ENDERGONA REAKCIJA: RAKSTURLIELUMI, PIEMĒRI - ĶĪMIJA - 2025

Endergonic reakcija ir viens, ka nevar notikt spontāni, un arī prasa augstu enerģijas piegādi. Ķīmijā šī enerģija parasti ir kaloriska. Vispazīstamākās no visām endergoniskajām reakcijām ir endotermiskās reakcijas, tas ir, tās, kas absorbē siltumu, lai notiktu.

Kāpēc visas reakcijas nav spontānas? Tā kā viņi dodas augšup pa termodinamikas likumiem: viņi patērē enerģiju un iesaistīto sugu veidotās sistēmas samazina to entropiju; tas ir, ķīmiskiem nolūkiem tie tiek molekulāri sakārtoti.

Avots: Pxhere

Ķieģeļu sienas būvēšana ir endergoniskas reakcijas piemērs. Ķieģeļi vien nav pietiekami kompakti, lai veidotu stabilu virsbūvi. Tas notiek tāpēc, ka nav enerģijas ieguvuma, kas veicina viņu savienības (atspoguļojas arī to iespējamajā zemā starpmolekulārajā mijiedarbībā).

Tātad, lai izveidotu sienu, jums ir nepieciešams cements un darbaspēks. Tā ir enerģija, un, ja tiek uztverts enerģijas ieguvums (sienas gadījumā - ekonomisks), iespējama spontāna reakcija (siena netiks uzbūvēta automātiski).

Ja nav ieguvumu, siena sabruks jebkuros traucējumos, un tās ķieģeļi nekad nespēs turēties kopā. Tas pats attiecas uz daudziem ķīmiskajiem savienojumiem, kuru veidojošie bloki nevar spontāni sanākt kopā.

Endergona reakcijas raksturojums

Ko darīt, ja sienu var būvēt spontāni? Lai to izdarītu, ķieģeļu mijiedarbībai jābūt ļoti spēcīgai un stabilai, tik daudz, lai neviens cements vai kādam to nevajadzētu pasūtīt; savukārt ķieģeļu siena, lai arī tā ir izturīga, ir sacietējis cements, kas tos tur kopā, un kas nav pareizi ķieģeļu materiāls.

Tāpēc endergoniskās reakcijas pirmie raksturlielumi ir:

-Tas nav spontāns

-Absorbē siltumu (vai citu enerģijas veidu)

Un kāpēc tas absorbē enerģiju? Tā kā viņu produktiem ir vairāk enerģijas nekā reaģenti, kas iesaistīti reakcijā. To var attēlot ar šādu vienādojumu:

ΔG = G _reaktīvie -G _produkti

Kur ΔG ir Gibsa brīvās enerģijas izmaiņas. Tā kā G _produkts ir lielāks (jo tas ir enerģētiskāks) nekā G _reaģenti , atņemšanai jābūt lielākai par nulli (ΔG> 0). Tālāk parādīts attēls, kas tikko paskaidrots:

Avots: Gabriel Bolívar

Ņemiet vērā atšķirību starp enerģētiskajiem stāvokļiem starp produktiem un reaģentiem (purpursarkana līnija). Tāpēc reaģenti nekļūst par produktiem (A + B => C), ja vispirms nav siltuma absorbcijas.

Palielina sistēmas brīvo enerģiju

Katra endergonic reakcija ir saistīta ar sistēmas Gibbs brīvās enerģijas palielināšanos. Ja noteiktai reakcijai ir taisnība, ka ΔG> 0, tad tas nebūs spontāns un būs jāveic enerģijas padeve.

Kā matemātiski uzzināt, vai reakcija ir endergona vai nē? Izmantojot šādu vienādojumu:

ΔG = ΔH - TΔS

Kur ΔH ir reakcijas entalpija, tas ir, kopējā atbrīvotā vai absorbētā enerģija; ΔS ir entropijas izmaiņas, un T ir temperatūra. TΔS koeficients ir enerģijas zudums, kas netiek izmantots molekulu izplešanās vai sakārtojuma fāzē (cieta, šķidra vai gāze).

Tādējādi ΔG ir enerģija, ko sistēma var izmantot, lai veiktu darbu. Tā kā ΔG ir pozitīva endergona reakcijas zīme, produktu iegūšanai sistēmai (reaģenti) jāpieliek enerģija vai darbs.

Tad, zinot ΔH (pozitīvas endotermiskai reakcijai un negatīvas eksotermiskai reakcijai) un TΔS vērtības, ir iespējams uzzināt, vai reakcija ir endergona. Tas nozīmē, ka, kaut arī reakcija ir endotermiska, tā nebūt nav endergona .

Ledus kubs

Piemēram, ledus kubs kūst šķidrā ūdenī, absorbējot siltumu, kas palīdz atdalīt tā molekulas; tomēr process notiek spontāni, un tāpēc tā nav endergona reakcija.

Un kā ir ar situāciju, kad vēlaties izkausēt ledu temperatūrā, kas ir zemāka par -100ºC? Šajā gadījumā TΔS termins brīvās enerģijas vienādojumā kļūst mazs, salīdzinot ar ΔH (jo T samazinās), un rezultātā ΔG būs pozitīva vērtība.

