Endergonične reakcijske lastnosti, primeri



Ena endergonična reakcija to je tista, ki ne more spontano preiti in zahteva tudi visoko oskrbo z energijo. V kemiji je ta energija navadno kalorična. Najbolj znana med vsemi endergoničnimi reakcijami so endotermne reakcije, to je tiste, ki absorbirajo toploto za proizvodnjo.

Zakaj niso vse reakcije spontane? Ker gredo navzgor do zakonov termodinamike: porabijo energijo in sistemi, ki jih tvorijo zadevne vrste, zmanjšajo svojo entropijo; za kemijske namene postanejo molekularno bolj urejene.

Zgradba opečnega zidu je primer endergonske reakcije. Opeke same niso dovolj kompaktne, da bi tvorile trdno telo. To je zato, ker ni nobenega pridobivanja energije, ki bi spodbujalo njihove združitve (kar se odraža tudi v njihovih možnih nizkih intermolekularnih interakcijah)..

Da bi zgradili zid, potrebujete cement in delovno silo. To je energija in ne-spontana reakcija (stena ne bo avtomatsko zgrajena) postane možna, če se zaznava energetska korist (ekonomska, v primeru stene).

Če ne bo nobene koristi, se bo zid pred kakršno koli motnjo zrušil in njegove opeke se nikoli ne bodo držale skupaj. Enako velja za številne kemijske spojine, katerih gradniki se ne morejo spontano združiti.

Indeks

  • 1 Značilnosti endergonske reakcije
    • 1.1 Povečanje proste energije sistema
    • 1.2 Povezave njihovih izdelkov so šibkejše
    • 1.3 Povezan je z eksergičnimi reakcijami
  • 2 Primeri
    • 2.1 Fotosinteza
    • 2.2 Sinteza biomolekul in makromolekul
    • 2.3 Nastajanje diamantov in težkih surovih spojin
  • 3 Reference

Značilnosti endergonske reakcije

Kaj pa, če je zid mogoče zgraditi spontano? Zaradi tega morajo biti interakcije med opeko zelo močne in stabilne, tako da cement ali oseba, ki jih naroči, ne bo potrebna; medtem ko je zid, medtem ko je odporen, je utrjen cement, ki jih drži skupaj in ne ustrezno material opeke.

Zato so prve značilnosti endergonske reakcije:

-Ni spontano

-Absorbira toploto (ali drugo vrsto energije)

In zakaj absorbira energijo? Ker imajo njihovi proizvodi več energije kot reaktanti, vključeni v reakcijo. Zgoraj navedeno lahko predstavimo z naslednjo enačbo:

ΔG = GIzdelki-GReagenti

Kjer je ΔG sprememba Gibbsove proste energije. Kot GIzdelek je večja (ker je bolj energična) kot GReagenti, odštevanje mora biti večje od nič (ΔG> 0). Naslednja slika povzema to, kar je bilo pravkar pojasnjeno:

Upoštevajte razliko med energijskimi stanjami med izdelki in reagenti (vijolična črta). Zato se reaktanti ne pretvorijo v produkte (A + B => C), če sprva ne pride do absorpcije toplote.

Povečajte prosto energijo sistema

Vsaka endergonična reakcija ima povezano povečanje Gibbsove proste energije sistema. Če je za določeno reakcijo izpolnjeno ΔG> 0, potem to ne bo spontano in bo zahtevala izvedbo napajanja..

Kako matematično vedeti, ali je reakcija endergónica ali ne? Uporaba naslednje enačbe:

ΔG = ΔH-TΔS

Kjer je ΔH entalpija reakcije, tj. Celotna sproščena ali absorbirana energija; ΔS je sprememba entropije in T temperatura. Faktor TΔS je izguba energije, ki se ne uporablja pri razširitvi ali urejanju molekul v fazi (trdna, tekoča ali plinasta)..

Tako je ΔG energija, ki jo sistem lahko uporabi za opravljanje dela. Ker ima ΔG pozitiven znak za reakcijo endergona, je treba na sistem (reagente) uporabiti energijo ali delo, da dobimo proizvode..

Potem, ko poznamo vrednosti ΔH (pozitivne, za endotermno reakcijo in negativne za eksotermno reakcijo) in TPS, lahko vemo, ali je reakcija endergonična. To pomeni, da tudi če je reakcija endotermna, ne nujno je endergonsko.

Kocka ledu

Na primer, ledena kocka se topi v tekoči vodi, ki absorbira toploto, ki pomaga ločiti njene molekule; vendar je proces spontan in zato ni endergonski odziv.

Kaj pa situacija, ko želite stopiti led pri temperaturi pod -100 ° C? V tem primeru izraz TΔS enačbe proste energije postane manjši v primerjavi z ΔH (ker se T zmanjša), zaradi česar ima ΔG pozitivno vrednost.

