Endergonische reactiekarakteristieken, voorbeelden

4754
David Holt

EEN endergonische reactie Het kan niet spontaan gebeuren en vereist ook een hoge energietoevoer. In de chemie is deze energie over het algemeen calorisch. De bekendste van alle endergonische reacties zijn endotherme reacties, dat wil zeggen de reacties die warmte absorberen.

Waarom zijn niet alle reacties spontaan? Omdat ze bergopwaarts gaan volgens de wetten van de thermodynamica: ze verbruiken energie en de systemen gevormd door de betrokken soorten verminderen hun entropie; dat wil zeggen dat ze voor chemische doeleinden moleculair geordend worden.

Bron: Pxhere

Het bouwen van een bakstenen muur is een voorbeeld van een endergonische reactie. Stenen alleen zijn niet compact genoeg om een ​​stevig lichaam te vormen. Dit komt omdat er geen energiewinst is die hun vakbonden bevordert (ook weerspiegeld in hun mogelijke lage intermoleculaire interacties).

Dus om de muur te bouwen heb je cement en arbeidskrachten nodig. Dit is energie en de niet-spontane reactie (de muur wordt niet automatisch gebouwd) wordt mogelijk als er een energievoordeel wordt waargenomen (economisch, in het geval van de muur).

Als er geen voordeel is, zal de muur bij elke verstoring instorten en zullen de stenen nooit bij elkaar kunnen blijven. Hetzelfde geldt voor veel chemische verbindingen, waarvan de bouwstenen niet spontaan kunnen samenkomen..

Artikel index

  • 1 Kenmerken van een endergonische reactie
    • 1.1 Verhoogt de vrije energie van het systeem
    • 1.2 Uw productlinks zijn zwakker
    • 1.3 Het gaat gepaard met exergonische reacties
  • 2 voorbeelden
    • 2.1 Fotosynthese
    • 2.2 Synthese van biomoleculen en macromoleculen
    • 2.3 De vorming van diamanten en zware verbindingen uit ruwe olie
  • 3 referenties

Kenmerken van een endergonische reactie

Wat als de muur spontaan kan worden gebouwd? Hiervoor moeten de interacties tussen de stenen erg sterk en stabiel zijn, zo erg zelfs dat geen cement of een persoon ze hoeft te bestellen; terwijl de bakstenen muur, hoewel hij resistent is, het geharde cement is dat ze bij elkaar houdt en niet goed het materiaal van de stenen.

Daarom zijn de eerste kenmerken van een endergonische reactie:

-Het is niet spontaan

-Absorbeert warmte (of andere energie)

En waarom neemt het energie op? Omdat zijn producten meer energie hebben dan de reactanten die bij de reactie betrokken zijn. Dit kan worden weergegeven door de volgende vergelijking:

AG = GProducten-GReagentia

Waar ΔG de verandering in Gibbs-vrije energie is. Net als GProduct is groter (omdat het energieker is) dan GReagentia, de aftrekking moet groter zijn dan nul (ΔG> 0). De volgende afbeelding vat verder samen wat zojuist is uitgelegd:

Bron: Gabriel Bolívar

Let op het verschil tussen de energietoestanden tussen de producten en de reactanten (paarse lijn). Daarom worden reactanten geen producten (A + B => C) als er niet eerst warmte wordt opgenomen..

Verhoogt de vrije energie van het systeem

Elke endergonische reactie wordt geassocieerd met een toename van de Gibbs-vrije energie van het systeem. Als voor een bepaalde reactie wordt voldaan aan ΔG> 0, dan zal het niet spontaan zijn en moet er een energietoevoer worden uitgevoerd.

Hoe wiskundig te weten of een reactie endergonisch is of niet? De volgende vergelijking toepassen:

ΔG = ΔH-TΔS

Waar ΔH de enthalpie van de reactie is, dat wil zeggen, de totale energie die wordt vrijgegeven of geabsorbeerd; ΔS is de entropieverandering en T is de temperatuur. De TΔS-factor is het energieverlies dat niet wordt gebruikt bij de uitzetting of rangschikking van de moleculen in een fase (vast, vloeibaar of gas).

AG is dus de energie die het systeem kan gebruiken om werk te doen. Omdat ΔG een positief teken heeft voor een endergonische reactie, moet energie of werk worden toegepast op het systeem (de reactanten) om de producten te verkrijgen.

Als je vervolgens de waarden van ΔH kent (positief, voor een endotherme reactie en negatief, voor een exotherme reactie), en TΔS, is het mogelijk om te weten of de reactie endergonisch is. Dit betekent dat ook al is een reactie endotherm, niet het is noodzakelijk endergonisch.

Het ijsblokje

Een ijsblokje smelt bijvoorbeeld in vloeibaar water en absorbeert warmte, wat helpt bij het scheiden van de moleculen; het proces is echter spontaan en daarom is het geen endergonische reactie.

