Ендергонични реакционни характеристики, примери

а ендергонична реакция тя е тази, която не може да премине спонтанно, а също така изисква високо енергийно снабдяване. В химията тази енергия обикновено е калорична. Най-известните от всички ендергонични реакции са ендотермични реакции, т.е. тези, които абсорбират топлината за производство.

Защо всички реакции не са спонтанни? Защото те вървят нагоре към законите на термодинамиката: те консумират енергия и системите, образувани от участващите видове, намаляват тяхната ентропия; за химически цели те стават молекулярно по-подредени.

Изграждането на тухлена стена е пример за ендергонична реакция. Самите тухли не са достатъчно компактни, за да образуват твърдо тяло. Това е така, защото няма енергийна печалба, която да насърчава техните съюзи (отразени и в техните възможни ниски междумолекулни взаимодействия).

Така че, за да изградите стената, имате нужда от цимент и работна сила. Това е енергия, а неспонтанната реакция (стената няма да се изгради автоматично) става възможна, ако се възприема енергийна полза (икономическа, в случая на стената).

Ако няма никаква полза, стената ще се срине преди всяко смущение, а нейните тухли никога няма да бъдат държани заедно. Същото се отнася и за много химически съединения, чиито градивни елементи не могат да се обединят спонтанно.

индекс

• 1 Характеристики на ендергоничната реакция
  • 1.1 Увеличете свободната енергия на системата
  • 1.2 Връзките на техните продукти са по-слаби
  • 1.3 Тя е съчетана с ексергонични реакции
• 2 Примери
  • 2.1 Фотосинтеза
  • 2.2 Синтез на биомолекули и макромолекули
  • 2.3 Образуване на диаманти и тежки сурови съединения
• 3 Препратки

Характеристики на ендергонична реакция

Ами ако стената може да се изгради спонтанно? За това взаимодействията между тухлите трябва да бъдат много здрави и стабилни, така че циментът или човекът, който ги поръчва, няма да е необходим; докато тухлената стена, докато е устойчива, е закалена цимент, който ги държи заедно, а не правилно материалът на тухлите.

Следователно първите характеристики на ендергоничната реакция са:

-Тя не е спонтанна

-Абсорбира топлината (или друг вид енергия)

И защо тя абсорбира енергия? Тъй като техните продукти имат повече енергия от реагентите, включени в реакцията. Горното може да бъде представено със следното уравнение:

G = G_{продукция}-G_{реагенти}

Където ΔG е промяната на свободната енергия на Гибс. Като G_{продукт} е по-голямо (защото е по-енергично) от G_{реагенти}, изваждането трябва да бъде по-голямо от нула (ΔG> 0). Следното изображение обобщава току-що обяснено:

Отбележете разликата между енергийните състояния между продуктите и реактивите (лилава линия). Следователно, реагентите не се трансформират в продукти (A + B => C), ако първоначално няма абсорбция на топлина.

Увеличете свободната енергия на системата

Всяка ендергонична реакция има свързано увеличение на свободната енергия на Гибс на системата. Ако за дадена реакция е спазено ΔG> 0, то то няма да бъде спонтанно и ще се изисква да се извърши захранване..

Как да знаем математически, ако реакцията е или не е endergónica? Прилагайки следното уравнение:

G = ΔH-TΔS

Където ΔH е енталпията на реакцията, т.е. общата енергия, която се отделя или абсорбира; ΔS е промяната на ентропията и Т температурата. Факторът TΔS е загубата на енергия, която не се използва за разширяване или подреждане на молекули във фаза (твърдо, течно или газово)..

По този начин, ΔG е енергията, която системата може да използва за извършване на работа. Тъй като ΔG има положителен знак за ендергонична реакция, трябва да се приложи енергия или работа към системата (реактивите) за получаване на продуктите.

След това, знаейки стойностите на ΔH (положителна, за ендотермична реакция и отрицателна за екзотермична реакция) и TΔS, можем да знаем дали реакцията е ендергонична. Това означава, че дори ако реакцията е ендотермична, не той е задължително ендергоничен.

Кубчето лед

Например, ледният куб се топи в течна вода, абсорбираща топлината, която помага да се отделят молекулите му; процесът обаче е спонтанен и следователно не е ендергонична реакция.

