Endergonic reakcijas īpašības, piemēri



Viens endergonisko reakciju tas ir tāds, kas nevar spontāni iziet un arī prasa augstu enerģijas piegādi. Ķīmijā šī enerģija parasti ir kaloriju. Vispazīstamākās no visām endergoniskajām reakcijām ir endotermiskas reakcijas, tas ir, tās, kas absorbē siltumu.

Kāpēc ne visas reakcijas spontāni? Tā kā viņi iet uz augšu uz termodinamikas likumiem: viņi patērē enerģiju un iesaistīto sugu veidotās sistēmas samazina viņu entropiju; tas ir, ķīmiskiem nolūkiem, tie kļūst molekulāri vairāk pasūtīti.

Endergoniskās reakcijas piemērs ir ķieģeļu mūra būvniecība. Tikai ķieģeļi nav pietiekami kompakti, lai veidotu cietu ķermeni. Tas ir tāpēc, ka nav enerģijas ieguvuma, kas veicina viņu arodbiedrības (atspoguļojas arī to iespējamajās zemās starpmolekulārās mijiedarbībās).

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

Ja nav nekādu labumu, siena sabruks pirms jebkādiem traucējumiem, un tās ķieģeļi nekad nevar būt kopā. Tas pats attiecas uz daudziem ķīmiskiem savienojumiem, kuru celtniecības bloki spontāni nevar apvienoties.

Indekss

  • 1 Endergoniskās reakcijas raksturojums
    • 1.1. Palieliniet sistēmas brīvo enerģiju
    • 1.2. To produktu saites ir vājākas
    • 1.3 Tā ir saistīta ar eksergoniskām reakcijām
  • 2 Piemēri
    • 2.1 Fotosintēze
    • 2.2 Biomolekulu un makromolekulu sintēze
    • 2.3. Dimantu un smago jēlnaftas savienojumu veidošanās
  • 3 Atsauces

Endergoniskās reakcijas raksturojums

Ko darīt, ja sienu var uzbūvēt spontāni? Šim nolūkam mijiedarbībai starp ķieģeļiem jābūt ļoti spēcīgiem un stabiliem, lai cements vai persona, kas tos pasūtītu, nebūtu nepieciešama; kamēr ķieģeļu siena, kamēr tā ir izturīga, ir cietais cements, kas tos tur kopā, nevis pareizi ķieģeļu materiāls..

Tāpēc endergoniskās reakcijas pirmās īpašības ir:

-Tas nav spontāns

-Absorbē siltumu (vai cita veida enerģiju)

Un kāpēc tā absorbē enerģiju? Tā kā to produktiem ir vairāk enerģijas nekā reakcijā iesaistītie reaģenti. Iepriekš minēto var attēlot ar šādu vienādojumu:

ΔG = GProdukti-GReaģenti

Kur ΔG ir Gibbs brīvās enerģijas maiņa. Kā GProdukts ir lielāks (jo tas ir enerģiskāks) nekā GReaģenti, atņemšanai jābūt lielākai par nulli (ΔG> 0). Nākamajā attēlā ir apkopota tikko paskaidrotā:

Ievērojiet atšķirību starp enerģijas stāvokli starp produktiem un reaģentiem (purpura līnija). Tādēļ reaģenti netiek pārveidoti produktos (A + B => C), ja sākumā nav siltuma absorbcijas.

Palieliniet sistēmas brīvo enerģiju

Katrai endergoniskajai reakcijai ir saistīta sistēmas Gibbs brīvās enerģijas palielināšanās. Ja konkrētai reakcijai ir izpildīts ΔG> 0, tad tas nebūs spontāns un būs nepieciešams veikt elektroapgādi.

Kā matemātiski zināt, vai reakcija ir vai nav endergónica? Piemērojot šādu vienādojumu:

ΔG = ΔH-TΔS

Kur AH ir reakcijas entalpija, ti, kopējā enerģija, kas atbrīvota vai absorbēta; ΔS ir entropijas maiņa un T temperatūra. Faktors TΔS ir enerģijas zudums, kas netiek izmantots molekulu paplašināšanai vai pasūtīšanai fāzē (cietā, šķidrā vai gāzes).

Tādējādi ΔG ir enerģija, ko sistēma var izmantot, lai veiktu darbu. Tā kā ΔG ir pozitīva zīme endergoniskai reakcijai, sistēmai (reaģenti) jāpielieto enerģija vai darbs, lai iegūtu produktus..

Tad, zinot AH vērtības (pozitīvas, endotermiskas reakcijas un negatīvas, eksotermiskajai reakcijai) un TΔS, mēs varam zināt, vai reakcija ir endergoniska. Tas nozīmē, ka, pat ja reakcija ir endotermiska, ne tas noteikti ir endergonisks.

Ledus kubs

Piemēram, ledus kubs kūst šķidrā ūdenī, kas absorbē siltumu, kas palīdz atdalīt tās molekulas; tomēr process ir spontāns, un tāpēc tā nav endergoniska reakcija.

