Енергия на активиране в ендергонична реакция

При химична реакция изходните материали, наречени реагенти, се превръщат в продукти. Докато всички химически реакции изискват първоначално влагане на енергия, наричано активираща енергия, някои реакции водят до нетно освобождаване на енергия в околната среда, а други водят до нетно усвояване на енергия от околната среда. Последната ситуация се нарича ендергонична реакция.

Химиците определят своя реакционен съд като "система", а всичко останало във Вселената като "заобикалящата среда." Следователно, когато една ендергонична реакция абсорбира енергия от околната среда, енергията влиза в системата. Обратният тип е ексергонична реакция, при която енергията се освобождава в околната среда.

Първата част на всяка реакция винаги изисква енергия, независимо от вида на реакцията. Въпреки че изгарянето на дърва отделя топлина и възниква спонтанно, след като започне, трябва да започнете процеса, като добавите енергия. Пламъкът, който добавяте, за да започнете изгарянето на дърва, осигурява енергията за активиране.

За да стигнете от страната на реагента до страната на продукта на химическото уравнение, трябва да преодолеете бариерата на енергията на активиране. Всяка отделна реакция има характерен бариерен размер. Височината на бариерата няма нищо общо с това дали реакцията е ендергонична или ексергонична; например, ексергонична реакция може да има много висока енергийна бариера на активиране или обратно.

Някои реакции протичат на няколко стъпки, като всяка стъпка има своя собствена енергийна бариера за активиране, която трябва да се преодолее.

Синтетичните реакции са склонни да бъдат ендергонични, а реакциите, които разграждат молекулите, са ексергонични. Например процесът на свързване на аминокиселини, за да се получи протеин, и образуването на глюкоза от въглероден диоксид по време на фотосинтезата са ендергонични реакции. Това има смисъл, тъй като процесите, които изграждат по-големи структури, вероятно ще изискват енергия. Обратната реакция - например клетъчното дишане на глюкоза във въглероден диоксид и вода - е ексергоничен процес.

Катализаторите могат да намалят енергийната бариера на активиране на реакцията. Те правят това, като стабилизират междинната структура, която съществува между тази на реагента и молекулите на продукта, което улеснява превръщането. По принцип катализаторът дава на реагентите „тунел“ с по-ниска енергия за преминаване, което улеснява достигането до продуктовата страна на енергийната бариера на активиране. Има много видове катализатори, но някои от най-известните са ензими, катализатори от света на биологията.

Независимо от енергийната бариера на активиране, само ексергоничните реакции възникват спонтанно, защото те отделят енергия. И все пак, ние все още трябва да изграждаме мускули и да възстановяваме телата си, които са едновременно ендергонични процеси. Можем да управляваме ендергоничен процес, като го свържем с ексергоничен процес, който осигурява достатъчно енергия, за да съответства на разликата в енергията между реагентите и продуктите.