Vykstant cheminei reakcijai, pradinės medžiagos, vadinamos reagentais, paverčiamos produktais. Nors visoms cheminėms reakcijoms reikia pradinės energijos sąnaudos, vadinamos aktyvavimo energija, kai kurios reakcijos sukelia grynąjį energijos išsiskyrimą į aplinką, o kitos - grynąjį energijos absorbavimą iš aplinkos. Pastaroji situacija vadinama endergonine reakcija.
Reakcijos energija
Chemikai savo reakcijos indą apibrėžia kaip „sistemą“, o visa kita visatoje - kaip „sistemą“ „aplinka“. Todėl, kai endergoninė reakcija absorbuoja energiją iš aplinkos, energija patenka į sistemą. Priešingas tipas yra egzergoninė reakcija, kurios metu energija patenka į aplinką.
Pirmoji bet kokios reakcijos dalis visada reikalauja energijos, nesvarbu, koks būtų reakcijos tipas. Nors deginant medieną, ji atiduoda šilumą ir savaime atsiranda ją pradėjus, jūs turite pradėti procesą pridėdami energijos. Liepsna, kurią pridedate norėdami pradėti malkas, suteikia aktyvacijos energijos.
Aktyvinimo energija
Norėdami patekti iš reagento pusės į produkto cheminės lygties pusę, turite įveikti aktyvacijos energijos barjerą. Kiekvienai atskirai reakcijai būdingas barjero dydis. Barjero aukštis neturi nieko bendra su tuo, ar reakcija yra endergoninė, ar eksergoninė; pavyzdžiui, eksergoninė reakcija gali turėti labai aukštą aktyvacijos energijos barjerą arba atvirkščiai.
Kai kurios reakcijos vyksta keliais etapais, kiekvienam žingsniui įveikti savo aktyvacijos energijos barjerą.
Pavyzdžiai
Sintetinės reakcijos dažniausiai būna enderginės, o reakcijos, kurios suskaido molekules, yra ekserginės. Pavyzdžiui, aminorūgščių susijungimo procesas, kad gautų baltymą, ir gliukozės susidarymas iš anglies dioksido fotosintezės metu yra abi endergoninės reakcijos. Tai prasminga, nes procesams, kurie kuria didesnes struktūras, greičiausiai reikės energijos. Atvirkštinė reakcija - pavyzdžiui, ląstelių kvėpavimas gliukoze į anglies dioksidą ir vandenį - yra egzergoninis procesas.
Katalizatoriai
Katalizatoriai gali sumažinti reakcijos aktyvacijos energijos barjerą. Jie tai daro stabilizuodami tarpinę struktūrą, kuri egzistuoja tarp reagento ir produkto molekulių, palengvinant konversiją. Iš esmės katalizatorius suteikia reagentams mažesnį energijos „tunelį“ praeiti, todėl lengviau patekti į aktyvinimo energijos barjero produktinę pusę. Katalizatorių yra daugybė rūšių, tačiau vieni iš labiausiai žinomų yra fermentai, biologijos pasaulio katalizatoriai.
Reakcijos spontaniškumas
Nepaisant aktyvinimo energijos barjero, spontaniškai vyksta tik ekergoninės reakcijos, nes jos atiduoda energiją. Vis dėlto mums vis dar reikia lavinti raumenis ir taisyti kūną, kurie abu yra endergoniniai procesai. Mes galime paskatinti endergoninį procesą susiedami jį su egzergoniniu procesu, kuris suteikia pakankamai energijos, kad atitiktų reaguojančių medžiagų ir produktų skirtumus.
