ลักษณะปฏิกิริยา ENDERGONIC ตัวอย่าง - เคมี

ปฏิกิริยา endergonicเป็นหนึ่งที่ไม่สามารถเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติและยังต้องมีอุปทานสูงของพลังงาน ในทางเคมีพลังงานนี้โดยทั่วไปเป็นแคลอรี่ ปฏิกิริยาเอนเดอร์โกนิกที่รู้จักกันดีที่สุดคือปฏิกิริยาดูดความร้อนกล่าวคือปฏิกิริยาที่ดูดซับความร้อนที่จะเกิดขึ้น

เหตุใดปฏิกิริยาทั้งหมดจึงไม่เกิดขึ้นเอง? เนื่องจากพวกมันขึ้นเนินไปตามกฎของอุณหพลศาสตร์: พวกมันใช้พลังงานและระบบที่เกิดจากสิ่งมีชีวิตที่เกี่ยวข้องจะลดเอนโทรปีของพวกมัน นั่นคือเพื่อวัตถุประสงค์ทางเคมีพวกมันมีลำดับโมเลกุลมากขึ้น

ที่มา: pxhere

การสร้างกำแพงอิฐเป็นตัวอย่างของปฏิกิริยาที่ผิดปกติ อิฐเพียงอย่างเดียวไม่กระชับเพียงพอที่จะก่อตัวเป็นของแข็ง เนื่องจากไม่มีการเพิ่มพลังงานที่ส่งเสริมสหภาพแรงงานของพวกเขา (สะท้อนให้เห็นในปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลที่ต่ำที่เป็นไปได้)

ดังนั้นในการสร้างกำแพงคุณต้องใช้ปูนซีเมนต์และกำลังแรงงาน นี่คือพลังงานและปฏิกิริยาที่ไม่เกิดขึ้นเอง (กำแพงจะไม่ถูกสร้างขึ้นโดยอัตโนมัติ) จะเกิดขึ้นได้หากมีการรับรู้ประโยชน์ด้านพลังงาน (ทางเศรษฐกิจในกรณีของผนัง)

หากไม่มีประโยชน์ใด ๆ กำแพงจะพังทลายลงภายใต้การรบกวนใด ๆ และอิฐของมันจะไม่สามารถยึดติดกันได้ เช่นเดียวกับสารประกอบทางเคมีหลายชนิดซึ่งส่วนประกอบของโครงสร้างไม่สามารถรวมเข้าด้วยกันได้ตามธรรมชาติ

ลักษณะของปฏิกิริยา endergonic

จะเป็นอย่างไรหากสามารถสร้างกำแพงได้เอง? ในการทำเช่นนี้ปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิฐจะต้องแข็งแรงและมั่นคงมากจนไม่มีปูนซีเมนต์หรือบุคคลใดต้องสั่ง ในขณะที่กำแพงอิฐแม้ว่าจะมีความทนทาน แต่ก็เป็นปูนซีเมนต์ที่แข็งตัวซึ่งยึดเข้าด้วยกันและไม่เป็นวัสดุของอิฐอย่างถูกต้อง

ดังนั้นลักษณะแรกของปฏิกิริยา endergonic คือ:

- มันไม่เกิดขึ้นเอง

- ดูดซับความร้อน (หรือพลังงานประเภทอื่น)

แล้วทำไมมันถึงดูดซับพลังงาน? เนื่องจากผลิตภัณฑ์มีพลังงานมากกว่าสารตั้งต้นที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา สิ่งนี้สามารถแทนได้ด้วยสมการต่อไปนี้:

ΔG = G _{ผลิตภัณฑ์}_{ปฏิกิริยา} -G

โดยที่ΔGคือการเปลี่ยนแปลงพลังงานฟรีของกิ๊บส์ เนื่องจาก_{ผลิตภัณฑ์} G มีค่ามากกว่า (เนื่องจากมีพลังมากกว่า) กว่า G _Reagentsการลบจะต้องมากกว่าศูนย์ (ΔG> 0) ภาพต่อไปนี้สรุปสิ่งที่เพิ่งอธิบายเพิ่มเติม:

ที่มา: Gabriel Bolívar

สังเกตความแตกต่างระหว่างสถานะพลังงานระหว่างผลิตภัณฑ์และสารตั้งต้น (เส้นสีม่วง) ดังนั้นสารตั้งต้นจะไม่กลายเป็นผลิตภัณฑ์ (A + B => C) หากไม่มีการดูดความร้อนก่อน

เพิ่มพลังงานฟรีของระบบ

ปฏิกิริยา endergonic ทุกครั้งมีความเกี่ยวข้องกับการเพิ่มขึ้นของพลังงานฟรีของ Gibbs ในระบบ ถ้าสำหรับปฏิกิริยาบางอย่างมันเป็นความจริงที่ΔG> 0 มันจะไม่เกิดขึ้นเองและจะต้องใช้พลังงานในการดำเนินการ

