ENDERGONIK REAKSIYON: ÖZELLIKLER, ÖRNEKLER - KIMYA - 2025

Bir endergonik reaksiyon , kendiliğinden oluşamayan ve aynı zamanda yüksek bir enerji kaynağı gerektiren bir reaksiyondur . Kimyada bu enerji genellikle kaloridir. En iyi bilinen endergonik reaksiyonlar, endotermik reaksiyonlardır, yani meydana gelecek ısıyı absorbe eden reaksiyonlardır.

Neden tüm tepkiler kendiliğinden değil? Çünkü termodinamik yasalarına yokuş yukarı gittiler: enerji tüketirler ve ilgili türlerin oluşturduğu sistemler entropilerini azaltır; yani, kimyasal amaçlar için, moleküler olarak daha düzenli hale gelirler.

Kaynak: Pxhere

Bir tuğla duvar inşa etmek, endergonik reaksiyona bir örnektir. Tek başına tuğlalar, sağlam bir gövde oluşturacak kadar sıkıştırılmaz. Bunun nedeni, birliklerini destekleyen hiçbir enerji kazanımı olmamasıdır (olası düşük moleküller arası etkileşimlerine de yansır).

Yani duvarı inşa etmek için çimentoya ve işgücüne ihtiyacınız var. Bu enerjidir ve kendiliğinden olmayan reaksiyon (duvar otomatik olarak inşa edilmeyecektir), bir enerji faydası algılanırsa (duvar durumunda ekonomik) mümkün hale gelir.

Fayda yoksa, duvar herhangi bir rahatsızlık altında çökecek ve tuğlaları asla bir arada tutulamayacaktır. Aynı şey, yapı taşları kendiliğinden bir araya gelemeyen birçok kimyasal bileşik için de geçerlidir.

Bir endergonik reaksiyonun özellikleri

Ya duvar kendiliğinden inşa edilebilirse? Bunu yapmak için, tuğlalar arasındaki etkileşimler çok güçlü ve kararlı olmalıdır, öyle ki hiçbir çimento veya bir kişi bunları sipariş etmek zorunda kalmaz; tuğla duvar ise dayanıklı olmasına rağmen onları bir arada tutan sertleştirilmiş çimentodur ve tuğlaların malzemesi olarak uygun değildir.

Bu nedenle, bir endergonik reaksiyonun ilk özellikleri şunlardır:

- Kendiliğinden değil

- Isıyı (veya başka bir enerji türünü) emer

Ve neden enerjiyi emer? Çünkü ürünleri, reaksiyona katılan reaktanlardan daha fazla enerjiye sahiptir. Bu, aşağıdaki denklemle temsil edilebilir:

ΔG = G _Reaktif -G _Ürünleri

ΔG, Gibbs serbest enerjisindeki değişimdir. G _Product , G _{Reaktiflerinden} daha büyük olduğundan (çünkü daha enerjik olduğundan) , çıkarma sıfırdan büyük olmalıdır (ΔG> 0). Aşağıdaki görüntü, az önce anlatılanları daha ayrıntılı olarak özetlemektedir:

Kaynak: Gabriel Bolívar

Ürünler ve reaktanlar arasındaki enerji durumları arasındaki farka dikkat edin (mor çizgi). Bu nedenle, önce ısı absorpsiyonu yoksa reaktanlar ürün haline gelmez (A + B => C).

Sistemin serbest enerjisini artırır

Her endergonik reaksiyon, sistemin Gibbs serbest enerjisindeki bir artışla ilişkilidir. Belirli bir reaksiyon için ΔG> 0 olduğu doğruysa, o zaman kendiliğinden olmayacak ve gerçekleştirilecek bir enerji kaynağı gerektirecektir.

Bir reaksiyonun endergonik olup olmadığını matematiksel olarak nasıl anlarım? Aşağıdaki denklemi uygulamak:

ΔG = ΔH - TΔS

ΔH, reaksiyonun entalpisi, yani salınan veya emilen toplam enerji; ΔS entropi değişimidir ve T sıcaklıktır. TΔS faktörü, moleküllerin bir fazdaki (katı, sıvı veya gaz) genişlemesinde veya düzenlenmesinde kullanılmayan enerji kaybıdır.

Dolayısıyla, ΔG, sistemin iş yapmak için kullanabileceği enerjidir. ΔG, bir endergonik reaksiyon için pozitif bir işarete sahip olduğundan, ürünleri elde etmek için sisteme (reaktanlara) enerji veya iş uygulanmalıdır.

Daha sonra, ΔH (endotermik reaksiyon için pozitif, ekzotermik reaksiyon için negatif) ve TΔS değerlerini bilerek, reaksiyonun endergonik olup olmadığını bilmek mümkündür. Bu, bir reaksiyonun endotermik olmasına rağmen, mutlaka endergonik olmadığı anlamına gelir .

Buz küpü

Örneğin, bir buz küpü sıvı suda erir, ısıyı emer ve bu da moleküllerini ayırmaya yardımcı olur; ancak, süreç kendiliğindendir ve bu nedenle endergonik bir reaksiyon değildir.

Peki ya buzu -100ºC'nin çok altındaki bir sıcaklıkta eritmek istediğiniz durum? Bu durumda, serbest enerji denklemindeki TΔS terimi ΔH'ye kıyasla küçük hale gelir (çünkü T azalır) ve sonuç olarak ΔG pozitif bir değere sahip olacaktır.

