Keemilise reaktsiooni käigus muudetakse lähteained, mida nimetatakse reaktantideks, produktideks. Kuigi kõik keemilised reaktsioonid nõuavad esialgset energia sisestamist, mida nimetatakse aktiveerimisenergia, mõnede reaktsioonide tulemuseks on energia puhas vabanemine ümbruskonda ja teiste tulemuseks on energia neto neeldumine ümbrusest. Viimast olukorda nimetatakse endergooniliseks reaktsiooniks.
Reaktsioonienergia
Keemikud defineerivad oma reaktsioonianumat kui "süsteemi" ja kõike muud universumis kui "süsteemi" "ümbrus". Seega, kui endergooniline reaktsioon neelab energiat ümbritsevast, siis energia siseneb süsteemi. Vastupidine tüüp on eksergooniline reaktsioon, mille käigus energia vabaneb ümbruskonda.
Iga reaktsiooni esimene osa nõuab alati energiat, olenemata reaktsiooni tüübist. Ehkki puidu põletamine annab soojust ja tekib pärast selle alustamist spontaanselt, peate protsessi alustama energia lisamisega. Puidu põletamise alustamiseks lisatud leek annab aktiveerimisenergia.
Aktiveerimisenergia
Reagendi poolelt keemilise võrrandi toote poolele jõudmiseks peate ületama aktiveerimisenergia barjääri. Igal üksikul reaktsioonil on iseloomulik barjääri suurus. Tõkke kõrgus pole midagi pistmist sellega, kas reaktsioon on endergoonne või eksergooniline; näiteks võib eksergoonsel reaktsioonil olla väga kõrge aktivatsioonienergeetiline barjäär või vastupidi.
Mõned reaktsioonid toimuvad mitmes etapis, kusjuures igal etapil on oma aktiveerimise energiabarjäär, millest üle saada.
Näited
Sünteetilised reaktsioonid kipuvad olema endergoonilised ja reaktsioonid, mis molekule lagundavad, eksergoonilised. Näiteks on aminohapete liitumine valgu saamiseks ja glükoosi moodustumine süsinikdioksiidist fotosünteesi käigus mõlemad endergoonsed reaktsioonid. See on mõistlik, kuna suuremate struktuuride ehitamiseks vajalikud protsessid nõuavad tõenäoliselt energiat. Pöördreaktsioon - näiteks glükoosi rakuhingamine süsinikdioksiidi ja vette - on eksergooniline protsess.
Katalüsaatorid
Katalüsaatorid võivad vähendada reaktsiooni aktivatsiooni energiabarjääri. Nad teevad seda, stabiliseerides reaktiivi ja toote molekulide vahelise vahestruktuuri, muutes muundamise lihtsamaks. Põhimõtteliselt annab katalüsaator reaktantidele läbimiseks madalama energiaga "tunneli", mis muudab aktiveerimisenergia barjääri toote poole jõudmise lihtsamaks. Katalüsaatoreid on mitut tüüpi, kuid mõned tuntumad on ensüümid, bioloogilise maailma katalüsaatorid.
Reaktsiooni spontaansus
Sõltumata aktivatsiooni energiabarjäärist tekivad spontaanselt ainult eksergoonilised reaktsioonid, kuna need annavad energiat välja. Ometi peame ikkagi lihaseid üles ehitama ja oma keha parandama, mis on mõlemad endergoonilised protsessid. Saame juhtida endergoonilist protsessi, sidudes selle exergonic protsessiga, mis annab piisavalt energiat reageerivate ainete ja toodete energiaerinevuste sobitamiseks.