Aktiveringsenergi i en endergonisk reaktion

I en kemisk reaktion omdannes udgangsmaterialerne, kaldet reaktanter, til produkter. Mens alle kemiske reaktioner kræver en indledende energiindsats, kaldet aktiveringsenergi, nogle reaktioner resulterer i en netto frigivelse af energi i omgivelserne, og andre resulterer i en netto absorption af energi fra omgivelserne. Den sidstnævnte situation kaldes en endergonisk reaktion.

Kemikere definerer deres reaktionsbeholder som "systemet" og alt andet i universet som "omgivelser." Derfor, når en endergonisk reaktion absorberer energi fra omgivelserne, energien kommer ind i systemet. Den modsatte type er en exergonisk reaktion, hvor energi frigives i omgivelserne.

Den første del af enhver reaktion kræver altid energi, uanset reaktionstype. Selvom brændende træ afgiver varme og spontant opstår, når det først er startet, er du nødt til at starte processen ved at tilføje energi. Den flamme, du tilføjer for at starte brændeovnen, giver aktiveringsenergien.

For at komme fra reaktantsiden til produktsiden af ​​den kemiske ligning skal du overvinde aktiveringsenergibarrieren. Hver individuelle reaktion har en karakteristisk barriere størrelse. Højden af ​​barrieren har intet at gøre med, om reaktionen er endergonisk eller exergonisk; for eksempel kan en exergonisk reaktion have en meget høj aktiveringsenergibarriere eller omvendt.

Nogle reaktioner finder sted i flere trin, hvor hvert trin har sin egen aktiveringsenergibarriere at overvinde.

Syntetiske reaktioner har tendens til at være endergoniske, og reaktioner, der nedbryder molekyler, har tendens til at være exergoniske. For eksempel er processen med aminosyrer, der forbinder til dannelse af et protein, og dannelsen af ​​glukose fra kuldioxid under fotosyntese begge endergoniske reaktioner. Dette giver mening, da processer, der bygger større strukturer, sandsynligvis vil kræve energi. Den omvendte reaktion - for eksempel cellulær respiration af glucose i kuldioxid og vand - er en exergonisk proces.

Katalysatorer kan reducere aktiveringsenergibarrieren ved en reaktion. De gør det ved at stabilisere den mellemliggende struktur, der findes mellem reaktant- og produktmolekylerne, hvilket gør omdannelsen lettere. Dybest set giver katalysatoren reaktanterne en "energi" med lavere energi til at passere igennem, hvilket gør det lettere at komme til produktsiden af ​​aktiveringsenergibarrieren. Der er mange typer katalysatorer, men nogle af de bedst kendte er enzymer, katalysatorer fra biologiverden.

Uanset aktiveringsenergibarrieren opstår kun exergoniske reaktioner spontant, fordi de afgiver energi. Alligevel er vi stadig nødt til at opbygge muskler og reparere vores kroppe, som begge er endergoniske processer. Vi kan køre en endergonisk proces ved at koble den med en exergonisk proces, der giver tilstrækkelig energi til at matche forskellen i energi mellem reaktanter og produkter.