Χαρακτηριστικά αντίδρασης ενδορινικής αντίδρασης, παραδείγματα

Ένα ενδερμική αντίδραση είναι αυτή που δεν μπορεί να περάσει αυθόρμητα και απαιτεί επίσης υψηλή παροχή ενέργειας. Στη χημεία, αυτή η ενέργεια είναι συνήθως θερμιδική. Οι πιο γνωστές από όλες τις αντιδερματικές αντιδράσεις είναι οι ενδοθερμικές αντιδράσεις, δηλαδή εκείνες που απορροφούν θερμότητα για παραγωγή.

Γιατί δεν είναι όλες οι αντιδράσεις αυθόρμητες; Επειδή πηγαίνουν προς τα πάνω στους νόμους της θερμοδυναμικής: καταναλώνουν ενέργεια και τα συστήματα που σχηματίζονται από τα συγκεκριμένα είδη μειώνουν την εντροπία τους. δηλαδή, για χημικούς σκοπούς, γίνονται περισσότερο μοριακά διατεταγμένα.

Η οικοδόμηση ενός τοίχου από τούβλα είναι ένα παράδειγμα μιας έντονης αντίδρασης. Τα τούβλα από μόνα τους δεν συμπιέζονται αρκετά για να σχηματίσουν ένα στερεό σώμα. Αυτό συμβαίνει επειδή δεν υπάρχει κέρδος ενέργειας που να προωθεί τα συνδικάτά τους (αντανακλώνται επίσης στις πιθανές χαμηλές διαμοριακές αλληλεπιδράσεις τους).

Έτσι, για να χτίσετε τον τοίχο χρειάζεστε τσιμέντο και εργατικό δυναμικό. Αυτή είναι η ενέργεια και η μη αυθόρμητη αντίδραση (ο τοίχος δεν θα κατασκευαστεί αυτόματα) γίνεται εφικτή εάν γίνεται αντιληπτό ένα ενεργειακό όφελος (οικονομικό, στην περίπτωση του τοίχου).

Εάν δεν υπάρχει όφελος, ο τοίχος θα καταρρεύσει πριν από οποιαδήποτε διαταραχή, και τα τούβλα του δεν μπορούν ποτέ να συγκρατούνται μαζί. Το ίδιο ισχύει και για πολλές χημικές ενώσεις, των οποίων τα δομικά στοιχεία δεν μπορούν να ενωθούν αυθόρμητα.

Ευρετήριο

• 1 Χαρακτηριστικά μιας εντεργκονικής αντίδρασης
  • 1.1 Αυξήστε την ελεύθερη ενέργεια του συστήματος
  • 1.2 Οι δεσμοί των προϊόντων τους είναι πιο αδύναμοι
  • 1.3 Συνδέεται με εξερνικές αντιδράσεις
• 2 Παραδείγματα
  • 2.1 Φωτοσύνθεση
  • 2.2 Σύνθεση βιομορίων και μακρομορίων
  • 2.3 Ο σχηματισμός διαμαντιών και βαριών ακατέργαστων ενώσεων
• 3 Αναφορές

Χαρακτηριστικά μιας ενδερμικής αντίδρασης

Τι γίνεται αν ο τοίχος μπορεί να κατασκευαστεί αυθόρμητα; Γι 'αυτό, οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των τούβλων πρέπει να είναι πολύ ισχυρές και σταθερές, τόσο πολύ ώστε να μην χρειαστεί το τσιμέντο ή το άτομο που τις διατάζει. ενώ ο τοίχος από τούβλα, ενώ είναι ανθεκτικός, είναι το σκληρυμένο τσιμέντο που τα συγκρατεί μαζί και όχι σωστά το υλικό των τούβλων.

Επομένως, τα πρώτα χαρακτηριστικά μιας εντεργκονικής αντίδρασης είναι:

-Δεν είναι αυθόρμητο

-Απορροφά θερμότητα (ή άλλο είδος ενέργειας)

Και γιατί απορροφά ενέργεια; Επειδή τα προϊόντα τους έχουν περισσότερη ενέργεια από τα αντιδραστήρια που εμπλέκονται στην αντίδραση. Τα παραπάνω μπορούν να αναπαρασταθούν με την ακόλουθη εξίσωση:

ΔG = G_{Προϊόντα}-G_{Αντιδραστήρια}

Όπου ΔG είναι η αλλαγή της ελεύθερης ενέργειας του Gibbs. Όπως G_Προϊόν είναι μεγαλύτερο (επειδή είναι πιο ενεργητικό) από το G_{Αντιδραστήρια}, η αφαίρεση πρέπει να είναι μεγαλύτερη από μηδέν (ΔG> 0). Η ακόλουθη εικόνα συνοψίζει αυτό που έχει μόλις εξηγηθεί:

Σημειώστε τη διαφορά μεταξύ των ενεργειακών καταστάσεων μεταξύ των προϊόντων και των αντιδραστηρίων (μοβ γραμμή). Επομένως, τα αντιδραστήρια δεν μετασχηματίζονται σε προϊόντα (Α + Β => C) εάν δεν υπάρχει αρχικά απορρόφηση θερμότητας.

