Характеристики эндергонических реакций, примеры

эндергоническая реакция это тот, который не может пройти самопроизвольно, а также требует большого запаса энергии. В химии эта энергия обычно калорийна. Наиболее известными среди всех эндергонических реакций являются эндотермические реакции, то есть те, которые поглощают тепло для производства.

Почему не все реакции спонтанны? Потому что они идут в гору по законам термодинамики: они потребляют энергию, а системы, образованные вовлеченными видами, уменьшают свою энтропию; то есть для химических целей они становятся молекулярно более упорядоченными.

Строительство кирпичной стены является примером эндергонической реакции. Кирпичи сами по себе недостаточно компактны для образования твердого тела. Это связано с тем, что нет прироста энергии, который способствует их объединениям (что отражается также в их возможных низких межмолекулярных взаимодействиях).

Итак, чтобы построить стену, вам нужен цемент и рабочая сила. Это энергия, и несуществующая реакция (стена не будет построена автоматически) становится возможной, если воспринимается энергетическая выгода (экономическая, в случае стены).

Если нет никакой пользы, стена разрушится до любого беспокойства, и ее кирпичи никогда не будут скреплены. То же самое касается многих химических соединений, чьи строительные блоки не могут спонтанно объединяться.

индекс

• 1 Характеристики эндергонической реакции
  • 1.1 Увеличить свободную энергию системы
  • 1.2 Связи их продуктов слабее
  • 1.3 Это связано с экзергоническими реакциями
• 2 примера
  • 2.1 Фотосинтез
  • 2.2 Синтез биомолекул и макромолекул
  • 2.3 Образование алмазов и тяжелых неочищенных соединений
• 3 Ссылки

Характеристики эндергонической реакции

Что если стена может быть построена спонтанно? Для этого взаимодействия между кирпичами должны быть очень прочными и стабильными, настолько, чтобы цемент или человек, который их заказывает, не понадобился; в то время как кирпичная стена, хотя и является стойкой, это укрепленный цемент, который удерживает их вместе, а не должным образом материал кирпичей.

Поэтому первыми характеристиками эндергонической реакции являются:

-Это не спонтанно

-Поглощает тепло (или другой вид энергии)

И почему он поглощает энергию? Потому что их продукты имеют больше энергии, чем реагенты, участвующие в реакции. Выше может быть представлено с помощью следующего уравнения:

ΔG = G_{производить}-G_{реагенты}

Где ΔG - изменение свободной энергии Гиббса. Как г_{продукт} больше (потому что это более энергично), чем G_{реагенты}, вычитание должно быть больше нуля (ΔG> 0). Следующее изображение суммирует то, что только что было объяснено:

Обратите внимание на разницу между энергетическими состояниями между продуктами и реагентами (фиолетовая линия). Следовательно, реагенты не превращаются в продукты (A + B => C), если сначала не происходит поглощение тепла..

Увеличить свободную энергию системы

С каждой эндергонической реакцией связано увеличение свободной энергии Гиббса системы. Если для определенной реакции ΔG> 0 соблюдается, то это не будет спонтанным и потребует проведения электропитания.

Как математически узнать, является ли реакция эндергоникой или нет? Применяя следующее уравнение:

ΔG = ΔH-TΔS

Где ΔH - энтальпия реакции, то есть полная энергия, выделенная или поглощенная; ΔS - изменение энтропии, а Т - температура. Коэффициент TΔS - это потеря энергии, не используемая при расширении или упорядочении молекул в фазе (твердой, жидкой или газовой).

Таким образом, ΔG - это энергия, которую система может использовать для выполнения работы. Поскольку ΔG имеет положительный знак для эндергонической реакции, энергия или работа должны быть приложены к системе (реагентам) для получения продуктов..

Затем, зная значения ΔH (положительные для эндотермической реакции и отрицательные для экзотермической реакции) и TΔS, мы можем узнать, является ли реакция эндергонической. Это означает, что даже если реакция эндотермическая, нет это обязательно эндергонизм.

Ледяной куб

Например, кубик льда тает в жидкой воде, поглощая тепло, что помогает отделить его молекулы; тем не менее, процесс является спонтанным, и, следовательно, это не эндергоническая реакция.