Başka bir deyişle: -100ºC'nin altında buzun eritilmesi endergonik bir süreçtir ve kendiliğinden değildir. Benzer bir durum da suyu 50ºC civarında dondurmaktır ki bu kendiliğinden olmaz.

Ürün bağlantılarınız daha zayıf

ΔG ile ilgili bir diğer önemli özellik de yeni bağların enerjisidir. Oluşan ürünlerin bağları, reaktanlarınkinden daha zayıftır. Bununla birlikte, bağların gücündeki azalma, fiziksel özelliklere yansıyan bir kütle kazancı ile telafi edilir.

Burada tuğla duvarla yapılan karşılaştırma anlamını yitirmeye başlar. Yukarıdakilere göre tuğlaların içindeki bağlar, çimento ile aralarındaki bağlardan daha güçlü olmalıdır. Bununla birlikte, bir bütün olarak duvar, daha büyük kütlesi nedeniyle daha sert ve dayanıklıdır.

Örnekler bölümünde buna benzer bir şey ancak şekerle açıklanacaktır.

Eksergonik reaksiyonlarla birleştirilir

Endergonik reaksiyonlar spontan değilse, doğada nasıl gerçekleşir? Cevap, oldukça spontane (ekzergonik) olan ve bir şekilde gelişimlerini destekleyen diğer reaksiyonlarla birleşmesinden kaynaklanmaktadır.

Örneğin, aşağıdaki kimyasal denklem bu noktayı temsil eder:

A + B => C (endergonik reaksiyon)

C + D => E (ekzergonik reaksiyon)

İlk tepki kendiliğinden değildir, bu nedenle doğal olarak gerçekleşemez. Bununla birlikte, C'nin üretimi, ikinci reaksiyonun oluşmasına izin vererek E'ye neden olur.

Sıfırdan küçük bir sonuçla (AdG <0) iki reaksiyon, ΔG ₁ ve ΔG ₂ için Gibbs serbest enerjileri eklendiğinde, sistem entropide bir artış gösterecek ve bu nedenle kendiliğinden olacaktır.

Eğer C, D ile reaksiyona girmediyse, A onu asla oluşturamaz, çünkü enerji telafisi yoktur (tuğla duvarla para durumunda olduğu gibi). Daha sonra, C ve D'nin, bir endergonik reaksiyon olmasına rağmen, A ve B'yi reaksiyona girmek için "çektiği" söylenir.

Örnekler

Kaynak: Max Pixel

Fotosentez

Bitkiler, karbondioksit ve sudan karbonhidrat ve oksijen oluşturmak için güneş enerjisini kullanır. Güçlü bağlara sahip küçük moleküller olan CO ₂ ve O ₂ , daha ağır, daha katı ve yaklaşık 186ºC sıcaklıkta eriyen halka yapılı şekerler oluşturur.

CC, CH ve CO bağlarının O = C = O ve O = O bağlarından daha zayıf olduğuna dikkat edin. Ve bir şeker biriminden bitki, selüloz gibi polisakkaritleri sentezleyebilir.

Biyomoleküllerin ve makromoleküllerin sentezi

Endergonik reaksiyonlar, anabolik süreçlerin bir parçasıdır. Karbonhidratlar gibi, proteinler ve lipitler gibi diğer biyomoleküller de onlar olmadan ve ATP'nin hidroliz reaksiyonuyla birleşemeyecek karmaşık mekanizmalar gerektirir.

Benzer şekilde, hücresel solunum, iyonların hücre zarları boyunca yayılması ve oksijenin kan dolaşımı yoluyla taşınması gibi metabolik süreçler endergonik reaksiyonların örnekleridir.

Ham petrolden elmas ve ağır bileşiklerin oluşumu

Elmaslar, bileşenlerinin kristal bir katı halinde sıkıştırılabilmesi için muazzam basınç ve sıcaklıklar gerektirir.

Bununla birlikte, bazı kristalleşmeler kendiliğinden gerçekleşir, ancak çok yavaş hızlarda meydana gelirler (kendiliğindenliğin reaksiyonun kinetiğiyle hiçbir ilişkisi yoktur).

Son olarak, ham petrol tek başına endergonik reaksiyonların, özellikle ağır hidrokarbonların veya asfalten adı verilen makromoleküllerin bir ürününü temsil eder.

Yapıları çok karmaşıktır ve sentezleri uzun bir zaman (milyonlarca yıl), ısı ve bakteriyel etki alır.

Referanslar

1. QuimiTube. (2014). Endergonik ve ekzergonik reaksiyonlar. Quimitube.com'dan kurtarıldı
2. Khan Akademisi. (2018). Bedava enerji. Es.khanacademy.org adresinden kurtarıldı
3. Biyoloji Sözlüğü. (2017). Endergonik reaksiyonun tanımı. Kurtarıldı: biologydictionary.net
4. Lougee, Mary. (18 Mayıs 2018). Endergonik Reaksiyon nedir? Sciencing. Kurtarıldı: sciencing.com
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 Haziran 2018). Endergonic vs Exergonic (Örneklerle). Kurtarıldı: thinkco.com
6. Arrington D. (2018). Endergonik reaksiyon: tanım ve örnekler. Ders çalışma. Study.com'dan kurtarıldı
7. Audersirk Byers. (2009). Dünyadaki Yaşam. Enerji nedir? . Kurtarıldı: hhh.gavilan.edu