- Značilnosti endergonske reakcije
- Poveča brezplačno energijo sistema
- Kocka ledu
- Vaše povezave z izdelki so šibkejše
- Skupaj je z eksergoničnimi reakcijami
- Primeri
- Fotosinteza
- Sinteza biomolekul in makromolekul
- Nastanek diamantov in težkih spojin iz surove nafte
- Reference
Endergonic reakcija je tista, ki ne more biti spontano in tudi zahteva visoko oskrbo z energijo. V kemiji je ta energija na splošno kalorična. Najbolj znane od vseh endergonskih reakcij so endotermične reakcije, torej tiste, ki absorbirajo toploto, ki se pojavi.
Zakaj niso vse reakcije spontane? Ker grejo navzgor po zakonih termodinamike: porabijo energijo in sistemi, ki jih tvorijo vpletene vrste, zmanjšajo entropijo; torej v kemijske namene postanejo bolj molekularno urejeni.
Vir: Pxhere
Gradnja opečne stene je primer endergonske reakcije. Opeke same niso dovolj kompaktne, da tvorijo trdno telo. To je zato, ker ni energijske koristi, ki bi spodbujala njihove sindikate (kar se odraža tudi v možnih nizkih medmolekulskih interakcijah).
Torej, za zidanje stene potrebujete cement in delovno silo. To je energija in ne-spontana reakcija (zid ne bo zgrajena samodejno) postane mogoča, če zaznamo energetsko korist (ekonomsko, če gre za steno).
Če koristi ni, se bo stena pod kakršnimi koli motnjami podrla in njene opeke ne bodo mogle držati skupaj. Enako velja za številne kemične spojine, katerih gradniki ne morejo spontano stopiti skupaj.
Značilnosti endergonske reakcije
Kaj pa, če je mogoče zid zgraditi spontano? Če želite to narediti, morajo biti medsebojni vplivi med opekami zelo močni in stabilni, toliko, da jim ne bo treba naročiti cementa ali osebe; medtem ko je opečna stena, čeprav je odporna, utrjen cement, ki jih drži skupaj in ni pravilno material opeke.
Zato so prve značilnosti endergonske reakcije naslednje:
To ni spontano
-Apsorbira toploto (ali drugo vrsto energije)
In zakaj absorbira energijo? Ker imajo njihovi izdelki več energije kot reaktanti, ki sodelujejo v reakciji. To je lahko predstavljeno z naslednjo enačbo:
ΔG = G Reaktivni -G proizvodi
Kjer je ΔG sprememba Gibbsove proste energije. Ker je G izdelek večji (ker je bolj energičen) kot G reagenti , mora biti odštevanje večje od nič (ΔG> 0). Naslednja slika nadalje povzema natanko razloženo:
Vir: Gabriel Bolívar
Upoštevajte razliko med energijskimi stanji izdelkov in reaktantov (vijolična črta). Zato reaktanti ne postanejo produkti (A + B => C), če najprej ni absorpcije toplote.
Poveča brezplačno energijo sistema
Vsaka endergonska reakcija je povezana s povečanjem Gibbsove energije v sistemu. Če je za določeno reakcijo res, da je ΔG> 0, potem ne bo spontano in bo potrebno izvesti energijo.
Kako matematično vedeti, ali je reakcija endergonična ali ne? Uporaba naslednje enačbe:
ΔG = ΔH - TΔS
Kjer je ΔH entalpija reakcije, to je celotna sproščena ali absorbirana energija; ΔS je entropijska sprememba, T pa temperatura. Faktor TΔS je izguba energije, ki se ne uporablja pri raztezanju ali razporeditvi molekul v fazi (trdna, tekoča ali plinska).
Tako je ΔG energija, ki jo sistem lahko uporabi za delo. Ker ima ΔG pozitiven znak za endergonsko reakcijo, je treba v sistem (reaktante) uporabiti energijo ali delo, da dobimo produkte.
Potem, ko poznamo vrednosti ΔH (pozitivne, za endotermično reakcijo in negativne, za eksotermično reakcijo), in TΔS, je mogoče vedeti, ali je reakcija endergonična. To pomeni, da čeprav je reakcija endotermična, ni nujno endergonična .
Kocka ledu
Na primer, ledena kocka se stopi v tekoči vodi in absorbira toploto, kar pomaga ločiti njene molekule; vendar je postopek spontan, zato ne gre za endergonsko reakcijo.
In kaj je s situacijo, ko želite stopiti led pri temperaturi precej pod -100ºC? V tem primeru izraz TΔS v enačbi proste energije postane majhen v primerjavi z ΔH (ker se T zmanjšuje) in posledično bo imel ΔG pozitivno vrednost.
