ENDERGONICKÁ REAKCIA: VLASTNOSTI, PRÍKLADY - CHÉMIA - 2026

Endergonické reakcia je taká, ktorá nemôže nastať spontánne, a tiež vyžaduje vysoký prívod energie. V chémii je táto energia obvykle kalorická. Najznámejšie zo všetkých endergonických reakcií sú endotermické reakcie, to znamená tie, ktoré absorbujú teplo.

Prečo nie sú všetky reakcie spontánne? Pretože idú do kopca za termodynamické zákony: spotrebúvajú energiu a systémy tvorené daným druhom znižujú ich entropiu; to znamená, že na chemické účely sa stávajú molekulárnejšie usporiadané.

Zdroj: Pxhere

Stavba tehlovej steny je príkladom endergonickej reakcie. Samotné tehly nie sú natoľko kompaktné, aby vytvorili pevné telo. Je to preto, že neexistuje žiadny energetický zisk, ktorý by podporoval ich odbory (čo sa odráža aj v ich možných nízkych intermolekulárnych interakciách).

Na stavbu steny potrebujete cement a pracovnú silu. Je to energia a ak nie je zaznamenaná energetická výhoda (ekonomická, v prípade steny), je možná spontánna reakcia (stena nebude vybudovaná automaticky).

Ak to nebude mať žiadny úžitok, stena sa pri akomkoľvek narušení zrúti a jej tehly sa nikdy nebudú môcť držať pohromade. To isté platí o mnohých chemických zlúčeninách, ktorých stavebné kamene sa nemôžu spontánne spojiť.

Charakteristiky endergonickej reakcie

Čo keď sa múr dá postaviť spontánne? Aby to bolo možné dosiahnuť, musia byť interakcie medzi tehlami veľmi silné a stabilné, a to natoľko, že ich nebude musieť objednávať žiadny cement ani osoba; zatiaľ čo tehlová stena, aj keď je odolná, je stužený cement, ktorý ich drží pohromade a nie správne materiál z tehál.

Preto prvé charakteristiky endergonickej reakcie sú:

- Nie je to spontánne

-Absorbové teplo (alebo iný druh energie)

A prečo absorbuje energiu? Pretože ich produkty majú viac energie ako reaktanty zapojené do reakcie. Môže to byť reprezentovaná nasledujúcou rovnicou:

ΔG = G _reaktívne -G _produkty

Kde ΔG je zmena Gibbsovej voľnej energie. Pretože _produkt G je väčší (pretože je energetickejší) ako _reagencie G , musí byť odpočítanie väčšie ako nula (ΔG> 0). Nasledujúci obrázok ďalej sumarizuje to, čo bolo práve vysvetlené:

Zdroj: Gabriel Bolívar

Všimnite si rozdiel medzi energetickými stavmi medzi produktmi a reaktantmi (fialová čiara). Preto reaktanty sa nestávajú produktmi (A + B => C), ak najskôr nedochádza k absorpcii tepla.

Zvyšuje voľnú energiu systému

Každá endergonická reakcia je spojená so zvýšením Gibbsovej voľnej energie systému. Ak je pre určitú reakciu pravda, že ΔG> 0, nebude to spontánne a bude potrebné vykonať dodávku energie.

Ako matematicky vedieť, či je reakcia endergonická alebo nie? Použitie nasledujúcej rovnice:

ΔG = ΔH - TΔS

Ak A je entalpia reakcie, to znamená celková uvoľnená alebo absorbovaná energia; ΔS je zmena entropie a T je teplota. Faktor TΔS je strata energie, ktorá sa nepoužíva pri expanzii alebo usporiadaní molekúl vo fáze (pevná látka, kvapalina alebo plyn).

Preto ΔG je energia, ktorú systém môže použiť na prácu. Pretože ΔG má pozitívne znamenie pre endergonickú reakciu, na získanie produktov sa musí na systém (reaktanty) použiť energia alebo práca.

Potom, poznajúc hodnoty AH (pozitívne, pre endotermickú reakciu a negatívne, pre exotermickú reakciu) a TAD, je možné vedieť, či je reakcia endergonická. To znamená, že hoci je reakcia endotermická, nie je nevyhnutne endergonická .

Kocka ľadu

Napríklad kocka ľadu sa roztopí na tekutú vodu, absorbuje teplo, čo pomáha oddeliť jej molekuly; tento proces je však spontánny, a preto nejde o endergonickú reakciu.

A čo situácia, keď chcete topiť ľad pri teplote výrazne pod -100 ° C? V tomto prípade sa termín TΔS vo rovnici voľnej energie stáva malým v porovnaní s AH (pretože T klesá), a ako výsledok bude mať AG kladnú hodnotu.

