Endergoniske reaktionsegenskaber, eksempler



en endergonic reaktion Det er det, der ikke kan passere spontant, og kræver også en høj forsyning af energi. I kemi er denne energi normalt kalorisk. De mest kendte blandt alle endergoniske reaktioner er endoterme reaktioner, det vil sige dem der absorberer varme til at producere.

Hvorfor er ikke alle reaktioner spontane? Fordi de går op ad bakke til termodynamikloven: de bruger energi og de systemer, der er dannet af de involverede arter, formindsker deres entropi; det vil sige for kemiske formål bliver de molekylært mere ordnede.

At bygge en mur er et eksempel på en endergonic reaktion. Stenene alene er ikke kompakte nok til at danne en solid krop. Dette skyldes, at der ikke er nogen energiforøgelse, der fremmer deres fagforeninger (afspejler også i deres mulige lave intermolekylære interaktioner).

Så for at bygge væggen har du brug for cement og en arbejdsstyrke. Dette er energi, og den ikke-spontane reaktion (væggen vil ikke blive bygget automatisk) bliver mulig, hvis en energibesparelse opfattes (økonomisk, i tilfælde af væggen).

Hvis der ikke er nogen fordel, vil væggen falde sammen før enhver forstyrrelse, og dens mursten kan aldrig holdes sammen. Det samme gælder for mange kemiske forbindelser, hvis byggesten ikke kan forene spontant.

indeks

  • 1 Karakteristik af en endergonisk reaktion
    • 1.1 Forøg systemets frie energi
    • 1.2 Forbindelserne med deres produkter er svagere
    • 1.3 Det er kombineret med eksergoniske reaktioner
  • 2 Eksempler
    • 2.1 Fotosyntese
    • 2.2 Syntese af biomolekyler og makromolekyler
    • 2.3 Dannelsen af ​​diamanter og tunge råforbindelser
  • 3 referencer

Karakteristik af en endergonisk reaktion

Hvad hvis væggen kan bygges spontant? For dette skal samspillet mellem klodserne være meget stærke og stabile, så meget, at cement eller en person, der bestiller dem, ikke vil være nødvendig; mens mursten, mens den er modstandsdygtig, er den hærdede cement, der holder dem sammen og ikke korrekt murstenes materiale.

Derfor er de første karakteristika ved en endergonisk reaktion:

-Det er ikke spontant

-Absorberer varme (eller anden form for energi)

Og hvorfor absorberer den energi? Fordi deres produkter har mere energi end reaktanterne, der er involveret i reaktionen. Ovennævnte kan repræsenteres med følgende ligning:

ΔG = Gproducere-Greagenser

Hvor ΔG er ændringen af ​​Gibbs fri energi. Som Gprodukt er større (fordi det er mere energisk) end Greagenser, Subtraktionen skal være større end nul (ΔG> 0). Det følgende billede opsummerer det, der netop er blevet forklaret:

Bemærk forskellen mellem energistaterne mellem produkterne og reagenserne (lilla linje). Reaktanterne omdannes derfor ikke til produkter (A + B => C), hvis der først er nogen varmeabsorption.

Forøg systemets frie energi

Hver endergonisk reaktion har en tilhørende stigning i Gibbs fri energi i systemet. Hvis, for en bestemt reaktion, ΔG> 0 er opfyldt, vil det ikke være spontant og vil kræve en strømforsyning udført.

Hvordan kan man vide matematisk, hvis en reaktion er eller ikke er endergónica? Anvendelse af følgende ligning:

ΔG = ΔH-TΔS

Hvor ΔH er reaktionens entalpi, dvs. den totale energi frigivet eller absorberet; ΔS er entropiændringen, og T temperaturen. Faktoren TΔS er energitabet, der ikke anvendes til udvidelse eller bestilling af molekyler i en fase (fast, flydende eller gas).

Således er ΔG den energi, som systemet kan bruge til at udføre et job. Da ΔG har et positivt tegn på en endergonisk reaktion, skal energi eller arbejde påføres systemet (reagenser) for at opnå produkterne.

Derefter kan vi vide, om reaktionen er endergonisk, da vi ved værdierne af ΔH (positive, for en endoterm reaktion og negativ for en eksoterm reaktion) og TΔS. Dette betyder, at selvom en reaktion er endoterm, ingen det er nødvendigvis endergonic.

Isen terning

For eksempel smelter en isterning i flydende vandabsorberende varme, hvilket hjælper adskille dets molekyler; processen er imidlertid spontan, og derfor er det ikke en endergonisk reaktion.

