U kemijskoj reakciji polazni materijali, nazvani reaktanti, pretvaraju se u proizvode. Iako sve kemijske reakcije zahtijevaju početni unos energije, naziva se energija aktivacije, neke reakcije rezultiraju neto oslobađanjem energije u okolinu, a druge rezultiraju neto apsorpcijom energije iz okoline. Potonja se situacija naziva endergoničnom reakcijom.
Reakcijska energija
Kemičari svoju reakcijsku posudu definiraju kao "sustav", a sve ostalo u svemiru kao "okruženje." Stoga, kada endergonska reakcija upija energiju iz okoline, tu energiju ulazi u sustav. Suprotan tip je eksergonska reakcija, u kojoj se energija oslobađa u okolinu.
Prvi dio svake reakcije uvijek zahtijeva energiju, bez obzira na vrstu reakcije. Iako izgaranje drva odaje toplinu i spontano se dogodi kad započne, postupak morate započeti dodavanjem energije. Plamen koji dodate za pokretanje drva daje energiju aktivacije.
Aktivacijska energija
Da biste prešli sa strane reaktanata na stranu proizvoda kemijske jednadžbe, morate prevladati barijeru energije aktiviranja. Svaka pojedinačna reakcija ima karakterističnu veličinu barijere. Visina barijere nema nikakve veze s tim je li reakcija endergonska ili eksergonička; na primjer, eksergonska reakcija može imati vrlo visoku barijeru aktivacijske energije, ili obrnuto.
Neke se reakcije odvijaju u više koraka, pri čemu svaki korak ima vlastitu energetsku barijeru za aktiviranje koju treba prevladati.
Primjeri
Sintetske reakcije imaju tendenciju biti endergonične, a reakcije koje razgrađuju molekule imaju tendenciju da budu eksergonične. Primjerice, postupak spajanja aminokiselina u stvaranju proteina i stvaranje glukoze iz ugljičnog dioksida tijekom fotosinteze obje su endergonske reakcije. To ima smisla, jer će procesi koji grade veće strukture vjerojatno trebati energiju. Obrnuta reakcija - na primjer, stanično disanje glukoze u ugljični dioksid i vodu - je eksergonski postupak.
Katalizatori
Katalizatori mogu smanjiti barijeru aktivacijske energije reakcije. To čine stabiliziranjem međusrednje strukture koja postoji između strukture reaktanta i molekula proizvoda, čineći pretvorbu lakšom. U osnovi, katalizator daje reaktantima niži energetski "tunel" za prolazak, olakšavajući dolazak na stranu proizvoda energetske barijere aktivacije. Postoji mnogo vrsta katalizatora, ali neki od najpoznatijih su enzimi, katalizatori iz biološkog svijeta.
Spontanost reakcije
Bez obzira na energetsku barijeru aktivacije, samo se eksergonske reakcije javljaju spontano, jer daju energiju. Ipak, još uvijek moramo izgraditi mišiće i popraviti svoje tijelo, što je obojica endergonični proces. Možemo pokrenuti endergonski postupak spajajući ga s eksergonskim postupkom koji daje dovoljno energije da se podudara s razlikom u energiji između reaktanata i proizvoda.