خصائص رد الفعل Endergonic ، أمثلة

ل رد فعل داخلي إنه الشخص الذي لا يستطيع المرور تلقائيًا ، ويتطلب أيضًا إمدادًا كبيرًا من الطاقة. في الكيمياء ، عادة ما تكون هذه الطاقة من السعرات الحرارية. أكثر ردود الفعل المعروفة بين جميع تفاعلات الإندرجون هي تفاعلات ماصة للحرارة ، أي تلك التي تمتص الحرارة لإنتاجها.

لماذا ليست كل ردود الفعل عفوية؟ لأنهم يذهبون إلى قوانين الديناميكا الحرارية: يستهلكون الطاقة والأنظمة التي تشكلها الأنواع المعنية تقلل من انتروبيا ؛ وهذا هو ، لأغراض كيميائية ، فإنها تصبح أكثر جزيئيا أمر.

بناء جدار من الطوب هو مثال على رد الفعل في الجسم. الطوب وحدها لا تضغط بما يكفي لتشكيل جسم صلب. هذا بسبب عدم وجود مكاسب طاقة تعزز نقاباتهم (تنعكس أيضًا في تفاعلاتهم المنخفضة بين الجزيئات).

لذلك ، لبناء الجدار تحتاج الاسمنت والقوى العاملة. هذه هي الطاقة ، ويكون رد الفعل غير التلقائي (لن يتم بناء الجدار تلقائيًا) ممكنًا إذا تم إدراك فائدة الطاقة (اقتصادية ، في حالة الجدار).

إذا لم تكن هناك فائدة ، فسوف ينهار الجدار قبل أي اضطراب ، ولا يمكن أبداً أن يثبت طوبه معًا. ينطبق الشيء نفسه على العديد من المركبات الكيميائية ، التي لا يمكن أن تتحد كتل البناء الخاصة بها تلقائيًا.

مؤشر

• 1 خصائص تفاعل الإندرجون
  • 1.1 زيادة الطاقة الحرة للنظام
  • 1.2 روابط منتجاتها أضعف
  • 1.3 يقترن ردود الفعل exergonic
• 2 أمثلة
  • 2.1 التمثيل الضوئي
  • 2.2 توليف الجزيئات الحيوية والجزيئات
  • 2.3 تشكيل الماس والمركبات الخام الثقيلة
• 3 المراجع

خصائص رد الفعل endergonic

ماذا لو كان يمكن بناء الجدار تلقائيا؟ لهذا ، يجب أن تكون التفاعلات بين الطوب قوية ومستقرة للغاية ، بحيث لا تكون هناك حاجة إلى الأسمنت أو الشخص الذي يطلبها ؛ في حين أن جدار القرميد ، بينما هو مقاوم ، فإن الأسمنت المتصلب هو الذي يربطهم معًا وليس مادة الطوب بشكل صحيح.

لذلك ، فإن الخصائص الأولى لرد الفعل endergonic هي:

-انها ليست عفوية

-يمتص الحرارة (أو أي نوع آخر من الطاقة)

ولماذا تمتص الطاقة؟ لأن منتجاتها لديها طاقة أكثر من المواد المتفاعلة المشاركة في التفاعل. يمكن تمثيل أعلاه بالمعادلة التالية:

ΔG = G_إنتاج-G_{الكواشف}

حيث ΔG هو تغيير طاقة جيبس ​​الحرة. كما جي_نتاج أكبر (لأنه أكثر حيوية) من G_{الكواشف}, يجب أن يكون الطرح أكبر من الصفر (ΔG> 0). تلخص الصورة التالية ما تم شرحه للتو:

لاحظ الفرق بين حالات الطاقة بين المنتجات والكواشف (الخط الأرجواني). لذلك ، لا تتحول المواد المتفاعلة إلى منتجات (A + B => C) إذا لم يكن هناك امتصاص للحرارة في البداية.

