מאפייני תגובה אנדרגוניים, דוגמאות



אחת תגובה אנרגונית הוא זה שלא יכול לעבור באופן ספונטני, וגם דורש אספקת אנרגיה גבוהה. בכימיה, אנרגיה זו היא בדרך כלל קלורית. הידועה ביותר מבין כל התגובות האנדרוגיות היא תגובות אנדותמיות, כלומר, אלה הקולטות חום לייצר.

מדוע לא כל התגובות ספונטניות? כי הם הולכים במעלה החוקים של התרמודינמיקה: הם צורכים אנרגיה ומערכות שנוצרו על ידי המינים המעורבים הקטנת האנטרופיה שלהם; כלומר, למטרות כימיות, הם הופכים למולקולרית יותר מסודרות.

בניית קיר לבנים היא דוגמה לתגובה אנרגונית. הלבנים לבד לא קומפקטי מספיק כדי ליצור גוף מוצק. הסיבה לכך היא כי אין רווח אנרגיה המקדם האיגודים שלהם (משתקף גם אינטראקציות intermolecul נמוך שלהם אפשרי).

לכן, כדי לבנות את הקיר אתה צריך מלט וכוח עבודה. זוהי אנרגיה, והתגובה הלא ספונטנית (הקיר לא ייבנה באופן אוטומטי) תתאפשר אם תועלה תועלת אנרגטית (כלכלית, במקרה של הקיר).

אם אין תועלת, הקיר יקרוס לפני כל הפרעה, ואת הלבנים שלה לא ניתן להחזיק יחד. כנ"ל לגבי חומרים כימיים רבים, אשר אבני הבניין לא יכול להתאחד באופן ספונטני.

אינדקס

  • 1 מאפיינים של תגובה אנרגונית
    • 1.1 הגדל את האנרגיה החופשית של המערכת
    • 1.2 הקישורים של מוצריהם חלשים יותר
    • 1.3 זה יחד עם תגובות exergonic
  • 2 דוגמאות
    • 2.1 פוטוסינתזה
    • 2.2 סינתזה של ביומולקולות ומיקרומולקולות
    • 2.3 היווצרות יהלומים ותרכובות נפט כבדות
  • 3 הפניות

מאפיינים של תגובה אנרגונית

מה אם הקיר יכול להיות בנוי באופן ספונטני? לשם כך, יחסי הגומלין בין הלבנים חייבים להיות חזקים ויציבים מאוד, עד כדי כך שלא יהיה צורך במלט או באדם שיזמין אותם; ואילו קיר הלבנים, בעוד הוא עמיד, זה בטון קשוח שמחזיק אותם יחד ולא כראוי את החומר של הלבנים.

לכן, המאפיינים הראשונים של תגובה אנרגונית הם:

-זה לא ספונטני

-סופג חום (או סוג אחר של אנרגיה)

ולמה הוא סופג אנרגיה? בגלל המוצרים שלהם יש יותר אנרגיה מאשר המגיבים המעורבים התגובה. האמור לעיל יכול להיות מיוצג עם המשוואה הבאה:

ΔG = Gמוצרים-זריאגנטים

איפה ΔG הוא שינוי של אנרגיה חופשית Gibbs. כמו Gמוצר הוא גדול יותר (כי הוא יותר אנרגטי) מאשר Gריאגנטים, החיסור חייב להיות גדול מאפס (ΔG> 0). התמונה הבאה מסכמת את מה שהוסבר זה עתה:

הערה ההבדל בין מצבי האנרגיה בין המוצרים לבין ריאגנטים (קו סגול). לכן, המגיבים אינם הופכים למוצרים (A + B => C) אם אין ספיגת חום בהתחלה.

הגדל את האנרגיה החופשית של המערכת

כל תגובה אנרגונית יש עלייה קשורה האנרגיה החופשית גיבס של המערכת. אם, עבור תגובה מסוימת, ΔG> 0 הוא נפגש, אז זה לא יהיה ספונטני ידרוש אספקת החשמל להתבצע.

איך לדעת מתמטית אם התגובה היא או לא endergónica? החלת המשוואה הבאה:

ΔG = ΔH-TΔS

איפה ΔH הוא אנתלפיה של התגובה, כלומר, האנרגיה הכוללת שוחרר או נספג; ΔS הוא שינוי האנטרופיה, ו- T הטמפרטורה. גורם TΔS הוא אובדן אנרגיה שאינו בשימוש בהרחבה או בהזמנת מולקולות בשלב (מוצק, נוזלי או גז).

לכן, ΔG הוא האנרגיה שהמערכת יכולה להשתמש בה לביצוע עבודה. מאז ΔG יש סימן חיובי לתגובה אנרגונית, אנרגיה או עבודה חייב להיות מיושם על המערכת (ריאגנטים) כדי לקבל את המוצרים.

לאחר מכן, בידיעה את ערכי ΔH (חיובי, עבור תגובה endothermic, ושלילי, עבור תגובה אקסותרמית), ו TΔS, אנחנו יכולים לדעת אם התגובה היא endergonic. כלומר, גם אם התגובה היא endothermic, לא זה בהכרח endergonic.

קוביית הקרח

לדוגמה, קוביית קרח נמס במים נוזלים סופג חום, אשר מסייע להפריד את המולקולות שלה; עם זאת, התהליך הוא ספונטני, ולכן, זה לא תגובה אנרגונית.

