EEN exergonische reactie Het komt spontaan voor en gaat in het algemeen gepaard met het vrijkomen van energie, hetzij in de vorm van warmte, licht of geluid. Wanneer warmte vrijkomt, wordt er gezegd dat we te maken hebben met een exotherme en exergonische reactie.
Dat is de reden waarom de termen 'exotherm' en 'exergonisch' door elkaar worden gehaald en ten onrechte als synoniemen worden behandeld. Dit komt omdat veel exotherme reacties ook exergonisch zijn. Daarom, als een grote afgifte van warmte en licht wordt waargenomen, zoals veroorzaakt door het aansteken van een vuur, kan worden aangenomen dat het bestaat uit een exergonische reactie.
De vrijkomende energie kan echter onopgemerkt blijven en is misschien niet zo verrassend. Een vloeibaar medium kan bijvoorbeeld iets opwarmen en toch het resultaat zijn van een exergonische reactie. Bij sommige exergonische reacties die te langzaam verlopen, wordt zelfs niet de kleinste temperatuurstijging waargenomen.
Het centrale en kenmerkende punt van dit soort thermodynamische reacties is de afname van de Gibbs-vrije energie in de producten ten opzichte van de reactanten, wat zich vertaalt in spontaniteit..
Artikel index
Het belangrijkste kenmerk van een exergonische reactie is dat de producten lagere Gibss-vrije energieën hebben dan die van de reactanten of reactanten (bovenste afbeelding). Dit feit wordt meestal geassocieerd met het feit dat de producten chemisch stabieler zijn, met sterkere bindingen, meer dynamische structuren of meer "comfortabele" omstandigheden..
Daarom is dit energieverschil, ΔG, negatief (ΔG < 0). Al ser negativa, la reacción en teoría debe ser espontánea. Sin embargo, otros factores también definen dicha espontaneidad, como lo son la energía de activación (la altura de la colina), la temperatura, y los cambios de entalpía y entropía.
Al deze variabelen, die reageren op de aard van het betreffende fenomeen of de chemische reactie, maken het mogelijk om te bepalen of een reactie al dan niet exergonisch zal zijn. En het zal ook duidelijk zijn dat het niet per se een exotherme reactie hoeft te zijn..
Wanneer de activeringsenergie erg hoog is, hebben de reactanten de hulp van een katalysator nodig om de energiebarrière te verlagen. Daarom zijn er exergonische reacties die optreden bij zeer lage snelheden, of die überhaupt helemaal niet voorkomen..
De volgende wiskundige uitdrukking omvat het bovengenoemde:
ΔG = ΔH - TΔS
De ΔH-term is positief als het een endotherme reactie is, en negatief als het exotherm is. Als we willen dat ΔG negatief is, moet de term TΔS erg groot en positief zijn, zodat bij aftrekken van ΔH het resultaat van de bewerking ook negatief is.
Daarom, en dit is een ander speciaal kenmerk van exergonische reacties: ze brengen een grote verandering in de entropie van het systeem met zich mee.
Dus, rekening houdend met alle termen, kunnen we aanwezig zijn voor een exergonische reactie, maar tegelijkertijd endotherm; dat wil zeggen, met positieve ΔH, een zeer hoge temperatuur of een grote entropieverandering.
De meeste exergonische reacties zijn ook exotherm, want als ΔH negatief is, en door een andere term af te trekken die nog negatiever is, hebben we bijgevolg een ΔG met een negatieve waarde; tenzij TΔS negatief is (entropie neemt af), en daarom zou de exotherme reactie endergon worden (niet spontaan).
Het is belangrijk om te benadrukken dat de spontaniteit van een reactie (of deze nu exergonisch is of niet) enorm afhankelijk is van thermodynamische omstandigheden; terwijl de snelheid waarmee het passeert, te wijten is aan kinetische factoren.
Van wat er is gezegd, is al bekend dat een exergonische reactie spontaan is, of deze nu exotherm is of niet. Een verbinding kan bijvoorbeeld worden opgelost in water door deze samen met de houder af te koelen. Dit oplossingsproces is endotherm, maar wanneer het spontaan plaatsvindt, wordt gezegd dat het exergonisch is.
Er zijn "meer exergonische" reacties dan andere. Houd de volgende uitdrukking weer bij de hand om dit te achterhalen:
ΔG = ΔH - TΔS
De meest exergonische reacties zijn die welke spontaan optreden bij alle temperaturen. Dat wil zeggen, ongeacht de waarde van T in de vorige uitdrukking, ΔH is negatief en ΔS positief (ΔH < 0 y ΔS > 0). Het zijn dus zeer exotherme reacties, wat niet in tegenspraak is met het oorspronkelijke idee.
Evenzo kunnen er exotherme reacties zijn waarbij de entropie van het systeem afneemt (ΔS < 0); tal como sucede en la síntesis de macromoléculas o polímeros. En este caso, son reacciones exergónicas solamente a bajas temperaturas, ya que de lo contrario el término TΔS sería muy grande y negativo.
Aan de andere kant zijn er reacties die alleen spontaan zijn bij hoge temperaturen: wanneer ΔH positief is en ΔS positief (ΔH> 0 en ΔS> 0). We hebben het over endotherme reacties. Dat is de reden waarom temperatuurdalingen spontaan kunnen optreden, omdat ze een toename van entropie met zich meebrengen..
Ondertussen zijn er reacties die helemaal niet exergonisch zijn: wanneer ΔH en ΔS positieve waarden hebben. In dit geval, ongeacht de temperatuur, zal de reactie nooit spontaan plaatsvinden. We spreken dus van een niet-spontane endergonische reactie.
Chemie wordt meestal gekenmerkt door explosief en helder te zijn, dus wordt aangenomen dat de meeste reacties exotherm en exergonisch zijn.
Exergonische reacties zijn de verbranding van alkanen, olefinen, aromatische koolwaterstoffen, suikers, enz..
Evenzo zijn metaaloxidaties exergonisch, hoewel ze langzamer plaatsvinden..
Er zijn echter andere processen, subtieler, die ook exergonisch en erg belangrijk zijn: de katabole reacties van ons metabolisme. Hier worden macromoleculen afgebroken die fungeren als energiereservoirs, die zichzelf vrijgeven in de vorm van warmte en ATP, waardoor het lichaam veel van zijn functies vervult..
De meest karakteristieke van deze reacties is cellulaire ademhaling, in tegenstelling tot fotosynthese, waarbij koolhydraten worden 'verbrand' met zuurstof om ze om te zetten in kleine moleculen (COtwee en HtweeO) en energie.
Naast andere exergonische reacties hebben we de explosieve ontleding van stikstof-trijodide, NI3de toevoeging van alkalimetalen aan water, gevolgd door een explosie; polymeersynthese van geëthoxyleerde harsen; zuur-base-neutralisaties in waterige oplossing; en chemoluminescente reacties.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.