Endergonické charakteristiky reakcie, príklady



endergonická reakcia je to ten, ktorý nemôže prejsť spontánne a tiež vyžaduje vysoký prísun energie. V chémii je táto energia zvyčajne kalorická. Najznámejšie zo všetkých endergonických reakcií sú endotermické reakcie, teda tie, ktoré absorbujú teplo na produkciu.

Prečo nie sú všetky reakcie spontánne? Pretože idú hore do zákonov termodynamiky: spotrebúvajú energiu a systémy tvorené daným druhom znižujú ich entropiu; to znamená, že na chemické účely sa stanú molekulárne usporiadanejšími.

Príkladom endergonickej reakcie je výstavba tehlovej steny. Samotné tehly nie sú dostatočne kompaktné, aby vytvorili pevné teleso. Je to preto, že neexistuje žiadny energetický zisk, ktorý by podporoval ich odbory (odráža sa aj v ich možných nízkych intermolekulových interakciách).

Takže na vybudovanie steny potrebujete cement a pracovnú silu. Toto je energia a spontánna reakcia (stena nebude postavená automaticky) sa stane možným, ak sa vníma energetický úžitok (ekonomický, v prípade steny)..

Ak neexistuje žiadna výhoda, múr sa zrúti pred akýmkoľvek rušením a jeho tehly sa nikdy nedajú držať pohromade. To isté platí pre mnohé chemické zlúčeniny, ktorých stavebné bloky sa nemôžu spontánne zjednotiť.

index

  • 1 Charakteristika endergonickej reakcie
    • 1.1 Zvýšenie voľnej energie systému
    • 1.2 Prepojenie ich výrobkov je slabšie
    • 1.3 Je spojený s exergonickými reakciami
  • 2 Príklady
    • 2.1 Fotosyntéza
    • 2.2 Syntéza biomolekúl a makromolekúl
    • 2.3 Tvorba diamantov a ťažkých surových zlúčenín
  • 3 Odkazy

Charakteristika endergonickej reakcie

Čo keď je možné stenu postaviť spontánne? Na tento účel musia byť interakcie medzi tehlami veľmi silné a stabilné, takže cement alebo osoba, ktorá ich objedná, nebudú potrebné; zatiaľ čo tehlová stena, zatiaľ čo je odolná, je to kalený cement, ktorý ich drží dohromady a nie správne materiál tehál.

Preto prvé charakteristiky endergonickej reakcie sú:

-Nie je to spontánne

-Absorbuje teplo (alebo iný druh energie)

A prečo absorbuje energiu? Pretože ich produkty majú viac energie ako reaktanty zahrnuté v reakcii. Vyššie uvedené môže byť reprezentované nasledujúcou rovnicou:

AG = Gvyrobiť-Gčinidlá

Kde ΔG je zmena Gibbsovej voľnej energie. Ako Gvýrobok je väčšia (pretože je energickejšia) ako Gčinidlá, odčítanie musí byť väčšie ako nula (ΔG> 0). Nasledujúci obrázok sumarizuje, čo bolo práve vysvetlené:

Všimnite si rozdiel medzi energetickými stavmi medzi výrobkami a činidlami (fialová čiara). Reaktanty sa preto netransformujú na produkty (A + B => C), ak sa najprv nevyskytuje absorpcia tepla.

Zvýšte voľnú energiu systému

Každá endergonická reakcia má súvisiaci nárast Gibbsovej voľnej energie systému. Ak je pre určitú reakciu splnená hodnota ΔG> 0, potom nebude spontánna a bude vyžadovať vykonanie napájania..

Ako spoznať matematicky ak je alebo nie je endergónická reakcia? Použitie nasledujúcej rovnice:

AG = AH-TAS

Kde AH je entalpia reakcie, to znamená celková uvoľnená alebo absorbovaná energia; ΔS je zmena entropie a teplota T. Faktor TΔS je strata energie, ktorá sa nepoužíva pri expanzii alebo objednávaní molekúl vo fáze (tuhá, kvapalná alebo plynná)..

AG je teda energia, ktorú môže systém použiť na vykonanie úlohy. Pretože ΔG má pozitívny signál pre endergonickú reakciu, musí sa na systém (reagencie) použiť energia alebo práca, aby sa získali produkty..

Potom, keď vieme, že hodnoty AH (pozitívne, pre endotermickú reakciu a negatívne, pre exotermickú reakciu) a TAS, vieme, či je reakcia endergonická. To znamená, že aj keď je reakcia endotermická, žiadny je nevyhnutne endergonická.