ומה עם המצב שבו אתה רוצה להמיס את הקרח בטמפרטורה הרבה מתחת -100 מעלות צלזיוס? במקרה זה, המונח TΔS של משוואת האנרגיה החופשית הופך קטן בהשוואה ל ΔH (בגלל ירידה של T), וכתוצאה מכך, ΔG יהיה בעל ערך חיובי.

במילים אחרות: קרח נמס מתחת -100 C הוא תהליך אנדרוגני, וזה לא ספונטני. מקרה דומה הוא להקפיא מים סביב 50 מעלות צלזיוס, אשר לא קורה באופן ספונטני.

הקישורים של המוצרים שלהם חלשים יותר

מאפיין חשוב נוסף, הקשור גם ל- ΔG, הוא האנרגיה של הקשרים החדשים. הקישורים של המוצרים נוצרו חלשים יותר מאלה של ריאגנטים. עם זאת, הירידה בכוח של הקישורים הוא פיצוי על ידי רווח המוני, אשר באה לידי ביטוי התכונות הפיזיות.

כאן ההשוואה עם קיר הלבנים מתחיל לאבד משמעות. על פי האמור לעיל, הקישורים בתוך הלבנים חייבים להיות חזקים יותר מאלו שבינם לבין המלט. עם זאת, הקיר בכללותו הוא נוקשה יותר עמיד בשל המסה הגדולה שלה.

בסעיף דוגמאות יסביר משהו דומה אבל עם סוכר.

זה מצמידים עם תגובות exergonic

אם התגובות האנדרוגניות אינן ספונטניות, איך הן מתרחשות בטבע? התשובה היא בגלל צימוד עם תגובות אחרות כי הם די ספונטנית (exergonic) וכי באופן כלשהו לקדם את הפיתוח שלהם.

לדוגמה, המשוואה הכימית הבאה מייצגת נקודה זו:

A + B => C (תגובה אנרגונית)

C + D => E (תגובה אקרגונית)

התגובה הראשונה היא לא ספונטנית, ולכן טבעי שזה לא יכול לקרות. עם זאת, הייצור של C מאפשר התגובה השנייה להתרחש, שמקורם E.

הוספת האנרגיות החופשיות של גיבס עבור שתי התגובות, ΔG1 ו ΔG2, עם תוצאה פחות מאפס (ΔG<0), entonces el sistema presentará un incremento de la entropía y por lo tanto será espontáneo.

אם C לא הגיב עם D, A לא יכול להרכיב אותו, כי לא היה פיצוי אנרגיה (כמו במקרה של כסף עם קיר לבנים). הוא אמר אז כי C ו- D "למשוך" A ו- B להגיב, למרות שזה תגובה אנרגונית.

דוגמאות

פוטוסינתזה

צמחים משתמשים באנרגיה סולארית ליצירת פחמימות וחמצן מפחמן דו חמצני ומים. המפקד2 ו O2, מולקולות קטנות עם קשרים חזקים, סוגרים טופס, של מבנים טבעת, אשר כבדים יותר, מוצק יותר, להמיס בטמפרטורה סביב 186 מעלות צלזיוס.

שים לב כי C-C, C-H ו- C-O קשרים חלשים יותר מאלה של O = C = O ו- O = O. ומיחידה של סוכר, הצמח יכול לסנתז סוכרים, כגון תאית.

סינתזה של ביומולקולות ומקרומולקולות

תגובות אנדרגוניות הן חלק מתהליכים אנבוליים. כמו פחמימות, ביומולקולות אחרות, כגון חלבונים ושומנים, דורשות מנגנונים מורכבים, שבלעדיהם, והצמדות לתגובת ההידרוליזה של ה- ATP, לא יכלו להתקיים.

כמו כן, תהליכים מטבוליים כגון הנשימה התאית, הפיזור של יונים דרך קרום התא, והעברת החמצן דרך מחזור הדם הם דוגמאות לתגובות אנרגוניות.

היווצרות יהלומים ותרכובות נפט כבדות

יהלומים דורשים לחצים עצומים וטמפרטורות, כך רכיבים שלהם יכול להיות דחוס מוצק גבישי.

עם זאת, כמה התגבשות הם ספונטניים, למרות שהם מתרחשים במהירויות איטיות מאוד (ספונטניות אין שום קשר קינטיקה של התגובה).

לבסוף, נפט גולמי לבדו מייצג תגובות של תגובות אנרגוניות, במיוחד פחמימנים כבדים או מקרומולקולות הנקראות אספלטנים..

המבנים שלהם מורכבים מאוד, ואת הסינתזה של אותם דורש זמן רב (מיליוני שנים), חום פעילות חיידקית.

הפניות

  1. . (2014). תגובות אנדרגוניות ואקרגוניות. מקור: quimitube.com
  2. האקדמיה לחאן. (2018). אנרגיה חופשית מקור: www.khanacademy.org
  3. מילון הביולוגיה. (2017). הגדרת תגובה אנרגונית. מקור: biologydictionary.net
  4. לואג'י, מרי. (18 במאי 2018). מהי תגובה אנדרגונית? Scinencing. מקור: sciencing.com
  5. הלמנשטיין, אן מארי, Ph.D. (22 ביוני 2018). אנדרגוני לעומת Exergonic (עם דוגמאות). מקור: Thinkco.com
  6. ארינגטון ד (2018). תגובה אנדרגונית: הגדרה ודוגמאות. מחקר. מקור:
  7. אודרסירק ביירס. (2009). החיים על כדור הארץ / מהי אנרגיה? [PDF] מקור: hhh.gavilan.edu