Citiem vārdiem sakot: ledus kušana zem -100ºC ir endergonisks process, un tas nav spontāns. Līdzīgs gadījums ir ūdens sasalšana ap 50ºC, kas nenotiek spontāni.

Jūsu produktu saites ir vājākas

Vēl viena svarīga īpašība, kas saistīta arī ar ΔG, ir jauno obligāciju enerģija. Izveidoto produktu saites ir vājākas nekā reaģentu saites. Tomēr saites stiprības samazināšanos kompensē masas pieaugums, kas atspoguļojas fizikālajās īpašībās.

Šeit salīdzinājums ar ķieģeļu sienu sāk zaudēt nozīmi. Saskaņā ar iepriekš minēto, ķieģeļu saitēm jābūt stiprākām nekā tām, kas atrodas starp tām un cementu. Tomēr siena kopumā ir stingrāka un izturīgāka, jo tai ir lielāka masa.

Kaut kas līdzīgs tiks izskaidrots piemēru sadaļā, bet ar cukuru.

Tas ir saistīts ar eksergoniskām reakcijām

Ja endergonic reakcijas nav spontānas, kā tās notiek dabā? Atbilde ir saistīta ar savienošanos ar citām diezgan spontānām (eksergoniskām) reakcijām, kas kaut kādā veidā veicina to attīstību.

Piemēram, šo ķīmisko vienādojumu attēlo šo punktu:

A + B => C (endergonic reakcija)

C + D => E (eksergona reakcija)

Pirmā reakcija nav spontāna, tāpēc tā dabiski nevarēja notikt. Tomēr C veidošanās ļauj notikt otrajai reakcijai, izraisot E.

Pievienojot Gibsa brīvās enerģijas abām reakcijām, ΔG ₁ un ΔG ₂ , ar rezultātu mazāku par nulli (ΔG <0), sistēma radīs entropijas pieaugumu un tāpēc būs spontāna.

Ja C nereaģēja ar D, A nekad to nevarētu izveidot, jo nav enerģijas kompensācijas (kā tas ir naudas gadījumā ar ķieģeļu sienu). Pēc tam tiek teikts, ka C un D "velk" A un B reaģēt, kaut arī tā ir endergona reakcija.

Piemēri

Avots: Max Pixel

Fotosintēze

Augi izmanto saules enerģiju, lai no oglekļa dioksīda un ūdens izveidotu ogļhidrātus un skābekli. CO ₂ un O ₂ , mazas molekulas ar stiprām saitēm, veido cukurus ar gredzenveida struktūrām, kas ir smagākas, cietākas un izkausējas aptuveni 186ºC temperatūrā.

Ņemiet vērā, ka CC, CH un CO saites ir vājākas nekā O = C = O un O = O saites. No cukura vienības augs var sintezēt polisaharīdus, piemēram, celulozi.

Biomolekulu un makromolekulu sintēze

Endergonic reakcijas ir daļa no anabolisko procesu. Tāpat kā ogļhidrātiem, arī citām biomolekulēm, piemēram, olbaltumvielām un lipīdiem, nepieciešami sarežģīti mehānismi, kas bez tiem un savienošanās ar ATP hidrolīzes reakciju nevarētu pastāvēt.

Endergonisko reakciju piemēri ir arī tādi metabolisma procesi kā šūnu elpošana, jonu difūzija pa šūnu membrānām un skābekļa transportēšana caur asinsriti.

Dimantu un smago savienojumu veidošanās no jēlnaftas

Dimantiem ir nepieciešams milzīgs spiediens un temperatūra, lai to sastāvdaļas varētu sablīvēt kristāliskā cietā stāvoklī.

Tomēr dažas kristalizācijas notiek spontāni, kaut arī tās notiek ar ļoti nelielu ātrumu (spontanitātei nav sakara ar reakcijas kinētiku).

Visbeidzot, tikai jēlnafta ir endergonisko reakciju produkts, īpaši smagie ogļūdeņraži vai makromolekulas, ko sauc par asfaltenēniem.

Tās struktūras ir ļoti sarežģītas, un to sintēze prasa ilgu laiku (miljoniem gadu), karstumu un baktēriju darbību.

Atsauces

1. QuimiTube. (2014). Endergonic un exergonic reakcijas. Atgūts no: quimitube.com
2. Hanas akadēmija. (2018). Bezmaksas enerģija. Atgūts no: es.khanacademy.org
3. Bioloģijas vārdnīca. (2017). Endergonic reakcijas definīcija. Atgūts no: biologydictionary.net
4. Lugeja, Marija. (2018. gada 18. maijs). Kas ir endergonic reakcija? Zinātne. Atgūts no: sciencing.com
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018. gada 22. jūnijs). Endergonic vs Exergonic (ar piemēriem). Atgūts no: domaco.com
6. Ārringtons D. (2018). Endergona reakcija: definīcija un piemēri. Pētījums. Atgūts no: study.com
7. Audersirks Bērs. (2009). Dzīve uz Zemes. Kas ir enerģija? . Atgūts no: hhh.gavilan.edu