Dwa rodzaje reakcji opisane są słowami endergonic i egzergiczny. Wiele interakcji chemicznych i biologicznych zachodzi nieprzerwanie zarówno w ludzkim ciele, jak i poza nim. Niektóre z nich są impulsywne, inne nie. A w świecie chemii termicznej i fizycznej reakcje te są prawie uniwersalne i często występują w takiej czy innej formie.
W tym artykule wykorzystano tabelę opisową, aby odróżnić podstawowe i zaawansowane różnice między tymi dwiema reakcjami, aby ułatwić naukę i zrozumienie przez nowicjusza, jak i entuzjastę chemii.
Reakcje egzergiczne a reakcje endergiczne
Różnica między reakcjami egzoergicznymi a endergonicznymi polega na tym, że reakcje egzergiczne są spontaniczne, tj. zachodzą bez wkładu energii lub katalizatora w sposób naturalny, podczas gdy reakcje endergoniczne mają charakter niespontaniczny, stąd zewnętrzne źródło energii jest dostarczane do uruchomienia tego typu reakcji chemicznych.
Reakcja, która generuje darmową energię, nazywana jest reakcją „egzergiczną”. Ponieważ ta reakcja wytwarza energię, a nie zużywa ją, może nastąpić samoistnie, bez interwencji innych sił.
Reakcje egzoergiczne w biochemii, a także termochemii, to takie, w których zmiana energii swobodnej jest ujemna (minus wartości liczbowej). Całkowita ilość energii dostępnej w systemie jest mierzona przez energię darmową; zmiany ujemne wskazują, że energia została rozładowana, natomiast zmiany dodatnie wskazują, że energia została zachowana.
Reakcja endergoniczna wymaga absorpcji energii. Nie są to reakcje mimowolne, które są niespontaniczne. Aby rozpocząć, potrzebują wysiłku lub wkładu siły – głównie w postaci energii. Często energia wymagana do rozpoczęcia reakcji jest wszystkim, co jest potrzebne, podczas gdy innym razem reakcja pochłania energię podczas całego procesu.
Wspólną rolą reakcji endergonicznych jest uwolnienie energii z cząsteczek węglowodanów lub wszelkich rzekomych cząsteczek pokarmu, pozwalając zwierzętom rozwijać się bez polegania wyłącznie na energii słonecznej.
Tabela porównawcza reakcji egzoergicznych i endergicznych
| Parametry porównania | Reakcje egzergiczne | Reakcje Endergiczne |
| Definicja | Reakcje egzoergiczne to spontaniczne reakcje, które wydzielają energię w postaci ciepła lub pary. | Reakcje endergiczne są również znane jako reakcje niespontaniczne lub reakcje niepożądane. Reakcja wymaga więcej energii niż otrzymujesz |
| Wolna energia Gibbsa | Wartość energii swobodnej Gibbsa jest ujemna. | Wartość energii swobodnej Gibbsa jest dodatnia. |
| Poziom entropii | Poziom entropii wzrasta w typowej reakcji egzergicznej. | Entropia jest zmniejszona w reakcji endergonicznej. |
| Zapotrzebowanie na energię | Wydziela energię zwykle w postaci ciepła. | Pobiera energię przez otoczenie w celu zainicjowania reakcji lub jej kontynuacji. |
| Przykłady | Reakcja sodu i chloru prowadząca do soli kuchennej, spalania i chemiluminescencji. W tej reakcji energia uwalniana jest w postaci światła. | Reakcja chemiczna fotosyntezy jest dobrym przykładem reakcji endergonicznych. |
Czym są reakcje egzergiczne?
Egzergoiczne to nieodwracalne reakcje zachodzące naturalnie w środowisku. Termin „spontaniczny” odnosi się do czegoś gotowego lub chętnego do wystąpienia przy niewielkiej lub żadnej stymulacji zewnętrznej.