زيادة الطاقة الحرة للنظام

كل رد فعل إندرجوني له زيادة مرتبطة في طاقة جيبس ​​الحرة للنظام. إذا تم استيفاء ΔG> 0 بالنسبة لتفاعل معين ، فلن يكون ذلك تلقائيًا وسيتطلب تزويد الطاقة.

كيف تعرف رياضيا إذا كان رد الفعل هو endergónica أم لا؟ تطبيق المعادلة التالية:

ΔG = ΔH-TΔS

حيث ΔH هو المحتوى الحراري للتفاعل ، أي الطاقة الكلية المنبعثة أو الممتصة ؛ ΔS هو تغيير الكون ، ودرجة الحرارة. العامل TΔS هو فقدان الطاقة غير المستخدمة في تمديد أو ترتيب الجزيئات في مرحلة (صلبة ، سائلة أو غازية).

وبالتالي ، فإن ΔG هي الطاقة التي يمكن للنظام استخدامها لأداء وظيفة. نظرًا لأن ΔG لها علامة إيجابية على تفاعل الإندرجونيك ، فيجب تطبيق الطاقة أو العمل على النظام (الكواشف) للحصول على المنتجات.

عندئذٍ ، ومعرفة قيم ΔH (إيجابية ، لتفاعل ماص للحرارة ، وسلبية ، لتفاعل طارد للحرارة) ، و TΔS ، يمكننا أن نعرف ما إذا كان رد الفعل هائلاً. هذا يعني أنه ، حتى لو كان رد الفعل ماص للحرارة, لا هو بالضرورة endergonic.

مكعبات الثلج

على سبيل المثال ، يذوب مكعب الثلج في الماء السائل الذي يمتص الحرارة ، مما يساعد على فصل جزيئاته ؛ ومع ذلك ، فإن هذه العملية عفوية ، وبالتالي ، فهي ليست رد فعل من الطاقة الداخلية.

وماذا عن الموقف الذي تريد إذابة الجليد عند درجة حرارة أقل بكثير من -100 درجة مئوية؟ في هذه الحالة ، يصبح مصطلح TΔS لمعادلة الطاقة الحرة صغيرًا مقارنةً بـ ΔH (بسبب انخفاض T) ، ونتيجة لذلك ، سيكون للقيمة ΔG قيمة موجبة.

بمعنى آخر: إن ذوبان الجليد تحت -100 درجة مئوية هو عملية هرمية ، وهي ليست عفوية. وهناك حالة مماثلة تتمثل في تجميد الماء حوالي 50 درجة مئوية ، وهذا لا يحدث تلقائيًا.

روابط منتجاتها أضعف

هناك سمة مهمة أخرى ، مرتبطة أيضًا بـ ΔG ، وهي طاقة الروابط الجديدة. روابط المنتجات المشكلة أضعف من روابط الكواشف. ومع ذلك ، فإن الانخفاض في قوة الروابط يعوضه كسب كبير ، وهو ما ينعكس في الخصائص المادية.

هنا تبدأ المقارنة مع جدار القرميد في فقدان المعنى. وفقًا لما ذُكر أعلاه ، يجب أن تكون الروابط الموجودة داخل الطوب أقوى من الروابط بينها وبين الأسمنت. ومع ذلك ، فإن الجدار ككل أكثر صلابة ومقاومة بسبب كتلته الكبيرة.

في قسم الأمثلة سيشرح شيئًا مشابهًا ولكن مع السكر.

يقترن ردود الفعل exergonic

إذا لم تكن تفاعلات الإندرجونيك عفوية ، فكيف تحدث في الطبيعة؟ الجواب يرجع إلى الاقتران بردود الفعل الأخرى التي تكون عفوية (exergonic) والتي تعزز نموها بطريقة أو بأخرى.

