Endergonische reactiekarakteristieken, voorbeelden

een endergonische reactie het is degene die niet spontaan kan passeren en die ook een grote hoeveelheid energie nodig heeft. In de chemie is deze energie meestal calorieën. De meest bekende van alle endergonische reacties zijn endotherme reacties, dat wil zeggen die warmte absorberen om te produceren.

Waarom zijn niet alle reacties spontaan? Omdat ze omhoog gaan naar de wetten van de thermodynamica: ze verbruiken energie en de systemen die door de betrokken soort worden gevormd verminderen hun entropie; dat wil zeggen dat ze voor chemische doeleinden moleculair geordender worden.

Een bakstenen muur bouwen is een voorbeeld van een endergische reactie. De stenen alleen zijn niet voldoende compact om een ​​solide 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 een personeelsbestand nodig. Dit is energie en de niet-spontane reactie (de muur wordt niet automatisch gebouwd) wordt mogelijk als een energievoordeel wordt waargenomen (economisch, in het geval van de muur).

Als er geen voordeel is, zal de muur bezwijken voor enige verstoring, en de stenen kunnen nooit bij elkaar worden gehouden. Hetzelfde geldt voor veel chemische verbindingen waarvan de bouwstenen zich niet spontaan kunnen verenigen.

index

• 1 Kenmerken van een endergonische reactie
  • 1.1 Vergroot de vrije energie van het systeem
  • 1.2 De links van hun producten 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 ruwe verbindingen
• 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 dat cement of een persoon die ze bestelt niet nodig zal zijn; terwijl de bakstenen muur, terwijl het bestand is, het is het geharde cement 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 een ander type energie)

En waarom absorbeert het energie? Omdat hun producten meer energie hebben dan de reactanten die bij de reactie zijn betrokken. Het bovenstaande kan worden weergegeven met de volgende vergelijking:

ΔG = G_produceren-G_reagentia

Waar AG de verandering van Gibbs-vrije energie is. As G_product is groter (omdat het energieker is) dan G_reagentia, de aftrekking moet groter zijn dan nul (ΔG> 0). De volgende afbeelding vat samen wat er zojuist is uitgelegd:

Let op het verschil tussen de energietoestanden tussen de producten en de reagentia (paarse lijn). Daarom worden de reagentia niet omgezet in producten (A + B => C) als er aanvankelijk geen warmteabsorptie is.

Verhoog de vrije energie van het systeem

Elke endergonische reactie heeft een bijbehorende toename van de Gibbs vrije energie van het systeem. Als, voor een bepaalde reactie, ΔG> 0 wordt gehaald, dan zal het niet spontaan zijn en zal een stroomvoorziening nodig zijn om te worden uitgevoerd.

Hoe wiskundig te weten of een reactie al dan niet endergónica is? De volgende vergelijking toepassen:

ΔG = ΔH-TΔS

Waarbij ΔH de enthalpie van de reactie is, dat wil zeggen de totale energie die vrijkomt of wordt geabsorbeerd; ΔS is de entropieverandering en T de temperatuur. De factor TΔS is het energieverlies dat niet wordt gebruikt bij de uitzetting of ordening van moleculen in een fase (vaste stof, vloeistof of gas).

AG is dus de energie die het systeem kan gebruiken om een ​​taak uit te voeren. Omdat AG een positief teken is voor een endergische reactie, moet energie of werk worden toegepast op het systeem (reagentia) om de producten te verkrijgen.

Vervolgens, wetende dat de waarden van ΔH (positief, voor een endotherme reactie en negatief, voor een exotherme reactie) en TΔS, kunnen we weten of de reactie endergonic is. Dit betekent dat, zelfs als een reactie endotherm is, geen het is noodzakelijk endergonisch.

Het ijsblokje

Een ijsblokje smelt bijvoorbeeld in vloeibaar water dat warmte absorbeert, wat helpt de moleculen van elkaar te scheiden; 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 die ver onder de -100ºC ligt? In dit geval wordt de term TΔS van de vrije energievergelijking klein in vergelijking met ΔH (omdat T daalt), en als gevolg daarvan heeft ΔG een positieve waarde.

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

De links van hun producten zijn zwakker

Een ander belangrijk kenmerk, ook gerelateerd aan ΔG, is de energie van de nieuwe obligaties. De schakels van de gevormde producten zijn zwakker dan die van de reagentia. De afname van de sterkte van de schakels wordt echter gecompenseerd door een massawinst, die wordt weerspiegeld in de fysieke eigenschappen.

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

In de sectie voorbeelden zal iets soortgelijks worden uitgelegd, maar dan met suiker.

Het gaat gepaard met exergonische reacties

Als de 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 (exergetisch) 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 natuurlijk kon het niet gebeuren. Door de productie van C kan de tweede reactie optreden, van oorsprong E.

Toevoegen van de Gibbs vrije energieën voor de twee reacties, AG₁ en AG₂, met een resultaat minder dan nul (ΔG<0), entonces el sistema presentará un incremento de la entropía y por lo tanto será espontáneo.

Als C niet met D zou reageren, zou A het nooit kunnen vormen, omdat er geen energiecompensatie was (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 endergische reactie.

Voorbeelden

fotosynthese

Planten gebruiken zonne-energie om koolhydraten en zuurstof te creëren uit koolstofdioxide en water. De CO₂ en O₂, kleine moleculen met sterke bindingen, vorm suikers, van ringstructuren, die zwaarder, meer solide zijn en smelten bij een temperatuur rond 186ºC.

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

Synthese van biomoleculen en macromoleculen

Endergonische reacties zijn onderdeel 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.

Ook zijn metabole 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 ruwe verbindingen

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

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

Tenslotte vertegenwoordigt ruwe olie alleen een product van endergonische reacties, met name zware koolwaterstoffen of macromoleculen die asfaltenen worden genoemd..

Hun structuren zijn erg complex en de synthese ervan vereist een lange tijd (miljoenen jaren), hitte en bacteriële actie.

referenties

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