Na przykład pod wpływem tlenu w atmosferze pali się sód. Innym przykładem reakcji egzoergicznych jest palenie drewna. W badaniach termodynamiki chemicznej takie procesy określa się mianem korzystnych reakcji, ponieważ wytwarzają więcej ciepła.
W standardowej temperaturze i ciśnieniu energia swobodna Gibbsa wynosi zero, co wskazuje, że więcej ciepła jest pobierane niż absorbowane. Są to odpowiedzi, których nie można cofnąć. Reakcje egzoergiczne to takie, w których wiązania kowalencyjne są rozrywane, uwalniając energię zmagazynowaną w tych interakcjach. Katabolizm – destrukcyjna część metabolizmu – odnosi się do tych procesów rozkładu chemicznego.
Żywe organizmy wykorzystują procesy egzergiczne do transportu energii z „magazynowania” jednego składnika, takiego jak tłuszcz lub cukier, do stanu aktywowanego, takiego jak ATP. Można to osiągnąć poprzez rozpuszczenie kowalencyjnych wiązań cukru lub tłuszczu i przeniesienie ich energii na cząsteczkę zwaną w rodzaju elektronów lub innej waluty.
Energia swobodna Gibbsa jest ujemna. Ponieważ reakcje spontaniczne mają ujemną wartość liczbową energii Gibba, obliczone przy użyciu zależności termodynamicznej, oznacza to, że reakcja egzogoniczna jest zawsze reakcją spontaniczną lub reakcją spreparowaną lub indukowaną.
Czym są reakcje endergiczne?
Proces, w którym ciepło lub jakakolwiek forma energii jest pochłaniana, jest znany jako reakcja endergoniczna. Oznacza to, że ogólna zmiana energii swobodnej jest dodatnia pod względem chemicznym.
Wiele procesów w przyrodzie może mieć miejsce tylko wtedy, gdy dostępna jest odpowiednia energia z otoczenia. Procesy te nie mogą zachodzić samodzielnie, ponieważ wymagają dużo energii, aby rozpuścić wiązania chemiczne.
Energia zewnętrzna pomaga w rozwiązaniu tych połączeń. Energia uwolniona w wyniku zerwania wiązania napędza następnie reakcję. Energia wytwarzana podczas rozpadu wiązań chemicznych jest czasami niewystarczająca do podtrzymania reakcji. W takich okolicznościach niezbędna jest energia zewnętrzna, aby reakcja trwała nadal.
Spontaniczna reakcja jest wskazywana przez ujemną (-) energię swobodną Gibbsa. W przypadku reakcji endergonicznych ta energia swobodna Gibbsa jest dodatnia (+), co wskazuje, że reakcja nie jest spontaniczna. Nieprzychylne reakcje to inne określenie na reakcje niespontaniczne.
Dla zaawansowania niespontanicznej reakcji zapotrzebowanie na energię jest podawane zewnętrznie. W rezultacie energia na jednostkę jest większa niż ilość reagentów. W rezultacie zmiana entalpii jest liczbą dodatnią.
Główne różnice między reakcjami egzoergicznymi i endergicznymi
Wniosek
Wiele reakcji zachodzi w naturze, a nawet w naszych ciałach, aby rozproszyć energię lub rozbić niektóre wiązania kowalencyjne w celu niezbędnego procesu, a reakcje te w dużej mierze mają charakter spontaniczny lub niespontaniczny.
Zarówno reakcje egzergiczne, jak i endergoniczne występują najczęściej, gdy reakcja jest w równowadze, dlatego podczas czytania tego artykułu bardzo często zachodzą w twoim ciele! Obie reakcje wiążą się ze zmianami energii swobodnej Gibbsa, a różnica w ich entropiach powoduje, że są one przeciwstawne względem siebie. Rozważając chemię termodynamiczną, obie reakcje można dalej sklasyfikować jako reakcje endotermiczne i egzotermiczne, polegające na pobieraniu i wydalaniu energii tylko w postaci energii cieplnej.