Z drugimi besedami: taljenje ledu pod -100 ° C je endergonski proces in ni spontano. Podoben primer je zamrznitev vode okoli 50 ° C, kar se ne zgodi spontano.
Vaše povezave z izdelki so šibkejše
Druga pomembna lastnost, povezana tudi z ΔG, je energija novih vezi. Veze nastalih produktov so šibkejše od reaktantov. Vendar se zmanjšanje jakosti vezi kompenzira s povečanjem mase, kar se odraža v fizikalnih lastnostih.
Tu primerjava z opečnim zidom začne izgubljati pomen. Glede na zgoraj navedeno morajo biti vezi znotraj opeke močnejše od vezi med njimi in cementom. Vendar je stena kot celota bolj trdna in odporna zaradi večje mase.
Nekaj podobnega bo razloženo v razdelku s primeri, vendar s sladkorjem.
Skupaj je z eksergoničnimi reakcijami
Če endergonične reakcije niso spontane, kako potekajo v naravi? Odgovor je posledica povezovanja z drugimi reakcijami, ki so dokaj spontane (ekstrogonske) in ki nekako spodbujajo njihov razvoj.
Naslednja kemijska enačba predstavlja to točko:
A + B => C (endergonska reakcija)
C + D => E (ekstrogonska reakcija)
Prva reakcija ni spontana, zato se seveda ni moglo zgoditi. Vendar proizvodnja C omogoča, da se pojavi druga reakcija, ki povzroči E.
Če dodamo Gibbsovi energiji za obe reakciji, ΔG 1 in ΔG 2 , z rezultatom manj kot nič (ΔG <0), potem bo sistem pokazal povečanje entropije in bo zato spontana.
Če C ne bi reagiral z D, A tega nikoli ne bi mogel oblikovati, ker ni energetske kompenzacije (kot pri denarju z opečno steno). Nato se reče, da C in D "potegneta" A in B, da reagirata, čeprav gre za endergonično reakcijo.
Primeri
Vir: Max Pixel
Fotosinteza
Rastline uporabljajo sončno energijo za ustvarjanje ogljikovih hidratov in kisika iz ogljikovega dioksida in vode. CO 2 in O 2 , majhne molekule z močnimi vezi, tvorijo sladkorje, z obročnimi strukturami, ki so težji, bolj trden in talijo pri temperaturi okoli 186ºC.
Upoštevajte, da so vezi CC, CH in CO šibkejše od vezi O = C = O in O = O. In iz sladkorne enote lahko rastlina sintetizira polisaharide, kot je celuloza.
Sinteza biomolekul in makromolekul
Endergonične reakcije so del anaboličnih procesov. Tako kot ogljikovi hidrati tudi druge biomolekule, kot so beljakovine in lipidi, potrebujejo zapletene mehanizme, ki brez njih in povezave z reakcijo hidrolize ATP ne bi mogli obstajati.
Prav tako so presnovni procesi, kot so celično dihanje, difuzija ionov po celičnih membranah in transport kisika skozi krvni obtok, so primeri endergonskih reakcij.
Nastanek diamantov in težkih spojin iz surove nafte
Diamanti potrebujejo ogromne pritiske in temperature, tako da se lahko njihove sestavine strdijo v kristalno trdno snov.
Vendar pa so nekatere kristalizacije spontane, čeprav se pojavljajo z zelo počasnimi hitrostmi (spontanost nima veze s kinetiko reakcije).
In končno, surova nafta predstavlja produkt endergonskih reakcij, zlasti težkih ogljikovodikov ali makromolekule, imenovane asfalteni.
Njegove strukture so zelo zapletene, njihova sinteza pa traja dolgo (milijone let), toplotno in bakterijsko delovanje.
Reference
- QuimiTube. (2014). Endergonične in eksergonske reakcije. Pridobljeno: quimitube.com
- Akademija Khan. (2018). Brezplačna energija. Pridobljeno: es.khanacademy.org
- Biološki slovar. (2017). Opredelitev endergonske reakcije. Pridobljeno: biologydictionary.net
- Lougee, Mary. (18. maj 2018). Kaj je endergonska reakcija? Sciaching. Pridobljeno: sciaching.com
- Helmenstine, Anne Marie, dr. (22. junij 2018). Endergonic vs Exergonic (s primeri). Pridobljeno: misel.com
- Arrington D. (2018). Endergonska reakcija: definicija in primeri. Študij. Pridobljeno: study.com
- Audersirk Byers. (2009). Življenje na Zemlji. Kaj je energija? . Pridobljeno: hhh.gavilan.edu