Og hvad med den situation, hvor du vil smelte isen ved en temperatur langt under -100ºC? I dette tilfælde bliver udtrykket TΔS af den frie energikvation lille sammenlignet med ΔH (fordi T falder), og som følge heraf vil ΔG have en positiv værdi.

Med andre ord: smeltende is under -100ºC er en endergonisk proces, og det er ikke spontant. En lignende sag er at fryse vand omkring 50ºC, hvilket ikke sker spontant.

Lænkerne på deres produkter er svagere

En anden vigtig egenskab, der også er relateret til ΔG, er energien i de nye obligationer. Forbindelserne af de dannede produkter er svagere end de af reagenserne. Imidlertid kompenseres faldet i styrken af ​​forbindelserne med en masseforøgelse, hvilket afspejles i de fysiske egenskaber.

Her begynder sammenligningen med mursten at miste mening. Ifølge ovenstående skal forbindelserne inde i mursten være stærkere end dem mellem dem og cementet. Imidlertid er væggen som helhed mere stiv og resistent på grund af sin større masse.

I afsnittet af eksempler vil du forklare noget lignende, men med sukker.

Det er kombineret med eksergoniske reaktioner

Hvis de endergoniske reaktioner ikke er spontane, hvordan finder de sted i naturen? Svaret skyldes koblingen med andre reaktioner, der er ret spontane (exergoniske) og som på en eller anden måde fremmer deres udvikling.

For eksempel repræsenterer følgende kemiske ligning dette punkt:

A + B => C (endergonisk reaktion)

C + D => E (eksergonisk reaktion)

Den første reaktion er ikke spontan, så det kunne naturligvis ikke ske. Produktionen af ​​C tillader dog den anden reaktion at forekomme, med oprindelse E.

Tilføjelse af Gibbs frie energier til de to reaktioner, ΔG1 og ΔG2, med et resultat mindre end nul (ΔG<0), entonces el sistema presentará un incremento de la entropía y por lo tanto será espontáneo.

Hvis C ikke reagerede med D, kunne A aldrig danne det, fordi der ikke var nogen energikompensation (som i tilfælde af penge med mursten). Det siges så, at C og D "trækker" A og B for at reagere, selv om det er en endergonisk reaktion.

eksempler

fotosyntese

Planter bruger solenergi til at skabe kulhydrater og ilt fra kuldioxid og vand. CO2 og o2, små molekyler med stærke bindinger, form sukkerarter, af ringstrukturer, som er tyngre, mere faste og smelter ved en temperatur omkring 186ºC.

Bemærk, at C-C-, C-H- og C-O-bindingerne er svagere end de af O = C = O og O = O. Og fra en sukker enhed kan planten syntetisere polysaccharider, såsom cellulose.

Syntese af biomolekyler og makromolekyler

Endergoniske reaktioner er en del af anabole processer. Ligesom kulhydrater kræver andre biomolekyler, såsom proteiner og lipider, komplekse mekanismer, der uden dem og kobling med hydrolysereaktionen af ​​ATP ikke kunne eksistere.

Også metaboliske processer som cellulær respiration, diffusion af ioner gennem cellemembraner og transport af ilt gennem blodbanen er eksempler på endergoniske reaktioner.

Dannelsen af ​​diamanter og tunge råstoffer

Diamanter kræver enorme tryk og temperaturer, så deres komponenter kan komprimeres i et krystallinsk faststof.

Imidlertid er nogle krystalliseringer spontane, selv om de forekommer ved meget lave hastigheder (spontanitet har ingen relation til reaktionens kinetik).

Endelig repræsenterer råolie alene et produkt af endergoniske reaktioner, især tunge carbonhydrider eller makromolekyler kaldet asfaltener..

Deres strukturer er meget komplekse, og syntesen af ​​dem kræver lang tid (millioner af år), varme og bakteriehandling.

referencer

  1. QuimiTube. (2014). Endergoniske og eksergoniske reaktioner. Hentet fra: quimitube.com
  2. Khan Academy. (2018). Fri energi Hentet fra: www.khanacademy.org
  3. Biologi ordbog. (2017). Definition af endergonisk reaktion. Hentet fra: biologydictionary.net
  4. Lougee, Mary. (18. maj 2018). Hvad er en endergonisk reaktion? Sciencing. Hentet fra: sciencing.com
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22. juni 2018). Endergonic vs Exergonic (med eksempler). Hentet fra: thoughtco.com
  6. Arrington D. (2018). Endergonic reaktion: definition og eksempler. Undersøgelse. Hentet fra: study.com
  7. Audersirk Byers. (2009). Livet på jorden Hvad er energi? [PDF]. Hentet fra: hhh.gavilan.edu