- Kjennetegn på en endergonic reaksjon
- Øker systemets gratis energi
- Iskuben
- Produktkoblingene dine er svakere
- Det er kombinert med eksergoniske reaksjoner
- eksempler
- Fotosyntese
- Syntese av biomolekyler og makromolekyler
- Dannelse av diamanter og tunge forbindelser fra råolje
- referanser
En endergonic reaksjon er en som ikke kan oppstå spontant, og som også krever høy tilførsel av energi. I kjemi er denne energien generelt kalori. De mest kjente av alle endergoniske reaksjoner er endotermiske reaksjoner, det vil si de som absorberer varme for å oppstå.
Hvorfor er ikke alle reaksjoner spontane? Fordi de går oppover til lovene for termodynamikk: de bruker energi og systemene dannet av de involverte artene reduserer deres entropi; det vil si at for kjemiske formål blir de mer molekylært ordnet.
Kilde: Pxhere
Å bygge en murvegg er et eksempel på en endergonic reaksjon. Murstein alene kompakterer ikke nok til å danne en solid kropp. Dette er fordi det ikke er noen energigevinst som fremmer fagforeningene deres (også reflektert i deres mulige lave intermolekylære interaksjoner).
Så for å bygge veggen trenger du sement og en arbeidsstyrke. Dette er energi, og ikke-spontan reaksjon (veggen bygges ikke automatisk) blir mulig hvis en energifordel oppfattes (økonomisk, i tilfelle veggen).
Hvis det ikke er noen fordel, vil veggen kollapse under forstyrrelser, og mursteinene vil aldri kunne holde sammen. Det samme er tilfelle for mange kjemiske forbindelser, hvis byggesteiner ikke spontant kan komme sammen.
Kjennetegn på en endergonic reaksjon
Hva om veggen kan bygges spontant? For å gjøre dette, må samspillet mellom mursteinene være veldig sterke og stabile, så mye at ingen sement eller en person trenger å bestille dem; mens murveggen, selv om den er motstandsdyktig, er den herdede sementen som holder dem sammen og ikke ordentlig materialet til mursteinene.
Derfor er de første egenskapene til en endergonic reaksjon:
-Det er ikke spontant
-Sorberer varme (eller en annen type energi)
Og hvorfor tar den opp energi? Fordi produktene deres har mer energi enn reaktantene som er involvert i reaksjonen. Dette kan representeres av følgende ligning:
ΔG = G- reaktive -G- produkter
Hvor isG er endringen i Gibbs gratis energi. Siden G- produktet er større (fordi det er mer energisk) enn G- reagenser , må subtraksjonen være større enn null (ΔG> 0). Følgende bilde oppsummerer videre det som nettopp er blitt forklart:
Kilde: Gabriel Bolívar
Legg merke til forskjellen mellom energitilstandene mellom produktene og reaktantene (lilla linje). Derfor blir ikke reaktantene til produkter (A + B => C) hvis det ikke er varmeopptak først.
Øker systemets gratis energi
Hver endergonic reaksjon er assosiert med en økning i Gibbs frie energi i systemet. Hvis det for en viss reaksjon er sant at ΔG> 0, vil det ikke være spontant og kreve energiforsyning for å bli utført.
Hvordan vet man matematisk om en reaksjon er endergonic eller ikke? Bruke følgende ligning:
ΔG = ΔH - TΔS
Hvor ΔH er entalpien av reaksjonen, det vil si den totale energien som frigjøres eller absorberes; ΔS er entropiforandringen, og T er temperaturen. TΔS-faktoren er energitapet som ikke brukes i ekspansjonen eller arrangementet av molekylene i en fase (faststoff, væske eller gass).
Dermed er ΔG energien som systemet kan bruke til å utføre arbeid. Siden ΔG har et positivt tegn for en endergonic reaksjon, må energi eller arbeid påføres systemet (reaktantene) for å oppnå produktene.
Da du vet verdiene til ofH (positiv, for en endoterm reaksjon og negativ, for en eksoterm reaksjon), og TΔS, er det mulig å vite om reaksjonen er endergonic. Dette betyr at selv om en reaksjon er endotermisk, er den ikke nødvendigvis endergonic .
Iskuben
For eksempel smelter en isbit i flytende vann og absorberer varme, noe som hjelper med å skille molekyler fra det; prosessen er imidlertid spontan, og derfor er det ikke en endergonic reaksjon.
Og hva med situasjonen der du vil smelte isen ved en temperatur godt under -100 ºC? I dette tilfellet blir TΔS-termen i den frie energilikningen liten sammenlignet med ΔH (fordi T avtar), og som et resultat vil ΔG ha en positiv verdi.