Αυξήστε την ελεύθερη ενέργεια του συστήματος

Κάθε ενδοδερμική αντίδραση έχει μια σχετική αύξηση στην ελεύθερη ενέργεια του Gibbs του συστήματος. Εάν, για μια συγκεκριμένη αντίδραση, ΔG> 0 ικανοποιηθεί, τότε δεν θα είναι αυθόρμητο και θα απαιτήσει την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος.

Πώς να γνωρίζετε μαθηματικά εάν μια αντίδραση είναι ή όχι endergónica; Εφαρμόζοντας την ακόλουθη εξίσωση:

ΔG = ΔH-ΤΔS

Όπου ΔH είναι η ενθαλπία της αντίδρασης, δηλαδή η συνολική ενέργεια που απελευθερώνεται ή απορροφάται, ΔS είναι η μεταβολή της εντροπίας, και T η θερμοκρασία. Ο παράγοντας ΤΔS είναι η απώλεια ενέργειας που δεν χρησιμοποιείται στην επέκταση ή την παραγγελία μορίων σε μια φάση (στερεό, υγρό ή αέριο).

Έτσι, ΔG είναι η ενέργεια που μπορεί να χρησιμοποιήσει το σύστημα για να εκτελέσει μια δουλειά. Δεδομένου ότι το ΔG έχει θετικό πρόσημο για μια ενδερμική αντίδραση, πρέπει να εφαρμοστεί ενέργεια ή εργασία στο σύστημα (αντιδραστήρια) για την απόκτηση των προϊόντων.

Στη συνέχεια, γνωρίζοντας τις τιμές της ΔΗ (θετική, για μια ενδοθερμική αντίδραση και αρνητική, για μια εξώθερμη αντίδραση), και ΤΔS, μπορούμε να γνωρίζουμε εάν η αντίδραση είναι ενδερμική. Αυτό σημαίνει ότι, ακόμη και αν η αντίδραση είναι ενδοθερμική, όχι είναι αναγκαστικά endergonic.

Ο πάγος

Για παράδειγμα, ένας παγοκύβος λιώνει σε θερμό νερό που απορροφά θερμότητα, γεγονός που βοηθάει στη διάσπαση των μορίων του. Ωστόσο, η διαδικασία είναι αυθόρμητη και, επομένως, δεν είναι μια ενδερμική αντίδραση.

Και τι γίνεται με την κατάσταση όπου θέλετε να λιώσετε τον πάγο σε θερμοκρασία πολύ κάτω από -100 ° C; Σε αυτή την περίπτωση, ο όρος ΤΔS της εξίσωσης ελεύθερης ενέργειας γίνεται μικρός σε σύγκριση με το ΔΗ (επειδή το Τ μειώνεται), και ως αποτέλεσμα, το ΔG θα έχει θετική τιμή.

Με άλλα λόγια: η τήξη του πάγου κάτω από τους -100 ° C είναι μια διεπιστημονική διαδικασία, και δεν είναι αυθόρμητη. Μια παρόμοια περίπτωση είναι το πάγωμα του νερού γύρω στους 50ºC, το οποίο δεν συμβαίνει αυθόρμητα.

Οι σύνδεσμοι των προϊόντων τους είναι πιο αδύναμοι

Ένα άλλο σημαντικό χαρακτηριστικό, που σχετίζεται επίσης με το ΔG, είναι η ενέργεια των νέων δεσμών. Οι σύνδεσμοι των προϊόντων που σχηματίζονται είναι ασθενέστεροι από εκείνους των αντιδραστηρίων. Ωστόσο, η μείωση της αντοχής των ζεύξεων αντισταθμίζεται από ένα κέρδος μάζας, το οποίο αντικατοπτρίζεται στις φυσικές ιδιότητες.

Εδώ η σύγκριση με τον τοίχο από τούβλα αρχίζει να χάνει νόημα. Σύμφωνα με τα παραπάνω, οι δεσμοί εντός των τούβλων πρέπει να είναι ισχυρότεροι από εκείνους μεταξύ αυτών και του τσιμέντου. Ωστόσο, το τοίχωμα ως σύνολο είναι πιο άκαμπτο και ανθεκτικό λόγω της μεγαλύτερης μάζας του.

Στο τμήμα των παραδειγμάτων θα εξηγηθεί κάτι παρόμοιο, αλλά με τη ζάχαρη.

Συνδέεται με εξερνικές αντιδράσεις

Εάν οι αντιδράσεις εννδερίνης δεν είναι αυθόρμητες, πώς συμβαίνουν στη φύση; Η απάντηση οφείλεται στη σύζευξη με άλλες αντιδράσεις που είναι αρκετά αυθόρμητες (εξεργονικές) και που με κάποιο τρόπο προωθούν την ανάπτυξή τους.

