Elke chemische reactie omvat het verbreken van moleculaire bindingen en de mogelijke vorming van nieuwe bindingen. Een proces dat bindingen verbreekt, is er een waarbij energie vrijkomt, en wetenschappers noemen het een exergonisch proces. Aan de andere kant vereist de vorming van nieuwe bindingen een invoer van energie, en wetenschappers noemen een dergelijk proces endergonisch. Energie kan in vele vormen vrijkomen of worden opgenomen, waaronder licht, elektriciteit en warmte. Wanneer energie als warmte vrijkomt, is het proces exotherm en wanneer warmte wordt geabsorbeerd, is het proces endotherm. Een endotherme reactie is er een die resulteert in een netto temperatuurdaling omdat het warmte uit de omgeving absorbeert en de energie opslaat in de bindingen die tijdens de reactie worden gevormd.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Endotherme reacties absorberen energie uit de omgeving en verlagen de temperatuur. Ze zijn een soort endogene reactie. In de biologie zijn anabole processen voorbeelden van endotherme reacties.
Vergelijking voor endotherme reacties
De algemene vergelijking voor endotherme reacties is:
Reagentia + Warmte Energie --> Producten
Bij een reactie kunnen meerdere processen betrokken zijn, en bij sommige daarvan kan warmte vrijkomen, maar zolang een reactie een netto verlaging van de temperatuur met zich meebrengt, is de reactie endotherm. Het is mogelijk dat dit gebeurt omdat een chemische reactie altijd zo verloopt dat de entropie toeneemt. Daarentegen zijn exotherme reacties die waarbij warmte vrijkomt. Oxidatiereacties zijn meestal exotherm, zoals een brandend logboek.
Vorming van stikstofmonoxide: Een voorbeeld van een endotherme reactie die elke dag in de atmosfeer van de aarde plaatsvindt, is de combinatie van moleculaire zuurstof met moleculaire stikstof om stikstofmonoxide te vormen. Chemici weten precies hoeveel warmte-energie er nodig is om deze reactie te laten plaatsvinden. De gebalanceerde vergelijking voor deze reactie is:
O2 + N2 + 180,5 KJ --> 2 NO
Kortom, er is 180,5 kilojoule energie voor nodig om deze reactie te laten plaatsvinden, en dat is ook maar goed. Anders was alle zuurstof in de atmosfeer al lang opgebruikt. De warmte-energie voor deze reactie komt vaak van uitlaatgassen van auto's.
Endotherme processen zijn niet alle reacties
Een voorbeeld van een endotherm proces dat iedereen kent, is zweten, het proces waarbij het lichaam water aanmaakt op de huid als verkoelende strategie. Het werkt omdat water energie absorbeert wanneer het van toestand verandert van een vloeistof naar een gas. Dit is een endotherm proces, maar het is geen reactie, omdat een reactie altijd de vernietiging of vorming van chemische bindingen met zich meebrengt. Aan de andere kant produceert het knijpen van een instant-koud ijspak een endotherme reactie. Een chemische stof in de verpakking reageert met water om energie te absorberen en bevriest het water tot ijs.
Voorbeelden uit de biologie
Tijdens de fotosynthese nemen planten koolstofdioxide uit de atmosfeer op en zetten het om in glucose en zuurstof. Het proces vereist energie in de vorm van zonlicht en is meer endogeen dan endotherm. De vergelijking voor de reactie is:
6CO2 (kooldioxide) + 6H2O (water) + zonlicht --> C6H12O6 (glucose) + O2 (zuurstof)
Een aantal endotherme reacties is van belang voor de stofwisseling van zoogdieren en mensen. Veel hiervan komen voor in cellen, en als ze dat doen, noemen wetenschappers ze anabole reacties, in tegenstelling tot katabole reacties, waarbij energie vrijkomt. Sommige van deze reacties omvatten:
- Aminozuren die samenkomen om peptiden te vormen.
- Kleine suikermoleculen die samenkomen om disachariden te vormen.
- Glycerol reageert met vetzuren om lipiden te maken.