Un kā ar situāciju, kad vēlaties izkausēt ledu temperatūrā, kas ir krietni zem -100ºC? Šajā gadījumā brīvās enerģijas vienādojuma termins TΔS 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 sasaldēt ūdeni ap 50ºC, kas nenotiek spontāni.

To produktu saites ir vājākas

Vēl viena svarīga iezīme, kas saistīta arī ar ΔG, ir jauno obligāciju enerģija. Izveidoto produktu saites ir vājākas nekā reaģentu saiknes. Tomēr saikņu stipruma samazināšanos kompensē masveida pieaugums, kas atspoguļojas fizikālajās īpašībās.

Šeit salīdzinājums ar ķieģeļu sienu sāk zaudēt nozīmi. Atbilstoši iepriekš minētajam, ķieģeļu iekšējām saitēm jābūt spēcīgākām nekā tām un cementam. Tomēr siena kopumā ir stingrāka un izturīgāka tās lielākās masas dēļ.

Piemēru sadaļā tiks izskaidrots kaut kas līdzīgs, bet ar cukuru.

Tā ir saistīta ar eksergoniskām reakcijām

Ja endergoniskās reakcijas nav spontāni, kā tās notiek dabā? Atbilde ir saistīta ar savienojumu ar citām reakcijām, kas ir diezgan spontāni (exergonic) un kas kaut kādā veidā veicina to attīstību.

Piemēram, šis punkts ir šāds ķīmiskais vienādojums:

A + B => C (endergoniskā reakcija)

C + D => E (eksergoniska reakcija)

Pirmā reakcija nav spontāna, tāpēc, protams, tā nevarēja notikt. Tomēr C ražošanai ir iespējama otra reakcija, kuras izcelsme ir E.

Gibbs brīvo enerģiju pievienošana abām reakcijām, ΔG1 un ΔG2, ar rezultātu mazāk par nulli (ΔG<0), entonces el sistema presentará un incremento de la entropía y por lo tanto será espontáneo.

Ja C nereaģēja ar D, A nekad nevarēja to veidot, jo nebija enerģijas kompensācijas (kā naudas gadījumā ar ķieģeļu sienu). Tad tiek teikts, ka C un D "izraisa" A un B, lai reaģētu, lai gan tā ir endergoniska reakcija.

Piemēri

Fotosintēze

Augi izmanto saules enerģiju, lai radītu ogļhidrātus un skābekli no oglekļa dioksīda un ūdens. CO2 un O2, mazas molekulas ar spēcīgām saitēm, veidojot cukuru, no gredzenveida konstrukcijām, kas ir smagākas, cietākas un izkausē temperatūrā ap 186ºC.

Ņemiet vērā, ka C-C, C-H un C-O saites ir vājākas nekā O = C = O un O = O. Un no cukura vienības augs var sintezēt polisaharīdus, piemēram, celulozi.

Biomolekulu un makromolekulu sintēze

Endergoniskas reakcijas ir anabolisko procesu daļa. Līdzīgi kā ogļhidrāti, citām biomolekulām, piemēram, olbaltumvielām un lipīdiem, ir vajadzīgi sarežģīti mehānismi, kas bez tiem un savienojuma ar ATP hidrolīzes reakciju nevarētu pastāvēt..

Endergonisko reakciju piemēri ir arī vielmaiņas procesi, piemēram, šūnu elpošana, jonu difūzija caur šūnu membrānām un skābekļa transportēšana caur asinsriti..

Dimantu un smago jēlnaftas savienojumu veidošanās

Dimanti prasa milzīgu spiedienu un temperatūru, lai to sastāvdaļas varētu saspiest kristāliskā cietā vielā.

Tomēr dažas kristalizācijas ir spontāni, kaut arī tās notiek ļoti lēni (spontānums nav saistīts ar reakcijas kinētiku)..

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

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

Atsauces

  1. QuimiTube. (2014). Endergoniskas un eksergoniskas reakcijas. Saturs iegūts no: quimitube.com
  2. Khan akadēmija. (2018). Brīva enerģija Saturs iegūts no: www.khanacademy.org
  3. Bioloģijas vārdnīca. (2017). Endergoniskās reakcijas definīcija. Saturs iegūts no: biologydictionary.net
  4. Lougee, Marija. (2018. gada 18. maijs). Kas ir Endergonic reakcija? Science. Saturs iegūts no: sciencing.com
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018. gada 22. jūnijs). Endergonic vs Exergonic (ar piemēriem). Saturs iegūts no: thinkco.com
  6. Arrington D. (2018). Endergoniskā reakcija: definīcija un piemēri. Pētījums. Saturs iegūts no: study.com
  7. Audersirk Byers. (2009). Dzīve uz Zemes Kas ir enerģija? [PDF] Saturs iegūts no: hhh.gavilan.edu