Съдържание
При химическа реакция изходните материали, наречени реагенти, се превръщат в продукти. Докато всички химически реакции изискват първоначален принос на енергия, наречен енергия на активиране, някои реакции водят до нетно отделяне на енергия в околната среда, а други водят до нетно абсорбиране на енергия от околната среда. Последната ситуация се нарича ендергонична реакция.
Енергия на реакцията
Химиците определят реакционния си съд като "системата", а всичко останало във Вселената като "околна среда". Следователно, когато ендергоничната реакция поглъща енергия от околната среда, енергията навлиза в системата. Противоположният тип е ексергонична реакция, при която енергията се освобождава в околната среда.
Първата част на всяка реакция винаги изисква енергия, независимо от типа на реакцията. Въпреки че изгарянето на дърва отделя топлина и възниква спонтанно, след като започне, вие трябва да започнете процеса, като добавите енергия. Пламъкът, който добавяте, за да започнете изгарянето на дърва, осигурява енергия за активиране.
Енергия за активиране
За да стигнете от страната на реагента към продуктовата страна на химическото уравнение, трябва да преодолеете бариерата за активиране на енергията. Всяка отделна реакция има характерен бариерен размер. Височината на бариерата няма нищо общо с това дали реакцията е ендергонична или ексергонична; например, ексергоничната реакция може да има много висока бариера за активиране на енергията или обратно.
Някои реакции протичат в няколко стъпки, като всяка стъпка има своя собствена бариера за активиране на енергията, която трябва да преодолее.
Примери
Синтетичните реакции са склонни да бъдат ендергонични, а реакциите, които разрушават молекулите надолу, са склонни да бъдат ексергонични. Например процесът на присъединяване на аминокиселини за получаване на протеин и образуването на глюкоза от въглероден диоксид по време на фотосинтезата са едновременно ендергонични реакции. Това има смисъл, тъй като процесите, които изграждат по-големи структури, вероятно изискват енергия. Обратната реакция - например, клетъчното дишане на глюкозата във въглероден диоксид и вода - е ергоничен процес.
Катализатори
Катализаторите могат да намалят енергийната бариера на активиране на реакцията. Те правят това чрез стабилизиране на междинната структура, която съществува между тази на реагента и молекулите на продукта, което прави превръщането по-лесно. По принцип катализаторът дава на реагентите „тунел“ с по-ниска енергия, през който да преминат, като по-лесно се стига до продуктовата страна на бариерата за активиране на енергията. Има много видове катализатори, но някои от най-известните са ензими, катализатори на света на биологията.
Спонтанност на реакцията
Независимо от енергийната бариера за активиране, само ексергоничните реакции възникват спонтанно, защото те отделят енергия. И все пак, ние все още трябва да изградим мускули и да поправим телата си, които са едновременно ендергонични процеси. Можем да управляваме ендергоничен процес, като го свържем с ергононичен процес, който осигурява достатъчно енергия, за да съответства на разликата в енергията между реагентите и продуктите.