מהי תגובה אנדותרמית?

כל תגובה כימית כוללת שבירת קשרים מולקולריים ויצירת קשרים אפשריים. תהליך ששובר קשרים הוא כזה שמשחרר אנרגיה, ומדענים מכנים אותו כתהליך אקסרגוני. מצד שני, יצירת קשרים חדשים מצריכה קלט של אנרגיה, ומדענים מתייחסים לתהליך כזה בשם אנדרגוני. אנרגיה יכולה להשתחרר או להיספג בצורות רבות, כולל אור, חשמל וחום. כאשר אנרגיה משתחררת כחום, התהליך הוא אקסותרמי, וכאשר החום נספג, התהליך הוא אנדותרמי. תגובה אנדותרמית היא תגובה המביאה לירידה נטו בטמפרטורה מכיוון שהיא סופגת חום מהסביבה ומאחסנת את האנרגיה בקשרים שנוצרו בתגובה.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

תגובות אנדותרמיות קולטות אנרגיה מהסביבה ומורידות את הטמפרטורה. הם סוג של תגובה אנדוגנית. בביולוגיה, תהליכים אנבוליים הם דוגמאות לתגובות אנדותרמיות.

המשוואה הכללית לתגובות אנדותרמיות היא:

מגיבים + אנרגיית חום -> מוצרים

תגובה עשויה להיות כרוכה בתהליכים מרובים, וחלקם עשויים לשחרר חום, אך כל עוד תגובה כוללת ירידה בטמפרטורה נטו, התגובה היא אנדותרמית. יתכן שזה יקרה מכיוון שתגובה כימית תמיד מתנהלת באופן המגביר את האנטרופיה. לעומת זאת, תגובות אקסותרמיות הן אלה שמשחררות חום. תגובות חמצון הן בדרך כלל אקסותרמיות כגון יומן בוער.

היווצרות תחמוצת החנקן: דוגמא לתגובה אנדותרמית המתרחשת מדי יום באטמוספירה של כדור הארץ היא שילוב של חמצן מולקולרי עם חנקן מולקולרי ליצירת תחמוצת חנקן. כימאים יודעים בדיוק כמה אנרגיית חום נדרשת כדי שתתרחש תגובה זו. המשוואה המאוזנת לתגובה זו היא:

O2 + N2 + 180.5 KJ -> 2 NO

במילים, זה דורש 180.5 קילוגרמים של אנרגיה כדי לגרום לתגובה הזו לקרות, וזה גם דבר טוב. אחרת, כל החמצן באטמוספירה היה מנוצל כבר מזמן. אנרגיית החום לתגובה זו מגיעה לעיתים קרובות מפליטת רכב.

דוגמה לתהליך אנדותרמי בו כולם מכירים שמזיעים, התהליך בו הגוף מייצר מים על העור כאסטרטגיית קירור. זה עובד מכיוון שמים סופגים אנרגיה כאשר הם מחליפים מצב מנוזל לגז. זהו תהליך אנדותרמי, אך אין זו תגובה מכיוון שתגובה כרוכה תמיד בהרס או ביצירת קשרים כימיים. מצד שני, סחיטת שקית קרח מיידית מייצרת תגובה אנדותרמית. כימיקל באריזה מגיב עם מים לספיגת אנרגיה ומקפיא את המים לקרח.

במהלך הפוטוסינתזה צמחים קולטים פחמן דו חמצני מהאטמוספירה והופכים אותו לגלוקוז וחמצן. התהליך דורש אנרגיה בצורת אור שמש והוא אנדוגני יותר מכפי שהוא אנדותרמי. המשוואה לתגובה היא:

6CO₂ (פחמן דו חמצני) + 6H₂O (מים) + אור שמש -> C₆ה₁₂או₆ (גלוקוז) + O₂ (חַמצָן)

מספר תגובות אנדותרמיות חשובות לחילוף החומרים של יונקים ובני אדם. רבים מאלה מתרחשים בתוך תאים, וכאשר הם קורים, מדענים מכנים אותם תגובות אנבוליות, בניגוד לתגובות קטבוליות, המשחררות אנרגיה. חלק מהתגובות הללו כוללות:

• חומצות אמינו מתחברות יחד ליצירת פפטידים.
  
• מולקולות סוכר קטנות המצטרפות ליצירת סוכר.
  
• גליצרול מגיב עם חומצות שומן ליצירת ליפידים.