Każda reakcja chemiczna obejmuje zerwanie wiązań molekularnych i możliwe utworzenie nowych wiązań. Proces, który rozbija więzy, to taki, który uwalnia energię, a naukowcy nazywają go procesem egzoergicznym. Z drugiej strony, tworzenie nowych wiązań wymaga wkładu energii, a naukowcy określają taki proces jako endergonic. Energia może być uwalniana lub absorbowana w wielu formach, w tym światła, elektryczności i ciepła. Kiedy energia jest uwalniana jako ciepło, proces jest egzotermiczny, a gdy ciepło jest pochłaniane, proces jest endotermiczny. Reakcja endotermiczna to taka, która powoduje spadek temperatury netto, ponieważ pochłania ciepło z otoczenia i magazynuje energię w wiązaniach powstałych w reakcji.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Reakcje endotermiczne pochłaniają energię z otoczenia i obniżają temperaturę. Są rodzajem reakcji endogennej. W biologii procesy anaboliczne są przykładem reakcji endotermicznych.
Równanie reakcji endotermicznych
Ogólne równanie reakcji endotermicznych to:
Reagenty + Energia Cieplna --> Produkty
Reakcja może obejmować wiele procesów, a niektóre z nich mogą uwalniać ciepło, ale dopóki reakcja wiąże się z obniżeniem temperatury netto, reakcja jest endotermiczna. Jest to możliwe, ponieważ reakcja chemiczna zawsze przebiega w sposób zwiększający entropię. Natomiast reakcje egzotermiczne to te, które uwalniają ciepło. Reakcje utleniania są zwykle egzotermiczne, takie jak płonąca kłoda.
Powstawanie tlenku azotu: Przykładem reakcji endotermicznej zachodzącej codziennie w atmosferze ziemskiej jest połączenie tlenu cząsteczkowego z azotem cząsteczkowym w celu wytworzenia tlenku azotu. Chemicy dokładnie wiedzą, ile energii cieplnej potrzeba, aby ta reakcja zaszła. Zrównoważone równanie dla tej reakcji to:
O2 + N2 + 180,5 KJ --> 2 NO
Słowem, do wywołania tej reakcji potrzeba 180,5 kilodżuli energii i to też jest dobre. W przeciwnym razie cały tlen w atmosferze zostałby zużyty dawno temu. Energia cieplna dla tej reakcji często pochodzi ze spalin samochodowych.
Procesy endotermiczne to nie wszystkie reakcje
Przykładem procesu endotermicznego, o którym wszyscy wiedzą, jest pocenie się, proces, w którym organizm wytwarza wodę na skórze w ramach strategii chłodzenia. Działa, ponieważ woda pochłania energię, gdy zmienia stan z cieczy w gaz. Jest to proces endotermiczny, ale nie jest to reakcja, ponieważ reakcja zawsze pociąga za sobą zniszczenie lub utworzenie wiązań chemicznych. Z drugiej strony wyciskanie błyskawicznie zimnego lodu powoduje reakcję endotermiczną. Substancja chemiczna w opakowaniu reaguje z wodą, pochłaniając energię i zamrażając wodę w lód.
Przykłady z biologii
Podczas fotosyntezy rośliny pochłaniają dwutlenek węgla z atmosfery i zamieniają go w glukozę i tlen. Proces wymaga energii w postaci światła słonecznego i jest bardziej endogenny niż endotermiczny. Równanie reakcji to:
6CO2 (dwutlenek węgla) + 6H2O (woda) + światło słoneczne --> C6H12O6 (glukoza) + O2 (tlen)
Szereg reakcji endotermicznych ma znaczenie dla metabolizmu ssaków i ludzi. Wiele z nich występuje wewnątrz komórek, a kiedy tak się dzieje, naukowcy nazywają je reakcjami anabolicznymi, w przeciwieństwie do reakcji katabolicznych, które uwalniają energię. Niektóre z tych reakcji obejmują:
- Aminokwasy łączące się w peptydy.
- Małe cząsteczki cukru łączące się w disacharydy.
- Glicerol reaguje z kwasami tłuszczowymi, tworząc lipidy.