Kocka ľadu

Napríklad kocka ľadu sa rozpúšťa v tekutej vode absorbujúcej teplo, čo pomáha oddeliť jeho molekuly; tento proces je však spontánny, a preto nejde o endergonickú reakciu.

A čo situácia, keď chcete ľad roztopiť pri teplote výrazne pod -100ºC? V tomto prípade sa termín TAS rovnice voľnej energie zmenšuje v porovnaní s AH (pretože T sa znižuje) a výsledkom je, že AG bude mať kladnú hodnotu.

Inými slovami: topenie ľadu pod -100ºC je endergonický proces a nie je spontánny. Podobným prípadom je zmrazenie vody okolo 50ºC, čo sa nestane spontánne.

Spojenie ich produktov je slabšie

Ďalšou dôležitou vlastnosťou, ktorá súvisí aj s AG, je energia nových väzieb. Väzby vytvorených produktov sú slabšie ako väzby činidiel. Pokles pevnosti spojov je však kompenzovaný hmotnostným ziskom, ktorý sa odráža vo fyzikálnych vlastnostiach.

Tu porovnanie s tehlovou stenou stráca význam. Podľa vyššie uvedeného musia byť spoje vnútri tehál silnejšie ako spoje medzi nimi a cementom. Stena ako celok je však vďaka svojej väčšej hmotnosti tuhšia a odolnejšia.

V časti príkladov bude vysvetlené niečo podobné, ale s cukrom.

Je spojený s exergonickými reakciami

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

Napríklad tento chemický vzťah predstavuje tento bod:

A + B => C (endergonická reakcia)

C + D => E (exergonická reakcia)

Prvá reakcia nie je spontánna, takže sa to prirodzene nemohlo stať. Produkcia C však umožňuje, aby nastala druhá reakcia s pôvodom E.

Pridanie Gibbsovej voľnej energie pre tieto dve reakcie, AG1 a AG2, s výsledkom menším ako nula (AG<0), entonces el sistema presentará un incremento de la entropía y por lo tanto será espontáneo.

Ak C nereagovala s D, nemohla by ho nikdy vytvoriť, pretože neexistovala žiadna kompenzácia energie (ako v prípade peňazí s tehlovou stenou). Hovorí sa, že C a D "ťahajú" A a B, aby reagovali, aj keď ide o endergonickú reakciu.

Príklady

fotosyntéza

Rastliny využívajú slnečnú energiu na vytváranie sacharidov a kyslíka z oxidu uhličitého a vody. CO2 a O2, malé molekuly so silnými väzbami, tvoriace cukry, kruhové štruktúry, ktoré sú ťažšie, pevnejšie a topia sa pri teplote okolo 186 ° C.

Všimnite si, že väzby C-C, C-H a C-O 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. Podobne ako sacharidy aj iné biomolekuly, ako napríklad proteíny a lipidy, vyžadujú komplexné mechanizmy, ktoré bez nich a kopulácia s hydrolytickou reakciou ATP nemohli existovať..

Príkladmi endergonických reakcií sú aj metabolické procesy, ako sú bunkové dýchanie, difúzia iónov cez bunkové membrány a transport kyslíka krvným obehom..

Tvorba diamantov a ťažkých surových zlúčenín

Diamanty vyžadujú enormné tlaky a teploty, takže ich zložky môžu byť zhutnené v kryštalickej pevnej látke.

Niektoré kryštalizácie sú však spontánne, hoci sa vyskytujú pri veľmi pomalých rýchlostiach (spontánnosť nemá žiadny vzťah k kinetike reakcie)..

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

Ich štruktúry sú veľmi komplexné a ich syntéza vyžaduje dlhú dobu (milióny rokov), pôsobenie tepla a baktérií.

referencie

  1. QuimiTube. (2014). Endergonické a exergonické reakcie. Zdroj: quimitube.com
  2. Khan Academy. (2018). Voľná ​​energia Zdroj: www.khanacademy.org
  3. Slovník biológie. (2017). Definícia endergonickej reakcie. Zdroj: biologydictionary.net
  4. Lougee, Mary. (18. mája 2018). Čo je to Endergonická reakcia? Sciencing. Zdroj: sciencing.com
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22. júna 2018). Endergonic vs Exergonic (s príkladmi). Zdroj: thinkco.com
  6. Arrington D. (2018). Endergonická reakcia: definícia a príklady. Štúdia. Zdroj: study.com
  7. Audersirk Byers. (2009). Život na Zemi Čo je energia? [PDF]. Zdroj: hhh.gavilan.edu