Kas ir endotermiskā reakcija?

Jebkura ķīmiskā reakcija ir saistīta ar molekulāro saišu pārtraukšanu un iespējamu jaunu saišu veidošanos. Process, kas pārtrauc saites, ir tas, kas atbrīvo enerģiju, un zinātnieki to sauc par eksergonisku procesu. No otras puses, jaunu saišu veidošanās prasa enerģijas ievadi, un zinātnieki šādu procesu sauc par endergonisku. Enerģiju var atbrīvot vai absorbēt dažādos veidos, ieskaitot gaismu, elektrību un siltumu. Kad enerģija tiek atbrīvota kā siltums, process ir eksotermisks, un, kad siltums tiek absorbēts, process ir endotermisks. Endotermiska reakcija ir tāda, kuras rezultātā temperatūra pazeminās, jo tā absorbē siltumu no apkārtējās vides un uzglabā enerģiju reakcijā izveidotajās saitēs.

TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)

Endotermiskās reakcijas absorbē apkārtējās vides enerģiju un pazemina temperatūru. Tie ir endogēnas reakcijas veids. Bioloģijā anaboliskie procesi ir endotermisku reakciju piemēri.

Endotermisko reakciju vispārīgais vienādojums ir:

Reaģenti + siltumenerģija -> produkti

Reakcija var ietvert vairākus procesus, un daži no tiem var atbrīvot siltumu, bet, kamēr reakcija ietver neto temperatūras pazemināšanos, reakcija ir endotermiska. Tas ir iespējams, jo ķīmiskā reakcija vienmēr notiek tādā veidā, kas palielina entropiju. Turpretī eksotermiskas reakcijas ir tās, kas atbrīvo siltumu. Oksidācijas reakcijas parasti ir eksotermiskas, piemēram, degošs žurnāls.

Slāpekļa oksīda veidošanās: Piemērs endotermiskai reakcijai, kas katru dienu notiek Zemes atmosfērā, ir molekulārā skābekļa un molekulārā slāpekļa kombinācija, veidojot slāpekļa oksīdu. Ķīmiķi precīzi zina, cik daudz siltumenerģijas nepieciešams, lai notiktu šī reakcija. Šīs reakcijas līdzsvarotais vienādojums ir:

O2 + N2 + 180,5 KJ -> 2 NO

Vārdu sakot, šīs reakcijas īstenošanai nepieciešams 180,5 kilodžouli enerģijas, un tā ir arī laba lieta. Pretējā gadījumā viss skābeklis atmosfērā būtu izlietots jau sen. Siltuma enerģija šai reakcijai bieži rodas no automašīnu izplūdes gāzēm.

Piemērs endotermiskam procesam, ar kuru visi zina, ir svīšana - process, kurā ķermenis kā dzesēšanas stratēģija ražo ūdeni uz ādas. Tas darbojas tāpēc, ka ūdens, kad tas mainās no šķidruma uz gāzi, absorbē enerģiju. Tas ir endotermisks process, taču tā nav reakcija, jo reakcija vienmēr ietver ķīmisko saišu iznīcināšanu vai veidošanos. No otras puses, tūlītēja aukstuma ledus pakas saspiešana rada endotermisku reakciju. Ķīmiskā viela iepakojumā reaģē ar ūdeni, lai absorbētu enerģiju, un sasaldē ūdeni ledū.

Fotosintēzes laikā augi absorbē oglekļa dioksīdu no atmosfēras un pārvērš to glikozē un skābeklī. Process prasa enerģiju saules gaismas formā, un tas ir vairāk endogēns nekā endotermisks. Reakcijas vienādojums ir:

6CO₂ (oglekļa dioksīds) + 6H₂O (ūdens) + saules gaisma -> C₆H₁₂O₆ (glikoze) + O₂ (skābeklis)

Zīdītāju un cilvēku metabolismam ir svarīgas vairākas endotermiskas reakcijas. Daudzi no tiem notiek šūnu iekšienē, un, kad notiek, zinātnieki tos sauc par anaboliskām reakcijām, atšķirībā no kataboliskām reakcijām, kas atbrīvo enerģiju. Dažas no šīm reakcijām ir šādas:

• Aminoskābes, savienojoties kopā, veidojot peptīdus.
  
• Mazas cukura molekulas savienojas, veidojot disaharīdus.
  
• Glicerīns, reaģējot ar taukskābēm, veido lipīdus.