Aktiviseringsenergi i en endergonic reaksjon

I en kjemisk reaksjon omdannes utgangsmaterialene, kalt reaktanter, til produkter. Mens alle kjemiske reaksjoner krever en innledende energiinngang, referert til som aktiveringsenergi, noen reaksjoner resulterer i en netto frigjøring av energi til omgivelsene, og andre resulterer i en netto absorpsjon av energi fra omgivelsene. Sistnevnte situasjon kalles en endergonic reaksjon.

Kjemikere definerer reaksjonskaret sitt som "systemet" og alt annet i universet som "omgivelser." Derfor, når en endergonic reaksjon absorberer energi fra omgivelsene, energien kommer inn i systemet. Den motsatte typen er en eksergonisk reaksjon der energi slippes ut i omgivelsene.

Den første delen av enhver reaksjon krever alltid energi, uansett reaksjonstype. Selv om vedfyring gir fra seg varme og oppstår spontant når den kommer i gang, må du starte prosessen ved å tilsette energi. Flammen du legger til for å starte vedfyringen gir aktiveringsenergien.

For å komme fra reaktantsiden til produktsiden av den kjemiske ligningen, må du overvinne aktiveringsenergibarrieren. Hver enkelt reaksjon har en karakteristisk barrierestørrelse. Høyden på barrieren har ingenting å gjøre med om reaksjonen er endergonisk eller eksergonisk; for eksempel kan en eksergonisk reaksjon ha en meget høy aktiveringsenergibarriere, eller omvendt.

Noen reaksjoner finner sted i flere trinn, hvor hvert trinn har sin egen aktiveringsenergibarriere å overvinne.

Syntetiske reaksjoner har en tendens til å være endergoniske, og reaksjoner som bryter ned molekyler har en tendens til å være eksergoniske. For eksempel er prosessen med aminosyrer som forbinder seg for å lage et protein, og dannelsen av glukose fra karbondioksid under fotosyntese begge endergoniske reaksjoner. Dette er fornuftig, ettersom prosesser som bygger større strukturer sannsynligvis vil kreve energi. Den omvendte reaksjonen - for eksempel cellulær respirasjon av glukose i karbondioksid og vann - er en eksergonisk prosess.

Katalysatorer kan redusere aktiveringsenergibarrieren til en reaksjon. De gjør det ved å stabilisere den mellomliggende strukturen som eksisterer mellom den til reaktanten og produktmolekylene, noe som gjør konverteringen lettere. I utgangspunktet gir katalysatoren reaktantene en "energi" med lavere energi å passere gjennom, noe som gjør det lettere å komme til produktsiden av aktiveringsenergibarrieren. Det er mange typer katalysatorer, men noen av de mest kjente er enzymer, katalysatorer fra biologiverdenen.

Uansett aktiveringsenergibarriere, oppstår bare eksergoniske reaksjoner spontant, fordi de gir fra seg energi. Likevel trenger vi fortsatt å bygge muskler og reparere kroppene våre, som begge er endergoniske prosesser. Vi kan drive en endergonisk prosess ved å koble den til en eksergonisk prosess som gir nok energi til å matche forskjellen i energi mellom reaktanter og produkter.