على سبيل المثال ، تمثل المعادلة الكيميائية التالية هذه النقطة:

A + B => C (تفاعل إندرجوني)

C + D => E (تفاعل خارج الجسم)

رد الفعل الأول ليس تلقائيًا ، لذلك بطبيعة الحال لا يمكن أن يحدث. ومع ذلك ، فإن إنتاج C يسمح برد الفعل الثاني ، مصدر E.

مضيفا الطاقات الحرة جيبس ​​لتفاعلين ، ،G₁ و ΔG₂, بنتيجة أقل من الصفر (ΔG<0), entonces el sistema presentará un incremento de la entropía y por lo tanto será espontáneo.

إذا لم يتفاعل C مع D ، فلن يتمكن A من تكوينه أبدًا ، لأنه لم يكن هناك تعويض للطاقة (كما في حالة المال بجدار من الطوب). يقال بعد ذلك أن C و D "يسحبان" A و B للرد ، على الرغم من أنه رد فعل داخلي.

أمثلة

التركيب الضوئي

تستخدم النباتات الطاقة الشمسية لإنتاج الكربوهيدرات والأكسجين من ثاني أكسيد الكربون والماء. CO₂ و يا₂, الجزيئات الصغيرة ذات الروابط القوية والسكريات المكونة لهياكل الحلقة الأثقل والأكثر صلابة والذوبان عند درجة حرارة حوالي 186 درجة مئوية.

لاحظ أن روابط C-C و C-H و C-O أضعف من روابط O = C = O و O = O. ومن وحدة السكر ، يمكن للمصنع توليف السكريات ، مثل السليلوز.

تخليق الجزيئات الحيوية والجزيئات

ردود الفعل Endergonic هي جزء من عمليات الابتنائية. مثل الكربوهيدرات ، تتطلب الجزيئات الحيوية الأخرى ، مثل البروتينات والدهون ، آليات معقدة بدونها ، والاقتران مع تفاعل التحلل المائي لـ ATP ، لا يمكن أن توجد.

كما أن عمليات الأيض مثل التنفس الخلوي ، وانتشار الأيونات عبر أغشية الخلايا ، ونقل الأكسجين عبر مجرى الدم ، هي أمثلة على تفاعلات الإندرجون.

تشكيل الماس والمركبات الخام الثقيلة

يتطلب الماس ضغوطًا ودرجات حرارة هائلة ، بحيث يمكن ضغط مكوناتها في مادة صلبة بلورية.

ومع ذلك ، فإن بعض التبلورات تكون عفوية ، على الرغم من أنها تحدث بسرعات بطيئة للغاية (لا علاقة للعفوية بحركية التفاعل).

أخيرًا ، يمثل النفط الخام وحده نتاجًا لتفاعلات الطاقة ، وخاصة الهيدروكربونات الثقيلة أو الجزيئات الكبيرة التي تسمى الإسفلتينات..

هياكلها معقدة للغاية ، ويتطلب تركيبها وقتًا طويلاً (بملايين السنين) ، والحرارة والعمل الجرثومي.

مراجع

1. QuimiTube. (2014). تفاعلات Endergonic و exergonic. تم الاسترجاع من: quimitube.com
2. أكاديمية خان. (2018). طاقة حرة تم الاسترجاع من: www.khanacademy.org
3. قاموس الأحياء. (2017). تعريف رد الفعل endergonic. تم الاسترجاع من: biologydictionary.net
4. لويجي ، ماري. (18 مايو 2018). ما هو رد الفعل Endergonic؟ Sciencing. تم الاسترجاع من: sciencing.com
5. Helmenstine ، آن ماري ، دكتوراه (22 يونيو 2018). Endergonic مقابل Exergonic (مع أمثلة). تم الاسترجاع من: thinkco.com
6. Arrington D. (2018). تفاعل اندرغوني: التعريف والأمثلة. الدراسة. تم الاسترجاع من: study.com
7. أودرسيرك بايرز. (2009). الحياة على الأرض ما هي الطاقة؟ [PDF]. تم الاسترجاع من: hhh.gavilan.edu