Ciri-ciri reaksi endergonik, contohnya



Satu reaksi endergonik ia adalah yang tidak boleh lulus secara spontan, dan juga memerlukan tenaga yang tinggi. Dalam kimia, tenaga ini biasanya kalori. Yang paling dikenali di antara semua reaksi endergonik adalah reaksi endotermik, iaitu, yang menyerap haba untuk menghasilkan.

Kenapa tidak semua reaksi spontan? Kerana mereka naik ke undang-undang termodinamik: mereka menggunakan tenaga dan sistem yang dibentuk oleh spesies yang terlibat mengurangkan entropi mereka; iaitu, untuk tujuan kimia, mereka menjadi lebih molekul yang diperintahkan.

Membina tembok bata adalah contoh reaksi endergonik. Batu bata sahaja tidak cukup padat untuk membentuk badan yang padat. Ini kerana tiada keuntungan tenaga yang mempromosikan kesatuan mereka (yang juga dapat dilihat dalam interaksi antara intermolecular yang rendah).

Jadi, untuk membina dinding anda memerlukan simen dan tenaga kerja. Ini adalah tenaga, dan reaksi bukan spontan (dinding tidak akan dibina secara automatik) menjadi mungkin jika manfaat tenaga dirasakan (ekonomi, dalam hal dinding).

Sekiranya tidak ada manfaat, dinding akan runtuh sebelum sebarang gangguan, dan batu-batu batanya tidak boleh ditahan bersama. Begitu juga dengan banyak sebatian kimia, yang blok bangunannya tidak boleh bersatu secara spontan.

Indeks

  • 1 Ciri-ciri tindak balas endergonik
    • 1.1 Meningkatkan tenaga bebas sistem
    • 1.2 Pautan produk mereka lebih lemah
    • 1.3 Ia digabungkan dengan tindak balas exergonik
  • 2 Contoh
    • 2.1 Photosynthesis
    • 2.2 Sintesis biomolekul dan makromolekul
    • 2.3 Pembentukan berlian dan sebatian kasar berat
  • 3 Rujukan

Ciri-ciri tindak balas endergonik

Bagaimana jika dinding boleh dibina secara spontan? Untuk ini, interaksi antara bata mesti sangat kuat dan stabil, sehingga simen atau orang yang memerintahkannya tidak diperlukan; sementara dinding bata, sementara ia tahan, ia adalah simen keras yang memegang mereka bersama-sama dan tidak betul bahan batu bata.

Oleh itu, ciri-ciri pertama tindak balas endergonik adalah:

-Ia tidak spontan

-Menyerap haba (atau jenis tenaga lain)

Dan mengapa ia menyerap tenaga? Kerana produk mereka mempunyai lebih banyak tenaga daripada reaktan yang terlibat dalam tindak balas. Di atas boleh ditunjukkan dengan persamaan berikut:

ΔG = GProduk-GReagen

Di mana ΔG ialah perubahan tenaga bebas Gibbs. Sebagai GProduk adalah lebih besar (kerana ia lebih bertenaga) daripada GReagen, penolakan mestilah lebih besar daripada sifar (ΔG> 0). Imej berikut merumuskan apa yang telah dijelaskan:

Perhatikan perbezaan antara keadaan tenaga antara produk dan reagen (garis ungu). Oleh itu, reaktan tidak berubah menjadi produk (A + B => C) jika tidak ada penyerapan haba pada mulanya.

Meningkatkan tenaga bebas sistem

Setiap reaksi endergonik mempunyai peningkatan yang berkaitan dengan tenaga bebas Gibbs sistem. Jika, untuk reaksi tertentu, ΔG> 0 dipenuhi, maka ia tidak akan menjadi spontan dan akan memerlukan bekalan kuasa untuk dilaksanakan.

Bagaimana untuk mengetahui secara matematik jika reaksi adalah atau tidak endergónica? Memohon persamaan berikut:

ΔG = ΔH-TΔS

Di mana ΔH adalah entalpi tindak balas, iaitu, jumlah tenaga yang dikeluarkan atau diserap; ΔS ialah perubahan entropi, dan suhu T. Faktor TΔS adalah kehilangan tenaga yang tidak digunakan dalam pengembangan atau pesanan molekul dalam fasa (pepejal, cecair atau gas).

Jadi, ΔG adalah tenaga yang boleh digunakan oleh sistem untuk melaksanakan tugas. Oleh kerana ΔG mempunyai tanda positif untuk reaksi endergonik, tenaga atau kerja mesti digunakan untuk sistem (reagen) untuk mendapatkan produk.

Kemudian, mengetahui nilai-nilai ΔH (positif, untuk reaksi endotermik, dan negatif, untuk tindak balas eksotermik), dan TΔS, kita dapat mengetahui jika tindak balasnya adalah endergonik. Ini bermakna, walaupun reaksi adalah endothermic, tidak ia semestinya endergonik.

Kubus ais

Sebagai contoh, kiub ais mencairkan air cair menyerap haba, yang membantu memisahkan molekulnya; Walau bagaimanapun, proses itu spontan, dan oleh itu, ia bukan tindak balas endergonik.