En hoe zit het met de situatie waarin je het ijs wilt smelten bij een temperatuur ver onder de -100ºC? In dit geval wordt de TΔS-term in de vrije energievergelijking klein vergeleken met ΔH (omdat T afneemt), en als resultaat zal ΔG een positieve waarde hebben.

Met andere woorden: smeltend ijs onder de -100ºC is een endergonisch proces, en het is niet spontaan. Een soortgelijk geval is het bevriezen van het water rond de 50 ° C, wat niet spontaan gebeurt..

Uw productlinks zijn zwakker

Een ander belangrijk kenmerk, ook gerelateerd aan ΔG, is de energie van de nieuwe bindingen. De bindingen van de gevormde producten zijn zwakker dan die van de reactanten. De afname van de sterkte van de bindingen wordt echter gecompenseerd door een toename in massa, wat tot uiting komt in de fysische eigenschappen.

Hier begint de vergelijking met de bakstenen muur betekenis te verliezen. Volgens het bovenstaande moeten de verbindingen in de stenen sterker zijn dan die tussen hen en het cement. De muur als geheel is echter stijver en resistenter vanwege zijn grotere massa..

Iets soortgelijks zal worden uitgelegd in de voorbeeldensectie, maar dan met suiker.

Het gaat gepaard met exergonische reacties

Als endergonische reacties niet spontaan zijn, hoe vinden ze dan plaats in de natuur? Het antwoord is te wijten aan de koppeling met andere reacties die vrij spontaan (exergonisch) zijn en die op de een of andere manier hun ontwikkeling bevorderen..

De volgende chemische vergelijking vertegenwoordigt bijvoorbeeld dit punt:

A + B => C (endergonische reactie)

C + D => E (exergonische reactie)

De eerste reactie is niet spontaan, dus het kan natuurlijk niet optreden. Door de productie van C kan echter de tweede reactie plaatsvinden, waardoor E ontstaat.

Optellen van de Gibbs-vrije energieën voor de twee reacties, AG1 en AGtwee, met een resultaat kleiner dan nul (ΔG<0), entonces el sistema presentará un incremento de la entropía y por lo tanto será espontáneo.

Als C niet zou reageren met D, zou A het nooit kunnen vormen, omdat er geen energiecompensatie is (zoals in het geval van geld met de bakstenen muur). Er wordt dan gezegd dat C en D A en B "trekken" om te reageren, ook al is het een endergonische reactie..

Voorbeelden

Bron: Max Pixel

Fotosynthese

Planten gebruiken zonne-energie om koolhydraten en zuurstof te maken uit kooldioxide en water. De COtwee metwee, kleine moleculen met sterke bindingen vormen suikers, met ringstructuren, die zwaarder en steviger zijn en smelten bij een temperatuur van ongeveer 186ºC..

Merk op dat de C-C-, C-H- en C-O-bindingen zwakker zijn dan die van O = C = O en O = O. En vanuit een suikereenheid kan de plant polysacchariden, zoals cellulose, synthetiseren.

Synthese van biomoleculen en macromoleculen

Endergonische reacties maken deel uit van anabole processen. Net als koolhydraten vereisen andere biomoleculen, zoals eiwitten en lipiden, complexe mechanismen die zonder hen en koppeling met de hydrolysereactie van ATP niet zouden kunnen bestaan.

Evenzo zijn metabolische processen zoals cellulaire ademhaling, de diffusie van ionen door celmembranen en het transport van zuurstof door de bloedbaan voorbeelden van endergonische reacties..

De vorming van diamanten en zware verbindingen uit ruwe olie

Diamanten vereisen enorme drukken en temperaturen, zodat hun componenten kunnen worden samengeperst tot een kristallijne vaste stof..

Sommige kristallisaties zijn echter spontaan, hoewel ze optreden bij zeer lage snelheden (spontaniteit heeft geen verband met de kinetiek van de reactie).

Ten slotte is ruwe olie zelf een product van endergonische reacties, vooral zware koolwaterstoffen of macromoleculen die asfaltenen worden genoemd..

Hun structuren zijn erg complex en hun synthese duurt lang (miljoenen jaren), hitte en bacteriële werking..

Referenties

  1. QuimiTube. (2014). Endergonische en exergonische reacties. Hersteld van: quimitube.com
  2. Khan Academy. (2018). Gratis energie. Hersteld van: es.khanacademy.org
  3. Biology Dictionary. (2017). Definitie van endergonische reactie. Hersteld van: biologydictionary.net
  4. Lougee, Mary. (18 mei 2018). Wat is een Endergonische reactie? Wetenschappelijk. Hersteld van: sciencing.com
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 juni 2018). Endergonic vs Exergonic (met voorbeelden). Hersteld van: thoughtco.com
  6. Arrington D. (2018). Endergonische reactie: definitie en voorbeelden. Studie. Hersteld van: study.com
  7. Audersirk Byers. (2009). Leven op aarde. Wat is energie? [Pdf]. Hersteld van: hhh.gavilan.edu

Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.