- Karakteristike endergonske reakcije
- Povećava slobodnu energiju sustava
- Kocka leda
- Linkovi proizvoda su slabiji
- Povezan je s ekstrogonskim reakcijama
- Primjeri
- Fotosinteza
- Sinteza biomolekula i makromolekula
- Stvaranje dijamanata i teških spojeva iz sirove nafte
- Reference
Endergonic reakcija je onaj koji se ne može dogoditi spontano, a također zahtijeva visoku opskrbu energijom. U kemiji je ta energija općenito kalorična. Najpoznatije od svih endergonskih reakcija su endotermičke reakcije, odnosno one koje apsorbiraju toplinu koja nastaje.
Zašto sve reakcije nisu spontane? Budući da idu uzlazno prema zakonima termodinamike: troše energiju i sustavi koje formiraju uključene vrste smanjuju svoju entropiju; to jest u kemijske svrhe, oni postaju molekulski naručeni.
Izvor: Pxhere
Izgradnja zida od opeke primjer je endergonske reakcije. Cigle same ne kompaktno formiraju čvrsto tijelo. To je zbog toga što ne postoji energetska dobit koja bi promovirala njihove sindikate (što se odražava i na njihove slabe međuljukularne interakcije).
Dakle, za izgradnju zida potreban vam je cement i radna snaga. To je energija i ne-spontana reakcija (zid se neće graditi automatski) postaje moguća ako se opaža energetska korist (ekonomska, u slučaju zida).
Ako nema koristi, zid će se srušiti pod bilo kakvim smetnjama, a njegove se cigle nikad neće moći držati zajedno. Isto je i s mnogim kemijskim spojevima, čiji se građevni blokovi ne mogu spontano sastaviti.
Karakteristike endergonske reakcije
Što ako se zid može izgraditi spontano? Da bi se to postiglo, interakcije između opeka moraju biti vrlo jake i stabilne, toliko da ih neće trebati naručiti ni cement niti osoba; dok je zid od opeke, iako je otporan, očvrsli cement koji ih drži zajedno i nije pravilno materijal cigle.
Stoga su prve karakteristike endergonske reakcije sljedeće:
-Nije spontano
-Apsorbira toplinu (ili drugu vrstu energije)
I zašto apsorbira energiju? Jer njihovi proizvodi imaju više energije od reaktanata koji sudjeluju u reakciji. To se može predstaviti sljedećom jednadžbom:
ΔG = G Reaktivni -G proizvodi
Gdje je ΔG promjena Gibbsove slobodne energije. Kako je G Proizvod veći (jer je energičniji) od G reagensa, oduzimanje mora biti veće od nule (ΔG> 0). Sljedeća slika dodatno sažima ono što je upravo objašnjeno:
Izvor: Gabriel Bolívar
Zapazite razliku između energetskih stanja između proizvoda i reaktanata (ljubičasta linija). Stoga, reaktanti ne postaju proizvodi (A + B => C) ako prvo ne dođe do apsorpcije topline.
Povećava slobodnu energiju sustava
Svaka endergonska reakcija povezana je s povećanjem Gibbsove energije u sustavu. Ako je za određenu reakciju točno da je ΔG> 0, tada neće biti spontano i zahtijevat će se opskrba energijom.
Kako matematički znati je li reakcija endergonična ili ne? Primjena sljedeće jednadžbe:
ΔG = ΔH - TΔS
Gdje je ΔH entalpija reakcije, tj. Ukupna energija oslobođena ili apsorbirana; ΔS je promjena entropije, a T je temperatura. TΔS faktor je gubitak energije koji se ne koristi u širenju ili rasporedu molekula u fazi (kruta, tekuća ili plinska).
Dakle, ΔG je energija koju sustav može koristiti za rad. Kako ΔG ima pozitivan znak za endergonsku reakciju, za dobivanje proizvoda na sustav (reaktante) se mora primijeniti energija ili rad.
Zatim, znajući vrijednosti ΔH (pozitivne, za endotermičku reakciju i negativne, za egzotermičku reakciju) i TΔS, moguće je znati je li reakcija endergonska. To znači da iako je reakcija endotermična, nije nužno endergonična.
Kocka leda
Na primjer, kocka leda se topi u tekućoj vodi, apsorbirajući toplinu, što pomaže u odvajanju njegovih molekula; međutim, proces je spontan, i stoga nije endergonska reakcija.
A što je sa situacijom kada želite otopiti led na temperaturi znatno nižoj od -100ºC? U ovom slučaju, izraz TΔS u jednadžbi slobodne energije postaje mali u usporedbi s ΔH (jer se T smanjuje), i kao rezultat, ΔG će imati pozitivnu vrijednost.