Dan bagaimana dengan keadaan di mana anda mahu mencairkan ais pada suhu yang jauh di bawah -100ºC? Dalam kes ini, istilah TΔS persamaan tenaga bebas menjadi kecil berbanding ΔH (kerana T menurun), dan sebagai akibatnya, ΔG akan mempunyai nilai positif.

Dalam erti kata lain: lebur ais di bawah -100ºC adalah proses endergonik, dan ia tidak spontan. Kes yang sama adalah untuk membekukan air sekitar 50ºC, yang tidak berlaku secara spontan.

Pautan produk mereka lebih lemah

Satu lagi ciri penting, juga berkaitan dengan ΔG, adalah tenaga ikatan baru. Pautan produk yang terbentuk adalah lebih lemah berbanding dengan reagen. Walau bagaimanapun, pengurangan kekuatan pautan dikompensasi oleh keuntungan massa, yang dicerminkan dalam sifat fizikal.

Di sini perbandingan dengan dinding bata mula kehilangan makna. Mengikut yang di atas, pautan di dalam batu bata mesti lebih kuat daripada yang ada di antara mereka dan simen. Walau bagaimanapun, dinding secara keseluruhannya lebih tegar dan tahan kerana jisim yang lebih besar.

Dalam bahagian contoh akan menjelaskan sesuatu yang serupa tetapi dengan gula.

Ia digabungkan dengan tindak balas exergonik

Jika reaksi endergon tidak spontan, bagaimanakah ia berlaku? Jawapannya adalah kerana gandingan dengan tindak balas lain yang agak spontan (exergonic) dan bahawa dalam beberapa cara mempromosikan pembangunan mereka.

Sebagai contoh, persamaan kimia berikut mewakili perkara ini:

A + B => C (reaksi endergonik)

C + D => E (reaksi exergonik)

Reaksi pertama tidak spontan, jadi secara semula jadi ia tidak boleh berlaku. Walau bagaimanapun, pengeluaran C membolehkan tindak balas kedua berlaku, yang berasal dari E.

Menambah tenaga bebas Gibbs untuk dua tindak balas, ΔG1 dan ΔG2, dengan hasil kurang daripada sifar (ΔG<0), entonces el sistema presentará un incremento de la entropía y por lo tanto será espontáneo.

Jika C tidak bertindak balas dengan D, A tidak dapat membentuknya, kerana tidak ada pampasan tenaga (seperti dalam kes wang dengan tembok bata). Dikatakan kemudian bahawa C dan D "tarik" A dan B untuk bertindak balas, walaupun ia adalah reaksi endergonik.

Contohnya

Fotosintesis

Tumbuhan menggunakan tenaga solar untuk menghasilkan karbohidrat dan oksigen daripada karbon dioksida dan air. CO2 dan O2, molekul kecil dengan ikatan kuat, bentuk gula, struktur cincin, yang lebih berat, lebih padat, dan cair pada suhu sekitar 186ºC.

Perhatikan bahawa bon C-C, C-H dan C-O lebih lemah berbanding dengan O = C = O dan O = O. Dan dari satu unit gula, tumbuhan boleh mensintesis polisakarida, seperti selulosa.

Sintesis biomolekul dan makromolekul

Reaksi endergon adalah sebahagian daripada proses anabolik. Seperti karbohidrat, biomolekul lain, seperti protein, dan lipid, memerlukan mekanisme yang kompleks tanpa mereka, dan gandingan dengan reaksi hidrolisis ATP, tidak dapat wujud.

Juga, proses metabolik seperti pernafasan sel, penyebaran ion melalui membran sel, dan pengangkutan oksigen melalui aliran darah adalah contoh tindak balas endergonik.

Pembentukan berlian dan sebatian mentah berat

Berlian memerlukan tekanan dan suhu yang sangat besar, supaya komponen mereka dapat dipadatkan dalam pepejal kristal.

Walau bagaimanapun, sesetengah kristalisasi adalah spontan, walaupun ia berlaku pada kelajuan yang sangat perlahan (spontan tidak mempunyai kaitan dengan kinetik reaksi).

Akhirnya, minyak mentah sahaja merupakan produk reaksi endergonik, terutamanya hidrokarbon berat atau makromolekul yang dipanggil asphaltenes..

Struktur mereka sangat kompleks, dan sintesis mereka memerlukan masa yang lama (berjuta-juta tahun), panas dan tindakan bakteria.

Rujukan

  1. QuimiTube. (2014). Reaksi Endergonic dan exergonik. Diperolehi daripada: quimitube.com
  2. Khan Academy. (2018). Tenaga percuma Diperolehi daripada: www.khanacademy.org
  3. Kamus Biologi. (2017). Definisi tindak balas endergonik. Diperolehi daripada: biologydictionary.net
  4. Lougee, Mary. (18 Mei 2018). Apakah reaksi Endergonic? Saintifik. Diperolehi daripada: sciencing.com
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 Jun, 2018). Endergonic vs. Exergonic (Dengan Contoh). Diperolehi daripada: thoughtco.com
  6. Arrington D. (2018). Reaksi endergonik: definisi & contoh. Kajian. Diperolehi daripada: study.com
  7. Audersirk Byers. (2009). Kehidupan di Bumi Apakah Tenaga? [PDF] Diperolehi daripada: hhh.gavilan.edu