Inými slovami: topenie ľadu pod -100 ° C je endergonický proces a nie je spontánny. Podobným prípadom je zamrznutie vody pri 50 ° C, k čomu nedochádza spontánne.

Odkazy na váš produkt sú slabšie

Ďalšou dôležitou charakteristikou, ktorá sa tiež týka AG, je energia nových väzieb. Väzby vytvorených produktov sú slabšie ako väzby reaktantov. Pokles pevnosti väzieb je však kompenzovaný nárastom hmotnosti, čo sa odráža na fyzikálnych vlastnostiach.

Tu začína strácať porovnanie s tehlovou stenou zmysel. Podľa vyššie uvedeného musia byť väzby vo vnútri tehál pevnejšie ako väzby medzi nimi a cementom. Stena ako celok je však kvôli svojej väčšej hmotnosti tuhšia a odolnejšia.

Niečo podobné bude vysvetlené v časti s príkladmi, ale s cukrom.

Je spojená s exergonickými reakciami

Ak endergonické reakcie nie sú spontánne, ako sa dejú v prírode? Odpoveď je spôsobená spojením s inými reakciami, ktoré sú dosť spontánne (exergonické) a ktoré nejakým spôsobom podporujú ich vývoj.

Tento bod predstavuje napríklad nasledujúca chemická rovnica:

A + B => C (endergonická reakcia)

C + D => E (exergonická reakcia)

Prvá reakcia nie je spontánna, takže sa prirodzene nemôže vyskytnúť. Avšak produkcia C umožňuje druhú reakciu, ktorá spôsobuje E.

Pridanie Gibbsovej voľnej energie pre dve reakcie ,? G ₁ a? G ₂ , s výsledkom menšia ako nula (? G <0), potom systém bude predstavovať zvýšenie entropie, a preto byť spontánny.

Keby C nereagovala s D, A by to nikdy nemohlo vytvoriť, pretože neexistuje žiadna energetická kompenzácia (ako v prípade peňazí s tehlovou stenou). Potom sa hovorí, že C a D „ťahajú“ A a B, aby reagovali, aj keď je to endergonická reakcia.

Príklady

Zdroj: Max Pixel

fotosyntéza

Rastliny využívajú slnečnú energiu na vytváranie uhľohydrátov a kyslíka z oxidu uhličitého a vody. CO ₂ a O ₂ , malé molekuly so silnými väzbami, tvoria cukry, s kruhovými štruktúrami, ktoré sú ťažšie, pevnejšie a topiacich pri teplote okolo 186ºC.

Všimnite si, že väzby CC, CH a CO sú slabšie ako väzby O = C = O a O = O. A z jednotky cukru môže rastlina syntetizovať polysacharidy, ako je celulóza.

Syntéza biomolekúl a makromolekúl

Endergonické reakcie sú súčasťou anabolických procesov. Rovnako ako uhľohydráty, aj iné biomolekuly, ako sú proteíny a lipidy, vyžadujú zložité mechanizmy, ktoré bez nich a spojenie s hydrolytickou reakciou ATP nemôžu existovať.

Podobne metabolické procesy, ako je bunkové dýchanie, difúzia iónov bunkovými membránami a transport kyslíka krvným riečiskom, sú príkladmi endergonických reakcií.

Tvorba diamantov a ťažkých zlúčenín zo surovej ropy

Diamanty vyžadujú obrovské tlaky a teploty, aby sa ich zložky mohli zhutniť na kryštalickú tuhú látku.

Niektoré kryštalizácie sú však spontánne, aj keď sa vyskytujú veľmi pomaly (spontánnosť nemá žiadny vzťah k kinetike reakcie).

Nakoniec samotná ropa predstavuje produkt endergonických reakcií, najmä ťažkých uhľovodíkov alebo makromolekúl nazývaných asfaltény.

Jeho štruktúry sú veľmi zložité a ich syntéza trvá dlho (milióny rokov), pôsobenie tepla a baktérií.

Referencie

1. QuimiTube. (2014). Endergonické a exergonické reakcie. Obnovené z: quimitube.com
2. Khan Academy. (2018). Energia zadarmo. Obnovené z: es.khanacademy.org
3. Biologický slovník. (2017). Definícia endergonickej reakcie. Obnovené z: biologydictionary.net
4. Lougee, Mary. (18. mája 2018). Čo je endergonická reakcia? Sciencing. Obnovené z: sciencing.com
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22. júna 2018). Endergonic vs Exergonic (s príkladmi). Získané z: thinkco.com
6. Arrington D. (2018). Endergonická reakcia: definícia a príklady. Štúdia. Obnovené z: study.com
7. Audersirk Byers. (2009). Život na Zemi. Čo je energia? , Získané z: hhh.gavilan.edu