, PAVYZDŽIAI - CHEMIJA - 2025

Endergonic reakcija yra vienas, kad negali atsirasti spontaniškai, taip pat reikalauja aukšto energijos tiekimą. Chemijoje ši energija paprastai yra kaloringa. Labiausiai žinomos iš visų endergoninių reakcijų yra endoterminės reakcijos, tai yra tos, kurios sugeria šilumą, kad įvyktų.

Kodėl visos reakcijos nėra spontaniškos? Kadangi jie eina į kalną pagal termodinamikos dėsnius: jie sunaudoja energiją, o dalyvaujančių rūšių suformuotos sistemos sumažina jų entropiją; ty cheminiais tikslais jie tampa molekuliškai tvarkingesni.

Šaltinis: Pxhere

Mūrinės sienos statyba yra endergoninės reakcijos pavyzdys. Vien plytos nėra pakankamai kompaktiškos, kad sudarytų tvirtą kūną. Taip yra todėl, kad nėra energijos, kuri skatintų jų sąjungas (taip pat atsispindi ir galimoje žemoje jų tarpmolekulinėje sąveikoje).

Taigi, norint pastatyti sieną, jums reikia cemento ir darbo jėgos. Tai yra energija, o nesąmoninga reakcija (siena nebus pastatyta automatiškai) tampa įmanoma, jei suvokiama energijos nauda (sienos atveju - ekonominė).

Jei naudos nėra, siena griūva esant bet kokiam trikdymui, o jos plytos niekada negalės laikyti kartu. Tas pats pasakytina apie daugelį cheminių junginių, kurių statybiniai blokai negali savaime susilieti.

Endergoninės reakcijos ypatybės

Ką daryti, jei sieną galima pastatyti spontaniškai? Norėdami tai padaryti, plytų sąveika turi būti labai stipri ir stabili tiek, kad jo nereikia užsakyti jokiam cementui ar asmeniui; o plytų siena, nors ir yra atspari, yra sukietėjęs cementas, kuris juos laiko kartu, o ne tinkamai plytų medžiaga.

Todėl pirmosios endergoninės reakcijos savybės:

-Tai nėra spontaniška

-Absorbuoja šilumą (ar kitą energijos rūšį)

Ir kodėl jis sugeria energiją? Nes jų produktai turi daugiau energijos nei reakcijoje dalyvaujantys reagentai. Tai galima pavaizduoti šia lygtimi:

ΔG = G _reaktyvieji- G _produktai

Kur ΔG yra Gibbs'o energijos pokytis. Kadangi G _produktas yra didesnis (nes jis yra energingesnis) nei G _reagentai , atimtis turi būti didesnė už nulį (ΔG> 0). Šis paveikslėlis apibendrina ką tik paaiškintą:

Šaltinis: Gabrielis Bolívaras

Atkreipkite dėmesį į produktų ir reagentų energijos būsenų skirtumą (purpurinė linija). Todėl reagentai netampa produktais (A + B => C), jei pirmiausia nėra šilumos sugerties.

Padidina laisvą sistemos energiją

Kiekviena endergoniška reakcija yra susijusi su sistemos Gibbs energijos padidėjimu. Jei tam tikrai reakcijai yra tiesa, kad ΔG> 0, tada ji nebus savaiminė ir jai reikės tiekti energiją.

Kaip matematiškai sužinoti, ar reakcija yra endergoniška, ar ne? Taikant šią lygtį:

ΔG = ΔH - TΔS

Čia ΔH yra reakcijos entalpija, tai yra visa išleista ar absorbuota energija; ΔS yra entropijos pokytis, o T yra temperatūra. TΔS koeficientas yra energijos nuostoliai, nepanaudoti molekulių plėtimosi ar išdėstymo fazėje (kietos, skystos ar dujos) metu.

Taigi ΔG yra energija, kurią sistema gali panaudoti darbui atlikti. Kadangi ΔG turi teigiamą endergoninės reakcijos ženklą, norint gauti produktus, sistema (reagentai) turi būti dedama energija ar darbas.

Tada, žinant ΔH (teigiamos endoterminės reakcijos ir neigiamos, egzoterminės reakcijos) ir TΔS reikšmes, galima sužinoti, ar reakcija yra endergoniška. Tai reiškia, kad nors reakcija yra endoterminė, ji nebūtinai yra endergoniška .

Ledo kubas

Pavyzdžiui, ledo kubas ištirpsta skystame vandenyje, sugerdamas šilumą, o tai padeda atskirti jo molekules; tačiau procesas vyksta spontaniškai, todėl tai nėra endergoninė reakcija.

O kaip situacija, kai norite išlydyti ledus, esant žemesnei kaip -100ºC temperatūrai? Tokiu atveju TΔS terminas laisvosios energijos lygtyje tampa mažas, palyginti su ΔH (nes T mažėja), ir dėl to ΔG turės teigiamą vertę.