А как насчет ситуации, когда вы хотите растопить лед при температуре значительно ниже -100ºC? В этом случае член T ΔS уравнения свободной энергии становится малым по сравнению с ΔH (поскольку T уменьшается), и в результате ΔG будет иметь положительное значение.

Другими словами: таяние льда при температуре ниже -100ºC является эндергоническим процессом и не является самопроизвольным. Аналогичным случаем является замерзание воды при температуре около 50ºC, что не происходит самопроизвольно.

Связи их продуктов слабее

Другой важной характеристикой, также связанной с ΔG, является энергия новых связей. Связи образующихся продуктов слабее, чем у реагентов. Однако уменьшение прочности звеньев компенсируется увеличением массы, что отражается на физических свойствах.

Здесь сравнение с кирпичной стеной начинает терять смысл. Согласно вышесказанному, связи внутри кирпичей должны быть прочнее, чем между ними и цементом. Однако стена в целом более жесткая и прочная из-за большей массы.

В разделе примеров объясню что-то похожее но с сахаром.

Это связано с экзергоническими реакциями

Если эндергонические реакции не являются спонтанными, как они происходят в природе? Ответ объясняется связью с другими реакциями, которые являются довольно спонтанными (экзергонными) и которые в некотором роде способствуют их развитию.

Например, следующее химическое уравнение представляет эту точку:

A + B => C (эндергоническая реакция)

C + D => E (экзергоническая реакция)

Первая реакция не является спонтанной, поэтому, естественно, это не могло произойти. Тем не менее, производство С позволяет второй реакции происходить, инициируя Е.

Добавляя свободные энергии Гиббса для двух реакций, ΔG₁ и ΔG₂, с результатом меньше нуля (ΔG<0), entonces el sistema presentará un incremento de la entropía y por lo tanto será espontáneo.

Если C не реагирует с D, A никогда не сможет сформировать его, потому что не было никакой компенсации энергии (как в случае денег с кирпичной стеной). Тогда говорят, что C и D "тянут" A и B, чтобы среагировать, даже если это эндергоническая реакция..

примеров

фотосинтез

Растения используют солнечную энергию для создания углеводов и кислорода из углекислого газа и воды. КО₂ и O₂, маленькие молекулы с сильными связями, образующие сахара, из кольцевых структур, которые тяжелее, прочнее и плавятся при температуре около 186ºC.

Обратите внимание, что связи C-C, C-H и C-O слабее, чем связи O = C = O и O = O. А из единицы сахара растение может синтезировать полисахариды, такие как целлюлоза.

Синтез биомолекул и макромолекул

Эндергонические реакции являются частью анаболических процессов. Как и углеводы, другие биомолекулы, такие как белки и липиды, требуют сложных механизмов, которые без них и в сочетании с реакцией гидролиза АТФ не могли бы существовать..

Кроме того, метаболические процессы, такие как клеточное дыхание, диффузия ионов через клеточные мембраны и транспорт кислорода через кровоток, являются примерами эндергонических реакций..

Образование алмазов и тяжелых неочищенных соединений

Алмазы требуют огромных давлений и температур, чтобы их компоненты могли быть уплотнены в кристаллическое твердое вещество.

Тем не менее, некоторые кристаллизации являются спонтанными, хотя они происходят с очень медленными скоростями (спонтанность не имеет отношения к кинетике реакции).

Наконец, только сырая нефть представляет собой продукт эндергонических реакций, особенно тяжелых углеводородов или макромолекул, называемых асфальтенами..

Их структуры очень сложны, и для их синтеза требуется длительное время (миллионы лет), тепло и бактериальное действие.

ссылки

1. QuimiTube. (2014). Эндергонические и эксергонические реакции. Получено с: quimitube.com
2. Ханская академия. (2018). Свободная энергия Получено с: www.khanacademy.org
3. Биологический словарь. (2017). Определение эндергонической реакции. Получено с: biologydictionary.net
4. Лужи, Мэри. (18 мая 2018 г.) Что такое эндергоническая реакция? Sciencing. Получено от: sciencing.com
5. Хельменстин, Анна Мари, доктор философии (22 июня 2018 г.) Endergonic против Exergonic (с примерами). Получено с: мысли
6. Аррингтон Д. (2018). Эндергоническая реакция: определение и примеры. Исследование. Получено с: study.com
7. Audersirk Byers. (2009). Жизнь на Земле Что такое энергия? [PDF]. Получено от: hhh.gavilan.edu