Endergonic-reaktion ominaisuudet, esimerkit



endergoninen reaktio se on se, joka ei voi lähteä spontaanisti, ja se vaatii myös korkean energian tarjonnan. Kemiassa tämä energia on tavallisesti kaloreita. Tunnetuimpia kaikkien endergonisten reaktioiden joukossa ovat endotermiset reaktiot eli ne, jotka absorboivat lämpöä tuottamaan.

Miksi kaikki reaktiot eivät ole spontaaneja? Koska he menevät ylämäkeen termodynamiikan lakeihin: ne kuluttavat energiaa ja kyseisten lajien muodostamat järjestelmät vähentävät entropiaa; toisin sanoen kemiallisiin tarkoituksiin ne muuttuvat molekyylisesti enemmän tilauksiksi.

Tiiliseinän rakentaminen on esimerkki endergonisesta reaktiosta. Pelkät tiilet eivät ole riittävän kompakti muodostaen kiinteän rungon. Tämä johtuu siitä, että ei ole energiaa, joka edistää heidän liittojaan (heijastuu myös niiden mahdollisiin mataliin molekyylien välisiin vuorovaikutuksiin).

Joten rakentaa seinä tarvitset sementtiä ja työvoimaa. Tämä on energiaa ja ei-spontaani reaktio (seinää ei rakenneta automaattisesti) tulee mahdolliseksi, jos energiahyöty havaitaan (taloudellinen, seinän tapauksessa).

Jos ei ole hyötyä, seinä romahtaa ennen häiriötä, eikä sen tiiliä koskaan pidetä yhdessä. Sama koskee monia kemiallisia yhdisteitä, joiden rakennuspalikoita ei voi yhdistää spontaanisti.

indeksi

  • 1 Endergonisen reaktion ominaisuudet
    • 1.1 Lisää järjestelmän vapaata energiaa
    • 1.2 Tuotteiden yhteydet ovat heikompia
    • 1.3 Se on yhdistetty eksergisiin reaktioihin
  • 2 Esimerkkejä
    • 2.1 Fotosynteesi
    • 2.2 Biomolekyylien ja makromolekyylien synteesi
    • 2.3 Timanttien ja raskaiden raakayhdisteiden muodostuminen
  • 3 Viitteet

Endergonisen reaktion ominaisuudet

Entä jos seinä voidaan rakentaa spontaanisti? Tällöin tiilien välisten vuorovaikutusten on oltava hyvin vahvoja ja vakaita, niin että sementtiä tai niitä tilaavaa henkilöä ei tarvita; kun tiili seinää, vaikka se on vastustuskykyinen, on kovetettu sementti, joka pitää ne yhdessä ja ei tiukasti tiilien materiaalia.

Siksi endergonisen reaktion ensimmäiset ominaisuudet ovat:

-Se ei ole spontaani

-Imee lämmön (tai muuntyyppisen energian)

Ja miksi se imee energiaa? Koska niiden tuotteilla on enemmän energiaa kuin reaktiossa mukana olevat reagenssit. Edellä esitettyä voidaan esittää seuraavalla yhtälöllä:

ΔG = Gtuottaa-Greagenssit

Missä ΔG on Gibbsin vapaan energian muutos. Kuten Gtuote on suurempi (koska se on energisempi) kuin Greagenssit, vähennyksen on oltava suurempi kuin nolla (ΔG> 0). Seuraavassa kuvassa on yhteenveto siitä, mitä juuri selitettiin:

Huomaa erotus tuotteiden ja reagenssien (violetti viiva) välillä. Siksi reaktantteja ei muunneta tuotteiksi (A + B => C), jos alussa ei ole lämmön absorptiota.

Lisää järjestelmän vapaata energiaa

Jokaisella endergonisella reaktiolla on siihen liittyvä Gibbs-vapaan energian kasvu. Jos tietyn reaktion osalta ΔG> 0 on saavutettu, se ei ole spontaani ja vaatii virransyötön suorittamista.

Miten tietää matemaattisesti, jos reaktio on tai ei ole endergónica? Seuraavan yhtälön käyttäminen:

AG = AH-TSS

Missä AH on reaktion entalpia, toisin sanoen vapautunut tai absorboitunut kokonaisenergia; ΔS on entropian muutos ja T lämpötila. Kerroin TΔS on energian menetys, jota ei käytetä molekyylien laajentamisessa tai järjestämisessä faasissa (kiinteä, neste tai kaasu).

Siten GG on energia, jota järjestelmä voi käyttää työn suorittamiseen. Koska ΔG: llä on positiivinen merkki endergoniseen reaktioon, energiaa tai työtä on sovellettava järjestelmään (reagenssit) tuotteiden saamiseksi..

Sen jälkeen, kun tiedetään AH: n (positiivinen, endotermisen reaktion ja negatiivisen, eksotermisen reaktion) ja TSS: n arvot, voimme tietää, onko reaktio endergoninen. Tämä tarkoittaa, että vaikka reaktio olisi endoterminen, ei se on välttämättä endergoninen.

Jääpala

Esimerkiksi jääkuutio sulaa nestemäisessä vedessä absorboivassa lämmössä, joka auttaa erottamaan sen molekyylit; prosessi on kuitenkin spontaani, joten se ei ole endergoninen reaktio.

Entä tilanne, jossa haluat sulattaa jäätä alle -100 ºC: n lämpötilassa? Tässä tapauksessa vapaan energian yhtälön termi TAS pienenee verrattuna AH: een (koska T pienenee) ja sen seurauksena AG: llä on positiivinen arvo.