จะรู้ได้อย่างไรในทางคณิตศาสตร์ว่าปฏิกิริยาผิดปกติหรือไม่? ใช้สมการต่อไปนี้:

ΔG = ΔH - TΔS

โดยที่ΔHคือเอนทัลปีของปฏิกิริยานั่นคือพลังงานทั้งหมดที่ปล่อยออกมาหรือดูดซึม ΔSคือการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีและ T คืออุณหภูมิ ปัจจัยTΔSคือการสูญเสียพลังงานที่ไม่ได้ใช้ในการขยายตัวหรือการจัดเรียงโมเลกุลในเฟส (ของแข็งของเหลวหรือก๊าซ)

ดังนั้นΔGคือพลังงานที่ระบบสามารถใช้ในการทำงานได้ เนื่องจากΔGมีเครื่องหมายบวกสำหรับปฏิกิริยาที่ผิดปกติจึงต้องใช้พลังงานหรืองานกับระบบ (สารตั้งต้น) เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์

จากนั้นเมื่อทราบค่าของΔH (บวกสำหรับปฏิกิริยาดูดความร้อนและค่าลบสำหรับปฏิกิริยาคายความร้อน) และTΔSจึงเป็นไปได้ที่จะทราบว่าปฏิกิริยานั้นผิดปกติหรือไม่ ซึ่งหมายความว่าแม้ว่าปฏิกิริยาจะดูดความร้อน แต่ก็ไม่จำเป็นต้องผิดปกติ

ก้อนน้ำแข็ง

ตัวอย่างเช่นก้อนน้ำแข็งละลายเป็นน้ำเหลวดูดซับความร้อนซึ่งจะช่วยแยกโมเลกุลของมัน อย่างไรก็ตามกระบวนการนี้เกิดขึ้นเองดังนั้นจึงไม่ใช่ปฏิกิริยาที่ผิดปกติ

แล้วสถานการณ์ที่คุณต้องการละลายน้ำแข็งที่อุณหภูมิต่ำกว่า-100ºCล่ะ? ในกรณีนี้คำว่าTΔSในสมการพลังงานอิสระจะมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับΔH (เนื่องจาก T ลดลง) และด้วยเหตุนี้ΔGจะมีค่าเป็นบวก

กล่าวอีกนัยหนึ่ง: การละลายน้ำแข็งที่ต่ำกว่า-100ºCเป็นกระบวนการที่ผิดปกติและไม่ได้เกิดขึ้นเอง กรณีที่คล้ายกันคือการแช่แข็งของน้ำประมาณ50ºCซึ่งไม่ได้เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ

ลิงก์ผลิตภัณฑ์ของคุณอ่อนแอกว่า

ลักษณะสำคัญอีกประการหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับΔGคือพลังงานของพันธะใหม่ พันธะของผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นนั้นอ่อนกว่าของสารตั้งต้น อย่างไรก็ตามการลดลงของความแข็งแรงของพันธะจะถูกชดเชยด้วยการเพิ่มขึ้นของมวลซึ่งสะท้อนให้เห็นในคุณสมบัติทางกายภาพ

ที่นี่การเปรียบเทียบกับกำแพงอิฐเริ่มสูญเสียความหมาย ตามที่กล่าวข้างต้นพันธะภายในอิฐจะต้องแข็งแรงกว่าระหว่างพวกเขากับซีเมนต์ อย่างไรก็ตามผนังโดยรวมมีความแข็งและทนทานมากขึ้นเนื่องจากมีมวลมากขึ้น

จะมีการอธิบายสิ่งที่คล้ายกันในส่วนตัวอย่าง แต่มีน้ำตาล

ควบคู่ไปกับปฏิกิริยาที่ผิดปกติ

หากปฏิกิริยาเอนเดอร์โกนิกไม่เกิดขึ้นเองโดยธรรมชาติจะเกิดขึ้นได้อย่างไร? คำตอบเกิดจากการมีเพศสัมพันธ์กับปฏิกิริยาอื่น ๆ ที่ค่อนข้างเกิดขึ้นเอง (exergonic) และสิ่งนั้นก็ส่งเสริมพัฒนาการของพวกเขา

ตัวอย่างเช่นสมการทางเคมีต่อไปนี้แสดงถึงจุดนี้:

A + B => C (ปฏิกิริยา endergonic)

C + D => E (ปฏิกิริยาภายนอก)

ปฏิกิริยาแรกไม่เกิดขึ้นเองดังนั้นจึงไม่สามารถเกิดขึ้นได้ตามธรรมชาติ อย่างไรก็ตามการผลิต C ช่วยให้ปฏิกิริยาที่สองเกิดขึ้นทำให้ E