Drugim riječima: taljenje leda ispod -100ºC je endergonski proces, a nije spontano. Sličan je slučaj zamrzavanja vode oko 50 ° C, što se ne događa spontano.
Linkovi proizvoda su slabiji
Druga važna karakteristika, koja se također odnosi na ΔG, je energija novih veza. Vezi nastalih produkata slabije su od reaktanata. Međutim, smanjenje snage veze nadoknađuje se dobitkom u masi, što se odražava na fizička svojstva.
Ovdje usporedba sa zidom od opeke počinje gubiti smisao. Prema gore navedenom, veze unutar cigle moraju biti jače od veza između njih i cementa. Međutim, zid u cjelini je krutiji i otporniji zbog veće mase.
Nešto slično objasnit ćemo u odjeljku s primjerima, ali sa šećerom.
Povezan je s ekstrogonskim reakcijama
Ako endergonske reakcije nisu spontane, kako se odvijaju u prirodi? Odgovor nastaje zbog povezivanja s drugim reakcijama koje su sasvim spontane (ekstrogonske) i koje nekako potiču njihov razvoj.
Na primjer, sljedeća kemijska jednadžba predstavlja ovu točku:
A + B => C (endergonska reakcija)
C + D => E (ekstrogonska reakcija)
Prva reakcija nije spontana, pa se prirodno nije moglo dogoditi. Međutim, proizvodnja C omogućava da se dogodi druga reakcija, uzrokujući E.
Ako se dodaju Gibbsove slobodne energije za dvije reakcije, ΔG 1 i ΔG 2, s rezultatom manjim od nule (ΔG <0), tada će sustav predstaviti porast entropije i zbog toga će biti spontana.
Da C nije reagirao s D, A ga nikada ne bi mogao formirati, jer nema energetske kompenzacije (kao u slučaju novca sa zidom od opeke). Tada se kaže da C i D "povlače" A i B da reagiraju, iako je to endergonska reakcija.
Primjeri
Izvor: Max Pixel
Fotosinteza
Biljke koriste solarnu energiju za stvaranje ugljikohidrata i kisika iz ugljičnog dioksida i vode. CO 2 i O 2, male molekule sa snažnim veze, oblik šećera, s prstenastih struktura koje su teže, čvršće i tale pri temperaturi od oko 186ºC.
Imajte na umu da su veze CC, CH i CO slabije od onih O = C = O i O = O. A iz jedinice šećera biljka može sintetizirati polisaharide, poput celuloze.
Sinteza biomolekula i makromolekula
Endergonske reakcije dio su anaboličkih procesa. Kao i ugljikohidrati, i drugim biomolekulama, poput proteina i lipida, potrebni su složeni mehanizmi koji bez njih i povezivanja s reakcijom hidrolize ATP-a ne bi mogli postojati.
Isto tako, metabolički procesi kao što je stanično disanje, difuzija iona kroz stanične membrane i transport kisika kroz krvotok su primjeri endergonskih reakcija.
Stvaranje dijamanata i teških spojeva iz sirove nafte
Dijamanti zahtijevaju ogromne pritiske i temperature kako bi se njihove komponente zbijele u kristalnu krutinu.
Međutim, neke su kristalizacije spontane, iako se događaju vrlo sporim brzinama (spontanost nema veze s kinetikom reakcije).
Napokon, sama sirova nafta predstavlja produkt endergonskih reakcija, posebno teških ugljikovodika ili makromolekula nazvanih asfalteni.
Njegove su strukture vrlo složene, a njihova sinteza traje dugo (milijuni godina), toplinsko i bakterijsko djelovanje.
Reference
- QuimiTube. (2014). Endergonske i eksergonske reakcije. Oporavilo od: quimitube.com
- Khan Akademija. (2018.). Slobodna energija. Oporavilo sa: es.khanacademy.org
- Biološki rječnik. (2017). Definicija endergonske reakcije. Oporavilo sa: biologydictionary.net
- Lougee, Mary. (18. svibnja 2018.). Što je endergonska reakcija? Sciencing. Oporavilo od: sciaching.com
- Helmenstine, Anne Marie, dr. Sc. (22. lipnja 2018.). Endergonski vs Exergonic (s primjerima). Oporavilo od: misel.com
- Arrington D. (2018). Endergonska reakcija: definicija i primjeri. Studija. Oporavilo od: study.com
- Audersirk Byers. (2009). Život na Zemlji. Što je energija?, Oporavak od: hhh.gavilan.edu