Endergonické charakteristiky reakce, příklady



Jeden endergní reakce to je ten, který nemůže projít spontánně, a také vyžaduje vysokou dodávku energie. V chemii je tato energie obvykle kalorická. Nejznámější ze všech endergonických reakcí jsou endotermní reakce, tj. Ty, které absorbují teplo k produkci.

Proč nejsou všechny reakce spontánní? Protože jde nahoru do zákonů termodynamiky: spotřebovávají energii a systémy tvořené daným druhem snižují entropii; to je pro chemické účely, oni stanou se molekulárně více objednal.

Příkladem endergonické reakce je stavba cihlové zdi. Samotné cihly nejsou dostatečně kompaktní, aby vytvořily pevné těleso. Je to proto, že neexistuje žádný energetický zisk, který by podporoval jejich odbory (což se odráží také v jejich možných nízkých intermolekulárních interakcích).

Takže pro stavbu zdi potřebujete cement a pracovní sílu. Je to energie a spontánní reakce (stěna nebude postavena automaticky) je možná, pokud je vnímán energetický přínos (ekonomický, v případě stěny).

Pokud není žádná výhoda, zeď se zhroutí před jakýmkoliv rušením a její cihly se nikdy nedají držet pohromadě. Totéž platí pro mnoho chemických sloučenin, jejichž stavební bloky se nemohou spontánně sjednotit.

Index

  • 1 Charakteristika endergonické reakce
    • 1.1 Zvýšit volnou energii systému
    • 1.2 Spojení jejich produktů je slabší
    • 1.3 To je spojeno s exergonickými reakcemi
  • 2 Příklady
    • 2.1 Fotosyntéza
    • 2.2 Syntéza biomolekul a makromolekul
    • 2.3 Tvorba diamantů a těžkých surových sloučenin
  • 3 Odkazy

Charakteristika endergonické reakce

Co když může být zeď postavena spontánně? Za tím účelem musí být interakce mezi cihlami velmi silné a stabilní, tolik, že cement nebo osoba, která je objedná, nebudou zapotřebí; zatímco je cihlová zeď, zatímco je odolná, jedná se o vytvrzený cement, který je drží dohromady a ne řádně materiál cihel.

První charakteristiky endergonické reakce jsou proto:

-Není to spontánní

-Absorbuje teplo (nebo jiný druh energie)

A proč absorbuje energii? Protože jejich produkty mají více energie než reaktanty zapojené do reakce. Výše uvedené může být reprezentováno následující rovnicí:

AG = GProdukty-GČinidla

Kde ΔG je změna Gibbsovy volné energie. Jako GProdukt je větší (protože je energetičtější) než GČinidla, odčítání musí být větší než nula (ΔG> 0). Následující obrázek shrnuje, co bylo právě vysvětleno:

Všimněte si rozdílu mezi energetickými stavy mezi produkty a činidly (fialová čára). Reaktanty proto nejsou přeměněny na produkty (A + B => C), pokud není nejprve absorbováno teplo.

Zvyšte volnou energii systému

Každá endergonická reakce má spojené zvýšení Gibbsovy volné energie systému. Pokud je pro určitou reakci splněna hodnota ΔG> 0, pak nebude spontánní a bude vyžadovat provedení napájení..

Jak poznat matematicky, pokud je nebo není reakce endergonica? Použití následující rovnice:

AG = AH-TAS

Kde AH je entalpie reakce, tj. Celková uvolněná nebo absorbovaná energie; ΔS je změna entropie a teplota T. Faktor TΔS je ztráta energie, která není využita při expanzi nebo objednávce molekul ve fázi (pevné, kapalné nebo plynné)..

AG je tedy energie, kterou může systém použít k provedení úlohy. Jelikož ΔG má pozitivní signál pro endergonickou reakci, musí být na systém (reagencie) aplikována energie nebo práce, aby se získaly produkty..

Pak, když víme, že hodnoty AH (pozitivní, pro endotermní reakci a negativní, pro exotermní reakci), a TAS, můžeme vědět, zda je reakce endergonická. To znamená, že i když je reakce endotermní, ne to je nutně endergonic.

Kostka ledu

Například, kostka ledu se roztaví v tekuté vodě absorbovat teplo, který pomáhá oddělit jeho molekuly; proces je však spontánní, a proto se nejedná o endergonickou reakci.

A co situace, kdy chcete roztát led na teplotu pod -100ºC? V tomto případě se termín TAS rovnice volné energie zmenšuje ve srovnání s AH (protože T klesá) a jako výsledek, AG bude mít kladnou hodnotu.