Med andre ord: å smelte is under -100 ºC er en endergonic prosess, og den er ikke spontan. Et lignende tilfelle er å fryse vannet rundt 50 ºC, noe som ikke skjer spontant.
Produktkoblingene dine er svakere
En annen viktig egenskap, også relatert til ΔG, er energien til de nye obligasjonene. Bindingene til de dannede produktene er svakere enn reaktantene. Imidlertid kompenseres reduksjonen i styrken til bindingen av en masseøkning, noe som gjenspeiles i de fysiske egenskapene.
Her begynner sammenligningen med murveggen å miste mening. I henhold til det ovennevnte, må bindingene i mursteinene være sterkere enn dem mellom dem og sementen. Veggen som helhet er imidlertid mer stiv og motstandsdyktig på grunn av sin større masse.
Noe lignende vil bli forklart i eksemplene, men med sukker.
Det er kombinert med eksergoniske reaksjoner
Hvis endergonic reaksjoner ikke er spontane, hvordan foregår de i naturen? Svaret skyldes koblingen med andre reaksjoner som er ganske spontane (eksergoniske) og som på en måte fremmer deres utvikling.
For eksempel representerer følgende kjemiske ligning dette punktet:
A + B => C (endergonic reaksjon)
C + D => E (eksergonisk reaksjon)
Den første reaksjonen er ikke spontan, så den kunne naturlig nok ikke forekomme. Produksjonen av C lar imidlertid den andre reaksjonen skje, noe som forårsaker E.
Hvis du gir Gibbs frie energier for de to reaksjonene, ΔG 1 og ΔG 2 , med et resultat som er mindre enn null (ΔG <0), vil systemet gi en økning i entropi og vil derfor være spontan.
Hvis C ikke reagerte med D, kunne A aldri danne det, fordi det ikke er noen energikompensasjon (som for penger med murveggen). Det sies da at C og D "trekker" A og B for å reagere, selv om det er en endergonic reaksjon.
eksempler
Kilde: Max Pixel
Fotosyntese
Planter bruker solenergi for å lage karbohydrater og oksygen fra karbondioksid og vann. CO 2 og O 2 , små molekyler med sterke bindinger, danner sukkerarter, med ringstrukturer, som er tyngre, mer solide og smelter ved en temperatur på rundt 186 ºC.
Merk at CC-, CH- og CO-obligasjonene er svakere enn for O = C = O og O = O. Og fra en sukkerenhet kan planten syntetisere polysakkarider, for eksempel cellulose.
Syntese av biomolekyler og makromolekyler
Endergonic reaksjoner er en del av anabole prosesser. I likhet med karbohydrater, krever andre biomolekyler, for eksempel proteiner og lipider, komplekse mekanismer som uten dem, og i forbindelse med hydrolysereaksjonen til ATP, ikke kunne eksistere.
På samme måte er metabolske prosesser som cellulær respirasjon, diffusjon av ioner over cellemembraner og transport av oksygen gjennom blodomløpet eksempler på endergoniske reaksjoner.
Dannelse av diamanter og tunge forbindelser fra råolje
Diamanter krever enorme trykk og temperaturer, slik at komponentene deres kan komprimeres til et krystallinsk fast stoff.
Noen krystalliseringer er imidlertid spontane, selv om de forekommer i svært lave hastigheter (spontanitet har ingen relasjon til reaksjonens kinetikk).
Endelig representerer råolje et produkt av endergoniske reaksjoner, spesielt tunge hydrokarboner eller makromolekyler kalt asfaltener.
Strukturene er veldig komplekse, og syntesen av dem tar lang tid (millioner av år), varme og bakteriell handling.
referanser
- QuimiTube. (2014). Endergonic og exergonic reaksjoner. Gjenopprettet fra: quimitube.com
- Khan Academy. (2018). Gratis energi. Gjenopprettet fra: es.khanacademy.org
- Biologisk ordbok. (2017). Definisjon av endergonic reaksjon. Gjenopprettet fra: biologydictionary.net
- Lougee, Mary. (18. mai 2018). Hva er en Endergonic Reaction? Sciencing. Gjenopprettet fra: sciencing.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22. juni 2018). Endergonic vs Exergonic (med eksempler). Gjenopprettet fra: thoughtco.com
- Arrington D. (2018). Endergonic reaksjon: definisjon og eksempler. Studere. Gjenopprettet fra: study.com
- Audersirk Byers. (2009). Livet på jorden. Hva er energi? . Gjenopprettet fra: hhh.gavilan.edu