Dans une réaction chimique, les matières premières, appelées réactifs, sont converties en produits. Alors que toutes les réactions chimiques nécessitent un apport d'énergie initial, appelé le énergie d'activation, certaines réactions entraînent une libération nette d'énergie dans l'environnement et d'autres entraînent une absorption nette d'énergie de l'environnement. Cette dernière situation est appelée réaction endergonique.
Énergie de réaction
Les chimistes définissent leur réacteur comme le « système » et tout le reste dans l'univers comme le "alentours." Par conséquent, lorsqu'une réaction endergonique absorbe de l'énergie de l'environnement, l'énergie pénètre dans le système. Le type opposé est une réaction exergonique, dans laquelle l'énergie est libérée dans l'environnement.
La première partie de toute réaction nécessite toujours de l'énergie, quel que soit le type de réaction. Même si la combustion du bois dégage de la chaleur et se produit spontanément une fois qu'elle a commencé, vous devez démarrer le processus en ajoutant de l'énergie. La flamme que vous ajoutez pour démarrer la combustion du bois fournit l'énergie d'activation.
Énergie d'activation
Pour passer du côté réactif au côté produit de l'équation chimique, vous devez surmonter la barrière d'énergie d'activation. Chaque réaction individuelle a une taille de barrière caractéristique. La hauteur de la barrière n'a rien à voir avec le fait que la réaction soit endergonique ou exergonique; par exemple, une réaction exergonique peut avoir une barrière d'énergie d'activation très élevée, ou vice-versa.
Certaines réactions se déroulent en plusieurs étapes, chaque étape ayant sa propre barrière d'énergie d'activation à surmonter.
Exemples
Les réactions synthétiques ont tendance à être endergoniques et les réactions qui décomposent les molécules ont tendance à être exergoniques. Par exemple, le processus d'association des acides aminés pour former une protéine et la formation de glucose à partir de dioxyde de carbone pendant la photosynthèse sont tous deux des réactions endergoniques. Cela a du sens, car les processus qui construisent des structures plus grandes sont susceptibles de nécessiter de l'énergie. La réaction inverse, par exemple la respiration cellulaire du glucose en dioxyde de carbone et en eau, est un processus exergonique.
Catalyseurs
Les catalyseurs peuvent réduire la barrière énergétique d'activation d'une réaction. Ils le font en stabilisant la structure intermédiaire qui existe entre celle des molécules du réactif et du produit, ce qui facilite la conversion. Fondamentalement, le catalyseur donne aux réactifs un "tunnel" à plus faible énergie à traverser, ce qui facilite l'accès au côté produit de la barrière d'énergie d'activation. Il existe de nombreux types de catalyseurs, mais certains des plus connus sont les enzymes, catalyseurs du monde de la biologie.
Spontanéité de la réaction
Indépendamment de la barrière énergétique d'activation, seules les réactions exergoniques se produisent spontanément, car elles dégagent de l'énergie. Pourtant, nous avons encore besoin de développer nos muscles et de réparer notre corps, qui sont tous deux des processus endergoniques. Nous pouvons conduire un processus endergonique en le couplant à un processus exergonique qui fournit suffisamment d'énergie pour correspondre à la différence d'énergie entre les réactifs et les produits.