Pri chemickej reakcii sa východiskové látky, nazývané reaktanty, premieňajú na produkty. Zatiaľ čo všetky chemické reakcie vyžadujú počiatočný prísun energie, označuje sa to ako aktivačná energia, niektoré reakcie majú za následok čisté uvoľnenie energie do okolia a iné vedú k čistej absorpcii energie z okolia. Posledná uvedená situácia sa nazýva endergonická reakcia.
Reakčná energia
Chemici definujú svoju reakčnú nádobu ako „systém“ a všetko ostatné vo vesmíre ako „okolie“. Preto keď endergonická reakcia absorbuje energiu z okolia, energiu vstupuje do systému. Opačným typom je exergonická reakcia, pri ktorej sa energia uvoľňuje do okolia.
Prvá časť akejkoľvek reakcie vždy vyžaduje energiu, bez ohľadu na typ reakcie. Aj keď horiace drevo vydáva teplo a spontánne k nemu dôjde hneď po začiatku, musíte tento proces zahájiť pridaním energie. Plameň, ktorý pridáte na začatie spaľovania dreva, poskytuje aktivačnú energiu.
Aktivačná energia
Aby ste sa dostali zo strany reaktantov na stranu produktu chemickej rovnice, musíte prekonať bariéru aktivačnej energie. Každá jednotlivá reakcia má charakteristickú veľkosť bariéry. Výška bariéry nemá nič spoločné s tým, či je reakcia endergonická alebo exergonická; napríklad exergonická reakcia môže mať veľmi vysokú bariéru aktivačnej energie alebo naopak.
Niektoré reakcie prebiehajú vo viacerých krokoch, pričom každý krok má svoju vlastnú prekonateľnú bariéru aktivačnej energie.
Príklady
Syntetické reakcie bývajú endergonické a reakcie, ktoré rozkladajú molekuly, bývajú exergonické. Napríklad proces spájania aminokyselín za vzniku proteínu a tvorba glukózy z oxidu uhličitého počas fotosyntézy sú endergonické reakcie. To dáva zmysel, pretože procesy, ktoré vytvárajú väčšie štruktúry, budú pravdepodobne vyžadovať energiu. Reverzná reakcia - napríklad bunkové dýchanie glukózy na oxid uhličitý a vodu - je exergonický proces.
Katalyzátory
Katalyzátory môžu znížiť bariéru aktivačnej energie reakcie. Robia to stabilizáciou medziľahlej štruktúry, ktorá existuje medzi štruktúrou reaktantu a molekulami produktu, čo uľahčuje premenu. Katalyzátor v zásade dáva reaktantom prechod „tunelom“ s nízkou energiou, čo uľahčuje prístup na stranu produktu bariéry aktivačnej energie. Existuje veľa druhov katalyzátorov, ale niektoré z najznámejších sú enzýmy, katalyzátory svetu biológie.
Spontánnosť reakcie
Bez ohľadu na bariéru aktivačnej energie sa spontánne vyskytujú iba exergonické reakcie, pretože vydávajú energiu. Napriek tomu stále musíme budovať svaly a opravovať svoje telá, čo sú oba endergonické procesy. Endergonický proces môžeme riadiť tak, že ho spojíme s exergonickým procesom, ktorý poskytuje dostatok energie na vyrovnanie rozdielu v energii medzi reaktantmi a produktmi.