Z drugimi besedami: taljenje ledu pod -100 ° C je endergonski proces in ni spontan. Podoben primer je zamrzovanje vode okoli 50 ° C, kar se ne dogaja spontano.

Povezave njihovih izdelkov so šibkejše

Druga pomembna značilnost, povezana tudi z ΔG, je energija novih vezi. Povezave oblikovanih izdelkov so šibkejše od tistih za reagente. Vendar pa se zmanjšanje moči povezav kompenzira z množenjem mase, ki se odraža v fizikalnih lastnostih.

Tu primerjava z opečnatim zidom začne izgubljati pomen. Glede na zgoraj navedeno morajo biti povezave znotraj opeke močnejše od tistih med njima in cementom. Vendar pa je stena kot celota zaradi svoje večje mase bolj toga in odporna.

V poglavju primerov bo pojasnjeno nekaj podobnega, vendar s sladkorjem.

To je povezano z eksergonskimi reakcijami

Če endergonične reakcije niso spontane, kako potekajo v naravi? Odgovor je posledica spajanja z drugimi reakcijami, ki so precej spontane (eksergonske) in ki na nek način spodbujajo njihov razvoj..

Naslednja kemijska enačba na primer predstavlja to točko:

A + B => C (endergonska reakcija)

C + D => E (eksergonska reakcija)

Prva reakcija ni spontana, zato se seveda ni bilo mogoče zgoditi. Vendar pa proizvodnja C omogoča, da pride do druge reakcije, ki izvira iz E.

Dodajanje Gibbsovih prostih energij za obe reakciji, ΔG1 in ΔG2, z rezultatom, ki je manjši od nič (ΔG<0), entonces el sistema presentará un incremento de la entropía y por lo tanto será espontáneo.

Če se C ne odzove z D, A tega nikoli ne bi mogel oblikovati, ker ni bilo energetske kompenzacije (kot v primeru denarja z zidom). Rečeno je torej, da C in D "povlečeta" A in B, da bi reagirali, čeprav je to endergonična reakcija.

Primeri

Fotosinteza

Rastline uporabljajo sončno energijo za ustvarjanje ogljikovih hidratov in kisika iz ogljikovega dioksida in vode. CO2 in O2, majhne molekule z močnimi vezmi, ki tvorijo sladkorje, obročnih struktur, ki so težje, trdnejše in se talijo pri temperaturi okoli 186 ° C.

Upoštevajte, da so vezi C-C, C-H in C-O šibkejše od vezi O = C = O in O = O. In iz enote sladkorja lahko rastlina sintetizira polisaharide, kot je celuloza.

Sinteza biomolekul in makromolekul

Endergične reakcije so del anaboličnih procesov. Tako kot ogljikovi hidrati tudi druge biomolekule, kot so beljakovine in lipidi, zahtevajo kompleksne mehanizme, ki brez njih in spajanje z reakcijo hidrolize ATP ne morejo obstajati..

Tudi presnovni procesi, kot so celično dihanje, difuzija ionov skozi celične membrane in transport kisika skozi krvni obtok, so primeri endergonskih reakcij..

Nastajanje diamantov in težkih surovih spojin

Diamanti zahtevajo ogromne pritiske in temperature, tako da se njihove komponente lahko kompaktirajo v kristalni trdni snovi.

Vendar pa so nekatere kristalizacije spontane, čeprav se pojavljajo pri zelo nizkih hitrostih (spontanost nima nobene zveze s kinetiko reakcije)..

Končno, surova nafta predstavlja produkt endergoničnih reakcij, zlasti težkih ogljikovodikov ali makromolekul, imenovanih asfalteni..

Njihove strukture so zelo kompleksne, njihova sinteza pa zahteva dolgo (milijone let), toplotno in bakterijsko delovanje.

Reference

  1. QuimiTube. (2014). Endergonične in eksergonske reakcije. Vzpostavljeno iz: quimitube.com
  2. Khan Akademija. (2018). Prosta energija Vzpostavljeno iz: www.khanacademy.org
  3. Biološki slovar. (2017). Opredelitev endergonične reakcije. Vzpostavljeno iz: biologydictionary.net
  4. Lougee, Mary. (18. maj 2018). Kaj je Endergonska reakcija? Sciencing. Vzpostavljeno iz: sciencing.com
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22. junij 2018). Endergonic vs Exergonic (s primeri). Vzpostavljeno iz: thoughtco.com
  6. Arrington D. (2018). Endergonska reakcija: definicija in primeri. Študija. Vzpostavljeno iz: study.com
  7. Audersirk Byers. (2009). Življenje na Zemlji Kaj je energija? [PDF] Vzpostavljeno iz: hhh.gavilan.edu