Toisin sanoen: jään sulaminen alle -100 ºC on endergoninen prosessi, eikä se ole spontaani. Samanlainen tapa on jäädyttää vettä noin 50 ºC: n lämpötilassa, mikä ei tapahdu spontaanisti.

Niiden tuotteet ovat heikompia

Toinen tärkeä ominaisuus, joka liittyy myös AG: hen, on uusien joukkovelkakirjojen energia. Muodostuneiden tuotteiden yhteydet ovat heikompia kuin reagenssien linkit. Linkkien voimakkuuden vähenemistä kompensoi kuitenkin massavoitto, joka näkyy fyysisissä ominaisuuksissa.

Tässä vertailu tiiliseinään alkaa menettää merkityksensä. Edellä esitetyn mukaan tiilien sisällä olevien linkkien on oltava vahvempia kuin niiden ja sementin väliset yhteydet. Seinä kokonaisuudessaan on kuitenkin jäykempi ja kestävämpi sen suuren massan vuoksi.

Esimerkkien osassa selitetään jotain vastaavaa, mutta sokerilla.

Se liittyy exergonisiin reaktioihin

Jos endergoniset reaktiot eivät ole spontaania, miten ne tapahtuvat luonnossa? Vastaus johtuu siitä, että se on kytketty muihin reaktioihin, jotka ovat melko spontaaneja (exergonic) ja jotka edistävät jotenkin niiden kehitystä.

Seuraava kemiallinen yhtälö edustaa tätä pistettä:

A + B => C (endergoninen reaktio)

C + D => E (ekserginen reaktio)

Ensimmäinen reaktio ei ole spontaani, joten luonnollisesti se ei voinut tapahtua. C: n tuotanto mahdollistaa kuitenkin toisen reaktion, joka on peräisin E: stä.

Gibbs-vapaan energian lisääminen kahdelle reaktiolle, ΔG1 ja AG2, tulos on pienempi kuin nolla (ΔG<0), entonces el sistema presentará un incremento de la entropía y por lo tanto será espontáneo.

Jos C ei reagoinut D: n kanssa, A ei koskaan voinut muodostaa sitä, koska energiaa ei kompensoitu (kuten rahan ollessa tiiliseinällä). Sanotaan sitten, että C ja D "vetävät" A ja B reagoimaan, vaikka se on endergoninen reaktio.

esimerkit

fotosynteesi

Kasvit käyttävät aurinkoenergiaa hiilihydraattien ja hapen muodostamiseen hiilidioksidista ja vedestä. CO2 ja O2, pienet molekyylit, joissa on voimakkaita sidoksia, jotka muodostavat sokereita, rengasrakenteista, jotka ovat raskaampia, kiinteämpiä ja sulavat noin 186 ° C: n lämpötilassa.

Huomaa, että C-C-, C-H- ja C-O-sidokset ovat heikompia kuin O = C = O ja O = O. Ja yksikkö sokeria, kasvi voi syntetisoida polysakkarideja, kuten selluloosaa.

Biomolekyylien ja makromolekyylien synteesi

Endergoniset reaktiot ovat osa anabolisia prosesseja. Kuten hiilihydraatit, muut biomolekyylit, kuten proteiinit ja lipidit, vaativat monimutkaisia ​​mekanismeja, joita ilman niitä ja kytkemistä ATP: n hydrolyysireaktioon ei voitu esiintyä.

Myös metaboliset prosessit, kuten soluhengitys, ionien diffuusio solukalvojen läpi ja hapen kuljetus verenkierron kautta, ovat esimerkkejä endergonisista reaktioista.

Timanttien ja raskaiden raakayhdisteiden muodostuminen

Timantit vaativat valtavia paineita ja lämpötiloja, jotta niiden komponentit voidaan tiivistää kiteiseen kiinteään aineeseen.

Jotkut kiteytymiset ovat kuitenkin spontaaneja, vaikka ne esiintyvät hyvin hitailla nopeuksilla (spontaanisuus ei ole suhteessa reaktion kinetiikkaan).

Lopuksi pelkästään raakaöljy edustaa endergonisten reaktioiden, erityisesti raskas hiilivetyjen tai makromolekyylien tuotetta, jota kutsutaan asfalteeneiksi..

Niiden rakenteet ovat hyvin monimutkaisia, ja niiden synteesi vaatii pitkää aikaa (miljoonia vuosia), lämpöä ja bakteereja.

viittaukset

  1. QuimiTube. (2014). Endergoniset ja exergoniset reaktiot. Haettu osoitteesta: quimitube.com
  2. Khan Academy. (2018). Vapaa energia Haettu osoitteesta: www.khanacademy.org
  3. Biologian sanakirja. (2017). Endergonisen reaktion määritelmä. Haettu osoitteesta: biologydictionary.net
  4. Lougee, Mary. (18. toukokuuta 2018). Mikä on Endergonic-reaktio? Sciencing. Haettu osoitteesta: sciencing.com
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22. kesäkuuta 2018). Endergonic vs Exergonic (esimerkkien kanssa). Haettu osoitteesta thinkco.com
  6. Arrington D. (2018). Endergonic-reaktio: määritelmä ja esimerkit. Tutkimus. Haettu osoitteesta study.com
  7. Audersirk Byers. (2009). Elämä maapallolla Mikä on energia? [PDF]. Haettu osoitteesta: hhh.gavilan.edu