Περιεχόμενο
Σε μια χημική αντίδραση, τα αρχικά υλικά, που ονομάζονται αντιδραστήρια, μετατρέπονται σε προϊόντα. Ενώ όλες οι χημικές αντιδράσεις απαιτούν μια αρχική εισαγωγή ενέργειας, που αναφέρεται ως ενέργεια ενεργοποίησης, μερικές αντιδράσεις οδηγούν σε καθαρή απελευθέρωση ενέργειας στο περιβάλλον και άλλες καταλήγουν σε καθαρή απορρόφηση ενέργειας από το περιβάλλον. Η τελευταία αυτή κατάσταση ονομάζεται ανταρκτική αντίδραση.
Ενέργεια αντίδρασης
Οι χημικοί ορίζουν το δοχείο αντίδρασης τους ως "σύστημα" και οτιδήποτε άλλο στο σύμπαν ως το "περιβάλλον". Επομένως, όταν μια εννδερμική αντίδραση απορροφά ενέργεια από το περιβάλλον, η ενέργεια εισέρχεται στο σύστημα. Ο αντίθετος τύπος είναι μια εξεργονική αντίδραση, στην οποία η ενέργεια απελευθερώνεται στο περιβάλλον.
Το πρώτο μέρος κάθε αντίδρασης απαιτεί πάντα ενέργεια, ανεξάρτητα από τον τύπο αντίδρασης. Παρόλο που το καύσιμο ξύλου εκπέμπει θερμότητα και εμφανίζεται αυθόρμητα μόλις ξεκινήσει, θα πρέπει να ξεκινήσετε τη διαδικασία προσθέτοντας ενέργεια. Η φλόγα που προσθέτετε για να ξεκινήσετε την καύση ξύλου παρέχει την ενέργεια ενεργοποίησης.
Ενέργεια ενεργοποίησης
Για να φτάσετε από την πλευρά του αντιδραστηρίου στην πλευρά του προϊόντος της χημικής εξίσωσης, πρέπει να ξεπεράσετε το φράγμα ενεργειακής ενεργοποίησης. Κάθε μεμονωμένη αντίδραση έχει ένα χαρακτηριστικό μέγεθος φραγμού. Το ύψος του φράγματος δεν έχει καμία σχέση με το αν η αντίδραση είναι ενδερμική ή εξεργονική. για παράδειγμα, μια εξεργική αντίδραση μπορεί να έχει ένα πολύ υψηλό φράγμα ενεργειακής ενεργοποίησης ή αντίστροφα.
Ορισμένες αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα σε πολλαπλά στάδια, με κάθε βήμα να έχει ξεπεραστεί το δικό του εμπόδιο ενεργειακής ενεργοποίησης.
Παραδείγματα
Οι συνθετικές αντιδράσεις τείνουν να είναι endergonic, και οι αντιδράσεις που διασπούν τα μόρια κάτω τείνουν να είναι εξωγενείς. Για παράδειγμα, η διαδικασία των αμινοξέων που ενώνουν για να δημιουργήσουν μια πρωτεΐνη και ο σχηματισμός γλυκόζης από διοξείδιο του άνθρακα κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης είναι και οι δύο ενδερμικές αντιδράσεις. Αυτό έχει νόημα, καθώς οι διαδικασίες που κατασκευάζουν μεγαλύτερες δομές είναι πιθανό να απαιτούν ενέργεια. Η αντίστροφη αντίδραση - για παράδειγμα, κυτταρική αναπνοή γλυκόζης σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό - είναι μια εξεργική διαδικασία.
Καταλύτες
Οι καταλύτες μπορούν να μειώσουν το φραγμό ενεργειακής ενεργοποίησης μιας αντίδρασης. Αυτό επιτυγχάνεται σταθεροποιώντας την ενδιάμεση δομή που υπάρχει μεταξύ εκείνης των μορίων του αντιδραστηρίου και του προϊόντος, καθιστώντας την μετατροπή ευκολότερη. Βασικά, ο καταλύτης δίνει στα αντιδραστήρια μια "σήραγγα" χαμηλότερης ενέργειας για να περάσει, καθιστώντας ευκολότερη την είσοδο στην πλευρά του προϊόντος του φράγματος ενεργειακής ενεργοποίησης. Υπάρχουν πολλοί τύποι καταλυτών, αλλά μερικά από τα πιο γνωστά είναι ένζυμα, καταλύτες του κόσμου της βιολογίας.
Ο αυθορμητισμός της αντίδρασης
Ανεξάρτητα από το ενεργειακό φράγμα ενεργοποίησης, μόνο εξερνικές αντιδράσεις συμβαίνουν αυθόρμητα, επειδή αποδίδουν ενέργεια. Ωστόσο, εξακολουθούμε να χτίζουμε μυς και να επιδιορθώνουμε τα σώματά μας, που είναι και οι δύο διεγερτικές διαδικασίες. Μπορούμε να οδηγήσουμε μια ενδερμική διαδικασία με τη σύζευξη της με μια εξεργική διαδικασία που παρέχει αρκετή ενέργεια για να ταιριάζει με τη διαφορά ενέργειας μεταξύ των αντιδραστηρίων και των προϊόντων.