Jinými slovy: tání ledu pod -100ºC je endergonický proces a není spontánní. Podobným případem je zmrazení vody kolem 50ºC, ke kterému nedochází spontánně.

Spojení jejich produktů je slabší

Další důležitou charakteristikou, která souvisí také s AG, je energie nových vazeb. Vazby vytvořených produktů jsou slabší než vazby reakčních činidel. Snížení pevnosti vazeb je však kompenzováno hmotnostním ziskem, který se odráží ve fyzikálních vlastnostech.

Zde začíná ztrácet význam srovnání s cihlovou zdí. Podle výše uvedeného musí být vazby uvnitř cihel silnější než vazby mezi nimi a cementem. Stěna jako celek je však díky své větší hmotnosti pevnější a odolnější.

V části příkladů bude vysvětleno něco podobného, ​​ale s cukrem.

Je spojena s exergonickými reakcemi

Pokud endergonické reakce nejsou spontánní, jak se odehrávají v přírodě? Odpověď je způsobena spojením s jinými reakcemi, které jsou zcela spontánní (exergonické) a které nějakým způsobem podporují jejich rozvoj.

Například následující chemická rovnice představuje tento bod:

A + B => C (endergonická reakce)

C + D => E (exergonická reakce)

První reakce není spontánní, takže se to přirozeně nemohlo stát. Výroba C však umožňuje, aby nastala druhá reakce, pocházející z E.

Přidání Gibbsovy volné energie pro obě reakce, AG1 a AG2, s výsledkem menším než nula (AG<0), entonces el sistema presentará un incremento de la entropía y por lo tanto será espontáneo.

Kdyby C nereagovala s D, nemohla by ho nikdy tvořit, protože nedošlo k žádné kompenzaci energie (jako v případě peněz s cihlovou zdí). Říká se pak, že C a D "táhnou" A a B, aby reagovaly, i když se jedná o endergonickou reakci.

Příklady

Fotosyntéza

Rostliny používají sluneční energii k vytvoření sacharidů a kyslíku z oxidu uhličitého a vody. CO2 a O2, malé molekuly se silnými vazbami, tvoří cukry, kruhové struktury, které jsou těžší, pevnější a tají při teplotě kolem 186 ° C.

Povšimněte si, že vazby C-C, C-H a C-O jsou slabší než vazby O = C = O a O = O. A z jednotky cukru může rostlina syntetizovat polysacharidy, jako je celulóza.

Syntéza biomolekul a makromolekul

Endergonické reakce jsou součástí anabolických procesů. Podobně jako uhlohydráty, i jiné biomolekuly, jako jsou proteiny a lipidy, vyžadují komplexní mechanismy, které bez nich a vazba s hydrolytickou reakcí ATP nemohou existovat..

Příkladem endergonických reakcí jsou také metabolické procesy, jako je buněčné dýchání, difúze iontů přes buněčné membrány a transport kyslíku krevním oběhem..

Tvorba diamantů a těžkých surových sloučenin

Diamanty vyžadují enormní tlaky a teploty, takže jejich složky mohou být zhutněny v krystalické pevné látce.

Nicméně, některé krystalizace jsou spontánní, ačkoli oni nastanou u velmi pomalých rychlostí (spontánnost nemá žádný vztah k kinetics reakce) \ t.

Konečně samotná ropa představuje produkt endergonických reakcí, zejména těžkých uhlovodíků nebo makromolekul zvaných asfalteny..

Jejich struktury jsou velmi složité a jejich syntéza vyžaduje dlouhou dobu (miliony let), působení tepla a bakterií.

Odkazy

  1. QuimiTube. (2014). Endergonické a exergonické reakce. Zdroj: quimitube.com
  2. Khan Academy. (2018). Volná energie Zdroj: www.khanacademy.org
  3. Slovník biologie. (2017). Definice endergonické reakce. Zdroj: biologydictionary.net
  4. Lougee, Mary. (18. května 2018). Co je to Endergonická reakce? Sciencing. Zdroj: sciencing.com
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22. června 2018). Endergonic vs Exergonic (s příklady). Citováno z: thoughtco.com
  6. Arrington D. (2018). Endergonická reakce: definice a příklady. Studie. Zdroj: study.com
  7. Audersirk Byers. (2009). Život na Zemi Co je to energie? [PDF] Zdroj: hhh.gavilan.edu