Будь-яка хімічна реакція передбачає розрив молекулярних зв’язків і можливе утворення нових зв’язків. Процес, що розриває зв’язки, - це той, що вивільняє енергію, і вчені називають його ексергонічним процесом. З іншого боку, для утворення нових зв’язків потрібна енергія, і вчені називають такий процес ендергонічним. Енергія може виділятися або поглинатися у багатьох формах, включаючи світло, електрику та тепло. Коли енергія виділяється як тепло, процес екзотермічний, а коли тепло поглинається, процес ендотермічний. Ендотермічна реакція - це така, що призводить до чистого зниження температури, оскільки вона поглинає тепло з навколишнього середовища і накопичує енергію в зв’язках, що утворюються в реакції.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Ендотермічні реакції поглинають енергію з навколишнього середовища і знижують температуру. Вони є видом ендогенної реакції. У біології анаболічні процеси є прикладами ендотермічних реакцій.
Рівняння для ендотермічних реакцій
Загальним рівнянням ендотермічних реакцій є:
Реактиви + Теплова енергія -> Продукти
Реакція може включати безліч процесів, і деякі з них можуть виділяти тепло, але поки реакція передбачає чисте зниження температури, реакція є ендотермічною. Це можливо, оскільки хімічна реакція завжди протікає таким чином, що збільшує ентропію. Навпаки, екзотермічні реакції - це реакції, що виділяють тепло. Реакції окислення, як правило, екзотермічні, наприклад, горіння колоди.
Утворення оксиду азоту: Прикладом ендотермічної реакції, яка відбувається щодня в атмосфері Землі, є поєднання молекулярного кисню з молекулярним азотом з утворенням оксиду азоту. Хіміки точно знають, скільки теплової енергії потрібно для того, щоб відбулася ця реакція. Збалансоване рівняння для цієї реакції:
O2 + N2 + 180,5 КДж -> 2 НІ
На словах, для реалізації цієї реакції потрібно 180,5 кілоджоулів енергії, і це теж добре. В іншому випадку весь кисень в атмосфері вже давно був би витрачений. Теплова енергія для цієї реакції часто надходить від вихлопних газів автомобіля.
Ендотермічні процеси - це не всі реакції
Прикладом ендотермічного процесу, про який всі знають, є потовиділення, за допомогою якого організм виробляє воду на шкірі як стратегію охолодження. Це працює, оскільки вода поглинає енергію, коли вона переходить із рідини в газ. Це ендотермічний процес, але це не реакція, оскільки реакція завжди передбачає руйнування або утворення хімічних зв’язків. З іншого боку, вичавлювання холоднорозмірного мішка з льодом виробляє ендотермічну реакцію. Хімічна речовина в упаковці реагує з водою, поглинаючи енергію, і замерзає воду в лід.
Приклади з біології
Під час фотосинтезу рослини поглинають вуглекислий газ з атмосфери і перетворюють його на глюкозу та кисень. Процес вимагає енергії у вигляді сонячного світла і є більш ендогенним, ніж ендотермічний. Рівнянням реакції є:
6CO2 (вуглекислий газ) + 6Н2O (вода) + сонячне світло -> C6H12О6 (глюкоза) + O2 (кисень)
Ряд ендотермічних реакцій є важливими для метаболізму ссавців та людини. Багато з них відбуваються всередині клітин, і коли вони трапляються, вчені називають їх анаболічними реакціями, на відміну від катаболічних реакцій, які виділяють енергію. Деякі з цих реакцій включають:
- Амінокислоти, що з’єднуються, утворюючи пептиди.
- Невеликі молекули цукру, що з’єднуються, утворюючи дисахариди.
- Реакція гліцерину з жирними кислотами з утворенням ліпідів.