ЕКЕРГОНИЦ РЕАКЦИЈА: КАРАКТЕРИСТИКЕ И ПРИМЕРИ - ХЕМИЈА - 2025

Екергониц реакција је она која се јавља спонтано и уопштено прати ослобађање енергије, било у облику топлоте, светлости или звук. Када се ослобађа топлота, каже се да се суочавамо са егзотермичком и екстрогоничном реакцијом.

Зато се појмови „егзотермно“ и „екстрогонично“ збуњују и постају погрешно третирани као синоними. То је због тога што су многе егзотермне реакције такође ексогоничне. Стога, ако се примети велико ослобађање топлоте и светлости, попут оног које је изазвано запаљивањем ватре, може се претпоставити да се састоји од екстрогонске реакције.

Сагоревање дрвета је пример егзотермне и истовремено ексергонске реакције. Извор: Пикнио.

Међутим, ослобођена енергија може проћи незапажено и можда није толико изненађујућа. На пример, течни медијум се може мало загрејати и даље је резултат екстрогонске реакције. У неким ексергоничним реакцијама које се одвијају споро, не примећује се ни најмањи пораст температуре.

Централна и карактеристична тачка термодинамичких реакција је смањење слободне Гиббсове енергије у производима у односу на реактанте, што се претвара у спонтаност.

Карактеристике екстрогонских реакција

Општи дијаграм

Енергетски дијаграм за екстрогоничну реакцију. Извор: Габриел Боливар.

Главна карактеристика екстрогонске реакције је да производи имају нижу енергију слободног гибса од оне реактаната или реактаната (горња слика). Ова чињеница је обично повезана са производима који су хемијски стабилнији, са јачим везама, динамичнијом структуром или „комфорнијим“ условима.

Стога је ова енергетска разлика, ΔГ, негативна (ΔГ <0). Будући да је негативна, реакција би у теорији требала бити спонтана. Међутим, други фактори такође дефинишу ову спонтаност, као што су енергија активације (висина брда), температура и промене енталпије и ентропије.

Све ове променљиве, које одговарају природи разматране појаве или хемијске реакције, омогућавају одређивање да ли ће реакција бити ексергонска или не. Такође ће се видети да то не мора да буде и егзотермна реакција.

Када је енергија активације веома велика, реактантима је потребна помоћ катализатора за спуштање наведене енергетске баријере. Зато постоје екстрогонске реакције које се одвијају при врло малим брзинама, или које се уопште не јављају.

Смањење слободне енергије система

Следећи математички израз обухвата горе поменуто:

ΔГ = ΔХ - ТΔС

Израз ΔХ је позитиван ако је ендотермичка реакција, а негативан ако је егзотермичан. Ако желимо да ΔГ буде негативан, термин ТΔС мора бити веома велик и позитиван, тако да када одузимамо од ΔХ резултат операције такође буде негативан.

Дакле, и ово је још једна посебност екстрогонских реакција: оне укључују велику промену ентропије система.

Дакле, узимајући у обзир све изразе, можемо бити присутни пре екстрогоничне реакције, али истовремено и ендотермичке; то јест, са позитивним ΔХ, веома високом температуром или великом променом ентропије.

Већина ексергонских реакција су такође егзотермне, јер ако је ΔХ негативан, а одузимањем другог израза који је још негативнији, имаћемо последично ΔГ са негативном вредности; осим ако је ТΔС негативан (ентропија се смањује), и стога би егзотермна реакција постала ендергонична (није спонтана).

Важно је нагласити да спонтаност реакције (била она ексергонична или не) увелико зависи од термодинамичких услова; док брзина којом пролази настаје због кинетичких фактора.

Спонтаност ексергонске реакције

Из онога што је речено већ се зна да је екстрогонска реакција спонтана, без обзира да ли је егзотермна или не. На пример, једињење се може растворити у води хлађењем заједно са својом посудом. Овај процес растварања је ендотермичан, али када се догоди спонтано, каже се да је екстрогоничан.

Егзотермна реакција

Постоје "више екстрогонских" реакција од осталих. Да бисте то сазнали, поново држите при руци следећи израз:

ΔГ = ΔХ - ТΔС

Највише екстрогонских реакција су оне које се спонтано јављају на свим температурама. То јест, без обзира на вредност Т у горњем изразу, ΔХ је негативан, а СС позитиван (ΔХ <0 и ΔС> 0). Они су, дакле, врло егзотермне реакције, што не протурјечи почетној идеји.

Исто тако, може доћи до егзотермичних реакција где се ентропија система смањује (ΔС <0); баш као што се догађа у синтези макромолекула или полимера. У овом случају, то су ексергонске реакције само на ниским температурама, јер би у супротном израз ТΔС био веома велик и негативан.

Ендотермичка реакција

С друге стране, постоје реакције које су спонтане само на високим температурама: када је ΔХ позитиван и ΔС позитиван (ΔХ> 0 и ΔС> 0). Говоримо о ендотермичким реакцијама. Зато се снижавање температуре може појавити и спонтано, јер са собом носе повећање ентропије.

У међувремену, постоје реакције које уопште нису ексергоничне: када ΔХ и ΔС имају позитивне вредности. У овом случају, без обзира на температуру, реакција се никада неће појавити спонтано. Говоримо о не-спонтаној ендергоничној реакцији.

Примери ексергонских реакција

За хемију се обично карактерише експлозија и светлост, па се претпоставља да је већина реакција егзотермична и ексергонска.

Изгарање

Екергонске реакције су сагоревање алкана, олефина, ароматских угљоводоника, шећера, итд.

Оксидације метала

Исто тако, оксидације метала су ексергоничне, иако се одвијају спорије.

Катаболичке реакције тела

Међутим, постоје и други, суптилнији процеси, који су такође екстрогонични и веома важни: катаболичке реакције нашег метаболизма. Овде се разграђују макромолекуле које делују као резервоари енергије, ослобађајући се у облику топлоте и АТП-а, захваљујући чему тело обавља многе своје функције.

Нај емблематиц ових реакција је ћелијска респирација, за разлику од фотосинтезе, где су угљени хидрати "спаљено" са кисеоником да се трансформишу у мале молекуле (ЦО ₂ и Х ₂ О) и енергије.

Други

Међу осталим екергониц реакција имамо експлозивна разградња азот тријодид, НИ ₃ ; додавање алкалних метала води, праћена експлозијом; полимерна синтеза етоксилираних смола; неутрализације киселе базе у воденом раствору; и хемо-луминисцентне реакције.

Референце

1. Вхиттен, Давис, Пецк и Станлеи. (2008). Хемија (8. изд.). ЦЕНГАГЕ Учење.
2. Валтер Ј. Мооре. (1963). Физичка хемија. Ин Хемијска кинетика. Четврто издање, Лонгманс.
3. Ира Н. Левине. (2009). Принципи физикохемије. Шесто издање, стр. 479-540. Мц Грав Хилл.
4. Википедиа. (2020). Екергониц реакција. Опоравак од: ен.википедиа.орг
5. Хелменстине, др Анне Марие (16. септембра 2019). Ендергонични вс Екергониц Реакције и процеси. Опоравак од: тхинкцо.цом
6. Екергониц Реацтион: Дефиниција и пример. (2015., 18. септембра). Опоравак од: студи.цом
7. Академија Кан. (2018). Слободна енергија. Опоравак од: ес.кханацадеми.орг