Innhold
I en kjemisk reaksjon blir utgangsmaterialene, kalt reaktanter, omdannet til produkter. Mens alle kjemiske reaksjoner krever en initial energiinngang, referert til som aktiveringsenergi, resulterer noen reaksjoner i en netto frigjøring av energi i omgivelsene, og andre resulterer i en nettopptak av energi fra omgivelsene. Den siste situasjonen kalles en endergonic reaksjon.
Reaksjonsenergi
Kjemikere definerer reaksjonskaret sitt som "systemet" og alt annet i universet som "omgivelsene." Derfor, når en endergonic reaksjon absorberer energi fra omgivelsene, kommer energien inn i systemet. Den motsatte typen er en eksergonisk reaksjon, der energi frigjøres i omgivelsene.
Den første delen av en reaksjon krever alltid energi, uansett reaksjonstype. Selv om vedfyring avgir varme og spontant oppstår når det kommer i gang, må du starte prosessen ved å tilsette energi. Flammen du legger til for å starte vedfyringen gir aktiveringsenergi.
Aktiveringsenergi
For å komme fra reaktantsiden til produktsiden av den kjemiske ligningen, må du overvinne aktiveringsenergibarrieren. Hver individuelle reaksjon har en karakteristisk barriere størrelse. Høyden på barrieren har ingenting å gjøre med om reaksjonen er endergonic eller exergonic; for eksempel kan en eksergonisk reaksjon ha en veldig høy aktiveringsenergi-barriere, eller omvendt.
Noen reaksjoner finner sted i flere trinn, hvor hvert trinn har sin egen aktiveringsenergi barriere å overvinne.
eksempler
Syntetiske reaksjoner pleier å være endergoniske, og reaksjoner som bryter molekyler ned har en tendens til å være eksergoniske. For eksempel er prosessen med aminosyrer som blir med til å lage et protein, og dannelsen av glukose fra karbondioksid under fotosyntese begge endergoniske reaksjoner. Dette er fornuftig, ettersom prosesser som bygger større strukturer sannsynligvis vil kreve energi. Den omvendte reaksjonen - for eksempel cellulær respirasjon av glukose til karbondioksid og vann - er en eksergonisk prosess.
Katalysatorer
Katalysatorer kan redusere aktiveringsenergibarrieren ved en reaksjon. De gjør det ved å stabilisere mellomstrukturen som eksisterer mellom reaktantens og produktmolekylene, noe som gjør konverteringen enklere. I utgangspunktet gir katalysatoren reaktantene en tunnel med lavere energi å passere gjennom, noe som gjør det lettere å komme til produktsiden av aktiveringsenergisperren. Det er mange typer katalysatorer, men noen av de mest kjente er enzymer, katalysatorer i biologiverdenen.
Reaksjonsspontanitet
Uavhengig av aktiveringsenergibarriere, oppstår bare eksergoniske reaksjoner spontant, fordi de gir fra seg energi. Likevel må vi fortsatt bygge muskler og reparere kroppene våre, som begge er endergonic prosesser. Vi kan drive en endergonic prosess ved å koble den til en eksergonisk prosess som gir nok energi til å matche forskjellen i energi mellom reaktanter og produkter.