Για παράδειγμα, η ακόλουθη χημική εξίσωση αντιπροσωπεύει αυτό το σημείο:

Α + Β => C (εγκενεργική αντίδραση)

C + D => Ε (εξεργική αντίδραση)

Η πρώτη αντίδραση δεν είναι αυθόρμητη, έτσι φυσικά δεν θα μπορούσε να συμβεί. Ωστόσο, η παραγωγή του C επιτρέπει τη δεύτερη αντίδραση, η οποία προέρχεται από την Ε.

Προσθήκη των ελεύθερων ενεργειών Gibbs για τις δύο αντιδράσεις, ΔG₁ και ΔG₂, με αποτέλεσμα λιγότερο από μηδέν (ΔG<0), entonces el sistema presentará un incremento de la entropía y por lo tanto será espontáneo.

Εάν ο C δεν αντιδρά με τον D, ο Α δεν θα μπορούσε ποτέ να το σχηματίσει, επειδή δεν υπήρχε αποζημίωση ενέργειας (όπως στην περίπτωση των χρημάτων με τον τοίχο από τούβλα). Λέγεται λοιπόν ότι τα C και D "τραβούν" τα Α και Β για να αντιδράσουν, ακόμα κι αν είναι μια ενδερμική αντίδραση.

Παραδείγματα

Φωτοσύνθεση

Τα φυτά χρησιμοποιούν ηλιακή ενέργεια για τη δημιουργία υδατανθράκων και οξυγόνου από διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Το CO₂ και Ο₂, μικρά μόρια με ισχυρούς δεσμούς, σχηματίζουν σάκχαρα, δακτυλιοειδών δομών, τα οποία είναι βαρύτερα, πιο στερεά και τήκονται σε θερμοκρασία περίπου 186ºC.

Σημειώστε ότι οι δεσμοί C-C, C-H και C-O είναι ασθενέστεροι από εκείνους του O = C = O και O = O. Και από μια μονάδα ζάχαρης, το φυτό μπορεί να συνθέσει πολυσακχαρίτες, όπως η κυτταρίνη.

Σύνθεση βιομορίων και μακρομορίων

Οι ενδοεργικές αντιδράσεις αποτελούν μέρος αναβολικών διεργασιών. Όπως και οι υδατάνθρακες, άλλα βιομόρια, όπως οι πρωτεΐνες και τα λιπίδια, απαιτούν πολύπλοκους μηχανισμούς που χωρίς αυτούς και σύζευξη με την αντίδραση υδρολύσεως του ΑΤΡ δεν θα μπορούσαν να υπάρξουν.

Επίσης, οι μεταβολικές διεργασίες όπως η κυτταρική αναπνοή, η διάχυση ιόντων μέσω κυτταρικών μεμβρανών και η μεταφορά οξυγόνου μέσω της κυκλοφορίας του αίματος είναι παραδείγματα εγκενικών αντιδράσεων.

Ο σχηματισμός διαμαντιών και βαριών ακατέργαστων ενώσεων

Τα διαμάντια απαιτούν τεράστιες πιέσεις και θερμοκρασίες, έτσι ώστε τα συστατικά τους να συμπιεστούν σε ένα κρυσταλλικό στερεό.

Ωστόσο, μερικές κρυσταλλώσεις είναι αυθόρμητες, αν και συμβαίνουν σε πολύ χαμηλές ταχύτητες (ο αυθορμητισμός δεν έχει καμία σχέση με την κινητική της αντίδρασης).

Τέλος, μόνο το ακατέργαστο λάδι αντιπροσωπεύει ένα προϊόν εντεργκονικών αντιδράσεων, ιδιαίτερα βαρέων υδρογονανθράκων ή μακρομορίων που ονομάζονται ασφαλτένια..

Οι δομές τους είναι πολύ σύνθετες και η σύνθεση τους απαιτεί πολύ χρόνο (εκατομμύρια χρόνια), θερμότητα και βακτηριακή δράση.

Αναφορές

1. QuimiTube. (2014). Ενεργειακές και εξεργικές αντιδράσεις. Ανακτήθηκε από: quimitube.com
2. Khan Academy. (2018). Ελεύθερη ενέργεια Ανακτήθηκε από: www.khanacademy.org
3. Βιολογικό λεξικό. (2017). Ορισμός της εντεργκονικής αντίδρασης. Ανακτήθηκε από: biologydictionary.net
4. Lougee, Μαίρη. (18 Μαΐου 2018). Τι είναι η Ενεργειακή Αντίδραση; Sciencing. Ανακτήθηκε από: sciencing.com
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 Ιουνίου 2018). Endergonic vs Exergonic (Με Παραδείγματα). Ανακτήθηκε από: thoughtco.com
6. Arrington D. (2018). Ενεργειακή αντίδραση: ορισμός & παραδείγματα. Μελέτη. Ανακτήθηκε από: study.com
7. Audersirk Byers. (2009). Η ζωή στη γη Τι είναι η Ενέργεια; [PDF] Ανακτήθηκε από: hhh.gavilan.edu