А какво да кажем за ситуацията, в която искате да стопите леда при температура под -100ºC? В този случай, терминът TΔS на уравнението на свободната енергия става малък в сравнение с ΔH (тъй като Т намалява), и като резултат, ΔG ще има положителна стойност.

С други думи: топенето на леда под -100ºC е ендергоничен процес и не е спонтанен. Подобен случай е замразяване на водата около 50ºC, което не се случва спонтанно.

Връзките на техните продукти са по-слаби

Друга важна характеристика, също свързана с ΔG, е енергията на новите връзки. Връзките на образуваните продукти са по-слаби от тези на реагентите. Обаче, намаляването на силата на връзките се компенсира от увеличаване на масата, което се отразява във физическите свойства.

Тук сравнението с тухлената стена започва да губи смисъл. Съгласно горното, връзките вътре в тухлите трябва да бъдат по-здрави от тези между тях и цимента. Въпреки това, стената като цяло е по-твърда и устойчива поради по-голямата си маса.

В раздела с примери ще обясним нещо подобно, но със захар.

Той е съчетан с екзергонични реакции

Ако ендергоничните реакции не са спонтанни, как се случват в природата? Отговорът се дължи на свързването с други реакции, които са доста спонтанни (ексергонични) и които по някакъв начин насърчават тяхното развитие..

Например, следното химическо уравнение представлява тази точка:

A + B => C (ендергонична реакция)

C + D => E (ексергонична реакция)

Първата реакция не е спонтанна, така че естествено това не може да се случи. Въпреки това, производството на С позволява да се осъществи втората реакция с произход Е.

Добавяне на свободните енергии на Гибс за двете реакции, G₁ и ΔG₂, с резултат по-малък от нула (ΔG<0), entonces el sistema presentará un incremento de la entropía y por lo tanto será espontáneo.

Ако C не реагира с D, A никога не би могла да я образува, защото нямаше енергийна компенсация (както в случая с парите с тухлената стена). Тогава се казва, че С и D "издърпват" А и В, за да реагират, въпреки че това е ендергонична реакция.

Примери

фотосинтеза

Растенията използват слънчевата енергия, за да създават въглехидрати и кислород от въглеродния диоксид и водата. CO₂ и О₂, малки молекули със силни връзки, образуват захари, на пръстенни структури, които са по-тежки, по-твърди и се стопяват при температура около 186ºC.

Забележете, че С-С, С-Н и С-О връзките са по-слаби от тези на О = С = О и О = О. И от единица захар, растението може да синтезира полизахариди, като целулоза.

Синтез на биомолекули и макромолекули

Ендергоничните реакции са част от анаболните процеси. Подобно на въглехидратите, други биомолекули, като протеини и липиди, изискват сложни механизми, които без тях и свързване с реакцията на хидролиза на АТФ, не биха могли да съществуват.

Също така метаболитни процеси като клетъчно дишане, дифузия на йони през клетъчни мембрани и транспорт на кислород през кръвния поток са примери за ендергонични реакции..

Образуването на диаманти и тежки сурови съединения

Диамантите изискват огромни налягания и температури, така че техните компоненти могат да бъдат уплътнени в кристално твърдо вещество.

Въпреки това, някои кристали са спонтанни, въпреки че се срещат при много ниски скорости (спонтанността няма връзка с кинетиката на реакцията).

И накрая, единственият суров нефт представлява продукт на ендергонични реакции, особено тежки въглеводороди или макромолекули, наречени асфалтени..

Техните структури са много сложни, а синтезът им изисква дълго време (милиони години), топлинно и бактериално действие.

препратки

1. QuimiTube. (2014). Ендергонични и ексергонични реакции. Изтеглено от: quimitube.com
2. Хан Академия. (2018). Свободна енергия Изтеглено от: www.khanacademy.org
3. Биологичен речник. (2017). Определение на ендергонична реакция. Изтеглено от: biologydictionary.net
4. Луджи, Мери. (18 май, 2018 г.). Какво представлява ендергоничната реакция? Sciencing. Изтеглено от: sciencing.com
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 юни 2018 г.). Endergonic срещу Exergonic (с примери). Изтеглено от: thoughtco.com
6. Arrington D. (2018). Ендергонична реакция: определение и примери. Изследване. Изтеглено от: study.com
7. Аудърсик Байърс. (2009 г.). Живот на Земята Какво е енергия? [PDF]. Изтеглено от: hhh.gavilan.edu