Při chemické reakci se výchozí materiály, nazývané reaktanty, přeměňují na produkty. Zatímco všechny chemické reakce vyžadují počáteční vstup energie, označovaný jako aktivační energie, některé reakce vedou k čistému uvolnění energie do okolí a jiné k čisté absorpci energie z okolí. Druhá situace se nazývá endergonická reakce.
Reakční energie
Chemici definují svou reakční nádobu jako „systém“ a vše ostatní ve vesmíru jako "okolí." Když tedy endergonická reakce absorbuje energii z okolí, energii vstupuje do systému. Opačným typem je exergonická reakce, při které se energie uvolňuje do okolí.
První část jakékoli reakce vždy vyžaduje energii, bez ohledu na typ reakce. I když spalování dřeva vydává teplo a spontánně k němu dochází hned po jeho spuštění, musíte zahájit proces přidáním energie. Plamen, který přidáte ke spuštění hoření dřeva, poskytuje aktivační energii.
Aktivační energie
Abyste se dostali ze strany reaktantů na stranu produktů chemické rovnice, musíte překonat bariéru aktivační energie. Každá jednotlivá reakce má charakteristickou velikost bariéry. Výška bariéry nemá nic společného s tím, zda je reakce endergonická nebo exergonická; například exergonická reakce může mít velmi vysokou aktivační energetickou bariéru nebo naopak.
Některé reakce probíhají v několika krocích, přičemž každý krok má svou vlastní bariéru aktivační energie, kterou je třeba překonat.
Příklady
Syntetické reakce bývají endergonické a reakce, které štěpí molekuly, bývají exergonické. Například proces spojování aminokyselin za vzniku proteinu a tvorba glukózy z oxidu uhličitého během fotosyntézy jsou endergonické reakce. To dává smysl, protože procesy, které vytvářejí větší struktury, budou pravděpodobně vyžadovat energii. Reverzní reakce - například buněčné dýchání glukózy na oxid uhličitý a vodu - je exergonický proces.
Katalyzátory
Katalyzátory mohou snížit bariéru aktivační energie reakce. Činí tak stabilizací mezilehlé struktury, která existuje mezi strukturou reaktantu a molekulami produktu, což usnadňuje přeměnu. Katalyzátor v zásadě dává reaktantům nízkoenergetický „tunel“, kterým prochází, což usnadňuje přístup na stranu produktu aktivační energetické bariéry. Existuje mnoho typů katalyzátorů, ale některé z nejznámějších jsou enzymy, katalyzátory biologického světa.
Reakční spontánnost
Bez ohledu na bariéru aktivační energie dochází spontánně pouze k exergonickým reakcím, protože vydávají energii. Přesto stále musíme budovat svaly a opravovat naše těla, což jsou oba endergonické procesy. Můžeme řídit endergonický proces spojením s exergonickým procesem, který poskytuje dostatek energie k vyrovnání rozdílu v energii mezi reaktanty a produkty.