การเพิ่มพลังงานอิสระกิบส์สำหรับสองปฏิกิริยาคือΔG ₁และΔG ₂โดยให้ผลลัพธ์น้อยกว่าศูนย์ (ΔG <0) จากนั้นระบบจะแสดงเอนโทรปีเพิ่มขึ้นดังนั้นจึงเกิดขึ้นเอง

ถ้า C ไม่ทำปฏิกิริยากับ D A จะไม่สามารถก่อตัวได้เพราะไม่มีการชดเชยพลังงาน (เช่นเดียวกับเงินกับกำแพงอิฐ) จากนั้นจึงกล่าวว่า C และ D "ดึง" A และ B เพื่อทำปฏิกิริยาแม้ว่ามันจะเป็นปฏิกิริยาที่ผิดปกติก็ตาม

ตัวอย่าง

ที่มา: Max Pixel

การสังเคราะห์แสง

พืชใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อสร้างคาร์โบไฮเดรตและออกซิเจนจากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ CO ₂และ O ₂โมเลกุลขนาดเล็กที่มีพันธะที่แข็งแรงสร้างน้ำตาลโดยมีโครงสร้างวงแหวนซึ่งหนักกว่าแข็งกว่าและละลายที่อุณหภูมิประมาณ186ºC

โปรดสังเกตว่าพันธบัตร CC, CH และ CO นั้นอ่อนกว่าของ O = C = O และ O = O และจากหน่วยน้ำตาลพืชสามารถสังเคราะห์พอลิแซ็กคาไรด์เช่นเซลลูโลส

การสังเคราะห์สารชีวโมเลกุลและโมเลกุลขนาดใหญ่

ปฏิกิริยาเอนเดอร์โกนิกเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการอะนาโบลิก เช่นเดียวกับคาร์โบไฮเดรตสารชีวโมเลกุลอื่น ๆ เช่นโปรตีนและไขมันต้องการกลไกที่ซับซ้อนซึ่งหากไม่มีและการมีเพศสัมพันธ์กับปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของ ATP ก็ไม่สามารถดำรงอยู่ได้

ในทำนองเดียวกันกระบวนการเผาผลาญเช่นการหายใจของเซลล์การแพร่กระจายของไอออนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์และการขนส่งออกซิเจนผ่านกระแสเลือดเป็นตัวอย่างของปฏิกิริยา endergonic

การก่อตัวของเพชรและสารประกอบหนักจากน้ำมันดิบ

เพชรต้องใช้แรงกดและอุณหภูมิมหาศาลเพื่อให้ส่วนประกอบของเพชรสามารถบดอัดให้เป็นผลึกแข็งได้

อย่างไรก็ตามการตกผลึกบางอย่างเกิดขึ้นเองแม้ว่าจะเกิดขึ้นด้วยความเร็วที่ช้ามากก็ตาม (ความเป็นธรรมชาติไม่มีความสัมพันธ์กับจลนศาสตร์ของปฏิกิริยา)

ในที่สุดน้ำมันดิบเพียงอย่างเดียวเป็นตัวแทนของปฏิกิริยา endergonic โดยเฉพาะไฮโดรคาร์บอนหนักหรือโมเลกุลขนาดใหญ่ที่เรียกว่า asphaltenes

โครงสร้างของมันซับซ้อนมากและการสังเคราะห์ใช้เวลานาน (หลายล้านปี) ความร้อนและการกระทำของแบคทีเรีย

อ้างอิง

QuimiTube. (2014) ปฏิกิริยา Endergonic และ exergonic สืบค้นจาก: quimitube.com
Khan Academy. (2018) พลังงานฟรี สืบค้นจาก: es.khanacademy.org
พจนานุกรมชีววิทยา (2017) ความหมายของปฏิกิริยา endergonic สืบค้นจาก: Biologydictionary.net
ลูกีแมรี่ (18 พฤษภาคม 2561). ปฏิกิริยาเอนเดอร์โกนิกคืออะไร? Sciencing ดึงมาจาก: sciencing.com
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 มิถุนายน 2561). Endergonic vs Exergonic (พร้อมตัวอย่าง) ดึงมาจาก: thoughtco.com
อาร์ริงตันดี. (2018). ปฏิกิริยาเอนเดอร์โกนิก: นิยามและตัวอย่าง ศึกษา. ดึงมาจาก: study.com
Audersirk Byers (2009) สิ่งมีชีวิตบนโลก พลังงานคืออะไร? . สืบค้นจาก: hhh.gavilan.edu

ลักษณะปฏิกิริยา ENDERGONIC ตัวอย่าง - เคมี - 2024