Kitaip tariant: tirpstantis ledas žemesnėje kaip -100ºC temperatūroje yra endergoniškas procesas, kuris nėra savaiminis. Panašus atvejis yra vandens užšalimas maždaug 50ºC temperatūroje, o tai neįvyksta savaime.

Jūsų produktų nuorodos yra silpnesnės

Kita svarbi savybė, taip pat susijusi su ΔG, yra naujų obligacijų energija. Susidarę produktai yra silpnesni nei reagentai. Tačiau jungčių stiprumo sumažėjimą kompensuoja masės padidėjimas, kuris atsispindi fizinėse savybėse.

Čia palyginimas su plytų siena pradeda prarasti prasmę. Remiantis tuo, kas išdėstyta aukščiau, plytų jungtys turi būti stipresnės nei tarp jų ir cemento. Tačiau visa siena yra tvirtesnė ir atspari dėl didesnės masės.

Kažkas panašaus bus paaiškinta pavyzdžių skyriuje, bet su cukrumi.

Tai kartu su egzergoninėmis reakcijomis

Jei endergoninės reakcijos nėra spontaniškos, kaip jos vyksta gamtoje? Atsakymas kyla dėl susiejimo su kitomis gana spontaniškomis (egzergoninėmis) reakcijomis, kurios kažkaip skatina jų vystymąsi.

Pavyzdžiui, šią cheminę lygtį parodo šis taškas:

A + B => C (endergoninė reakcija)

C + D => E (eksergoninė reakcija)

Pirmoji reakcija nėra savaiminė, todėl ji natūraliai negalėjo įvykti. Tačiau gaminant C, gali įvykti antroji reakcija, sukelianti E.

Pridedant Gibbs laisvas energijas dviem reakcijoms, ΔG ₁ ir ΔG ₂ , kurių rezultatas yra mažesnis už nulį (ΔG <0), tada sistema padidins entropiją ir todėl bus spontaniška.

Jei C nereagavo su D, A niekada negalėjo jo suformuoti, nes nėra jokios energijos kompensacijos (kaip pinigai su plytų siena). Tada sakoma, kad C ir D „traukia“ A ir B reaguoti, nors tai yra endergoniška reakcija.

Pavyzdžiai

Šaltinis: „Max Pixel“

Fotosintezė

Augalai naudoja saulės energiją angliavandeniams ir deguoniui iš anglies dioksido ir vandens sudaryti. CO ₂ ir O ₂ , mažos molekulės su stipriomis jungtimis, sudaro cukrų, kurių žiedo struktūros yra sunkesnės, kietesnės ir lydosi maždaug 186ºC temperatūroje.

Atkreipkite dėmesį, kad CC, CH ir CO ryšiai yra silpnesni nei O = C = O ir O = O. Iš cukraus bloko augalas gali sintetinti polisacharidus, tokius kaip celiuliozė.

Biomolekulių ir makromolekulių sintezė

Endergoninės reakcijos yra anabolinių procesų dalis. Kaip ir angliavandeniams, kitoms biomolekulėms, tokioms kaip baltymai ir lipidai, reikalingi sudėtingi mechanizmai, kurie be jų ir kartu su ATP hidrolizės reakcija negalėtų egzistuoti.

Endergoninių reakcijų pavyzdžiai yra tokie metaboliniai procesai kaip ląstelių kvėpavimas, jonų difuzija per ląstelių membranas ir deguonies pernešimas per kraują.

Deimantų ir sunkiųjų junginių susidarymas iš žalios naftos

Deimantams reikalingas didžiulis slėgis ir temperatūra, todėl jų komponentus galima sutankinti į kristalinę kietą medžiagą.

Tačiau kai kurie kristalizacijos yra spontaniškos, nors jos vyksta labai lėtai (spontaniškumas neturi jokio ryšio su reakcijos kinetika).

Galiausiai vien tik žalia nafta yra endergoninių reakcijų produktas, ypač sunkieji angliavandeniliai arba makromolekulės, vadinamos asfaltenais.

Jų struktūros yra labai sudėtingos, o jų sintezė užtrunka ilgą laiką (milijonus metų), šilumą ir bakterijas.

Nuorodos

1. „QuimiTube“. (2014). Endergoninės ir eksergoninės reakcijos. Atkurta iš: quimitube.com
2. Khano akademija. (2018 m.). Laisva energija. Atkurta iš: es.khanacademy.org
3. Biologijos žodynas. (2017 m.). Endergoninės reakcijos apibrėžimas. Atkurta iš: biologydictionary.net
4. Lougee, Marija. (2018 m. Gegužės 18 d.). Kas yra endergoninė reakcija? Mokslas. Atgauta iš: sciencing.com
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018 m. Birželio 22 d.). Endergonic vs Exergonic (su pavyzdžiais). Atgauta iš: thinkco.com
6. Arringtonas D. (2018). Endergoninė reakcija: apibrėžimas ir pavyzdžiai. Tyrimas. Atgauta iš: study.com
7. Audersirkas Byersas. (2009). Gyvenimas žemėje. Kas yra energija? . Atkurta iš: hhh.gavilan.edu