Ενέργεια ενεργοποίησης σε μια Ενδρονική Αντίδραση

Σε μια χημική αντίδραση, τα αρχικά υλικά, που ονομάζονται αντιδραστήρια, μετατρέπονται σε προϊόντα. Ενώ όλες οι χημικές αντιδράσεις απαιτούν μια αρχική εισροή ενέργειας, που αναφέρεται ως ενέργεια ενεργοποίησης, ορισμένες αντιδράσεις οδηγούν σε καθαρή απελευθέρωση ενέργειας στο περιβάλλον και άλλες οδηγούν σε καθαρή απορρόφηση ενέργειας από το περιβάλλον. Η τελευταία κατάσταση ονομάζεται ενδονική αντίδραση.

Οι χημικοί ορίζουν το δοχείο αντίδρασης ως το «σύστημα» και οτιδήποτε άλλο στο σύμπαν ως το «σύστημα» "περιβαλλοντας ΧΩΡΟΣ." Επομένως, όταν μια ενδονική αντίδραση απορροφά ενέργεια από το περιβάλλον, την ενέργεια μπαίνει στο σύστημα. Ο αντίθετος τύπος είναι μια εξεργική αντίδραση, στην οποία η ενέργεια απελευθερώνεται στο περιβάλλον.

Το πρώτο μέρος κάθε αντίδρασης απαιτεί πάντα ενέργεια, ανεξάρτητα από τον τύπο της αντίδρασης. Παρόλο που το κάψιμο του ξύλου εκπέμπει θερμότητα και συμβαίνει αυθόρμητα μόλις ξεκινήσει, πρέπει να ξεκινήσετε τη διαδικασία προσθέτοντας ενέργεια. Η φλόγα που προσθέτετε για να ξεκινήσετε την καύση ξύλου παρέχει ενέργεια ενεργοποίησης.

Για να μεταβείτε από την πλευρά του αντιδραστηρίου στην πλευρά του προϊόντος της χημικής εξίσωσης, πρέπει να ξεπεράσετε το φράγμα ενέργειας ενεργοποίησης. Κάθε μεμονωμένη αντίδραση έχει ένα χαρακτηριστικό μέγεθος φραγμού. Το ύψος του φράγματος δεν έχει καμία σχέση με το αν η αντίδραση είναι ενδοργική ή εξεργική. Για παράδειγμα, μια εξεργική αντίδραση μπορεί να έχει ένα πολύ υψηλό ενεργειακό φράγμα ενεργοποίησης ή το αντίστροφο.

Ορισμένες αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα σε πολλαπλά στάδια, με κάθε βήμα να έχει το δικό του ενεργειακό εμπόδιο ενεργοποίησης για να ξεπεραστεί.

Οι συνθετικές αντιδράσεις τείνουν να είναι ενδονικές και οι αντιδράσεις που διαλύουν τα μόρια τείνουν να είναι εξεργονικές. Για παράδειγμα, η διαδικασία σύνδεσης αμινοξέων για την παραγωγή μιας πρωτεΐνης και ο σχηματισμός γλυκόζης από διοξείδιο του άνθρακα κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης είναι αμφότερες οι ενδονικές αντιδράσεις. Αυτό έχει νόημα, καθώς οι διαδικασίες που χτίζουν μεγαλύτερες δομές είναι πιθανό να απαιτούν ενέργεια. Η αντίστροφη αντίδραση - για παράδειγμα, η κυτταρική αναπνοή της γλυκόζης σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό - είναι μια εξεργονική διαδικασία.

Οι καταλύτες μπορούν να μειώσουν το ενεργειακό φράγμα ενεργοποίησης μιας αντίδρασης. Αυτό το κάνει σταθεροποιώντας την ενδιάμεση δομή που υπάρχει μεταξύ εκείνης του αντιδρώντος και των μορίων του προϊόντος, διευκολύνοντας τη μετατροπή. Βασικά, ο καταλύτης δίνει στα αντιδραστήρια μια «σήραγγα» χαμηλότερης ενέργειας για να περάσει, καθιστώντας ευκολότερο να φτάσουμε στην πλευρά του προϊόντος του ενεργειακού φράγματος ενεργοποίησης. Υπάρχουν πολλοί τύποι καταλυτών, αλλά μερικοί από τους πιο γνωστούς είναι ένζυμα, καταλύτες του κόσμου της βιολογίας.

Ανεξάρτητα από το ενεργειακό φράγμα ενεργοποίησης, μόνο εξεργονικές αντιδράσεις εμφανίζονται αυθόρμητα, επειδή εκπέμπουν ενέργεια. Ωστόσο, πρέπει ακόμη να χτίσουμε μυς και να επισκευάσουμε το σώμα μας, οι οποίες είναι και οι δύο ενδογενείς διαδικασίες. Μπορούμε να οδηγήσουμε μια ενδοργική διαδικασία συνδέοντας την με μια εξεργική διαδικασία που παρέχει αρκετή ενέργεια για να ταιριάξει τη διαφορά ενέργειας μεταξύ αντιδρώντων και προϊόντων.