TINDAK BALAS ENDERGONIK: CIRI, CONTOH - KIMIA - 2025

An reaksi endereonik adalah salah satu yang tidak boleh berlaku secara spontan, dan juga memerlukan bekalan tenaga yang tinggi. Dalam kimia, tenaga ini umumnya kalori. Yang paling terkenal dari semua reaksi endergonik ialah reaksi endotermik, iaitu reaksi yang menyerap haba.

Mengapa semua reaksi tidak berlaku secara spontan? Kerana mereka mengikuti undang-undang termodinamika: mereka menggunakan tenaga dan sistem yang dibentuk oleh spesies yang terlibat menurunkan entropi mereka; iaitu, untuk tujuan kimia, ia menjadi lebih tersusun secara molekul.

Sumber: Pxhere

Membina tembok bata adalah contoh reaksi endergonik. Batu bata sahaja tidak cukup padat untuk membentuk badan yang kukuh. Ini kerana tidak ada pertambahan tenaga yang mendorong kesatuan mereka (juga tercermin dalam kemungkinan interaksi molekul rendah mereka).

Oleh itu, untuk membina tembok anda memerlukan simen dan tenaga kerja. Ini adalah tenaga, dan reaksi tidak spontan (dinding tidak akan dibina secara automatik) menjadi mungkin jika manfaat tenaga dirasakan (ekonomi, jika berlaku di dinding).

Sekiranya tidak ada faedah, dinding akan runtuh di bawah gangguan apa pun, dan batu bata tidak akan pernah dapat digabungkan. Begitu juga dengan sebilangan besar sebatian kimia, yang blok bangunannya tidak dapat bergabung secara spontan.

Ciri-ciri tindak balas endergonik

Bagaimana jika dinding boleh dibina secara spontan? Untuk melakukan ini, interaksi antara batu bata mestilah sangat kuat dan stabil, sehingga tidak ada simen atau orang yang perlu memesannya; sementara dinding bata, walaupun tahan, adalah simen yang mengeras yang menyatukannya dan bukan bahan bata dengan betul.

Oleh itu, ciri pertama reaksi endergonik adalah:

-Tidak spontan

-Menyerap haba (atau jenis tenaga lain)

Dan mengapa ia menyerap tenaga? Kerana produk mereka mempunyai lebih banyak tenaga daripada reaktan yang terlibat dalam tindak balas. Ini dapat ditunjukkan dengan persamaan berikut:

ΔG = G _{Produk Reaktif} -G

Di mana ΔG adalah perubahan tenaga bebas Gibbs. Oleh kerana _Produk G lebih besar (kerana lebih bertenaga) daripada G _Reagen , pengurangan mestilah lebih besar daripada sifar (ΔG> 0). Gambar berikut meringkaskan apa yang baru saja dijelaskan:

Sumber: Gabriel Bolívar

Perhatikan perbezaan keadaan tenaga antara produk dan reaktan (garis ungu). Oleh itu, reaktan tidak menjadi produk (A + B => C) jika tidak ada penyerapan haba terlebih dahulu.

Meningkatkan tenaga bebas sistem

Setiap tindak balas endergonik dikaitkan dengan peningkatan tenaga bebas Gibbs sistem. Sekiranya untuk reaksi tertentu adalah benar bahawa ΔG> 0, maka ia tidak akan berlaku secara spontan dan memerlukan bekalan tenaga untuk dijalankan.

Bagaimana untuk mengetahui secara matematik jika tindak balas adalah endergonik atau tidak? Menggunakan persamaan berikut:

ΔG = ΔH - TΔS

Di mana ΔH adalah entalpi tindak balas, iaitu jumlah tenaga yang dilepaskan atau diserap; ΔS adalah perubahan entropi, dan T adalah suhunya. Faktor TΔS adalah kehilangan tenaga yang tidak digunakan dalam pengembangan atau susunan molekul dalam fasa (pepejal, cecair atau gas).

Oleh itu, ΔG adalah tenaga yang dapat digunakan oleh sistem untuk melakukan kerja. Oleh kerana ΔG mempunyai tanda positif untuk tindak balas endergonik, tenaga atau kerja mesti digunakan pada sistem (reaktan) untuk mendapatkan produk.

Kemudian, dengan mengetahui nilai-nilai ΔH (positif, untuk tindak balas endotermik, dan negatif, untuk tindak balas eksotermik), dan TΔS, adalah mungkin untuk mengetahui apakah reaksi itu adalah endergonik. Ini bermaksud bahawa walaupun tindak balas adalah endotermik, namun tidak semestinya endergonik .

Kiub ais

Sebagai contoh, ais batu mencair ke dalam air cair, menyerap haba, yang membantu memisahkan molekulnya; namun, prosesnya spontan, dan oleh itu ia bukan reaksi endergonik.

Dan bagaimana dengan keadaan di mana anda ingin mencairkan ais pada suhu di bawah -100ºC? Dalam kes ini, istilah TΔS dalam persamaan tenaga bebas menjadi kecil berbanding dengan ΔH (kerana T menurun), dan sebagai hasilnya, ΔG akan mempunyai nilai positif.

Dengan kata lain: pencairan ais di bawah -100ºC adalah proses endergonik, dan ia tidak spontan. Kes yang serupa ialah pembekuan air sekitar 50ºC, yang tidak berlaku secara spontan.

Pautan produk anda lebih lemah

Ciri penting lain, juga berkaitan dengan ΔG, adalah tenaga ikatan baru. Ikatan produk yang terbentuk lebih lemah daripada bahan reaktan. Walau bagaimanapun, penurunan kekuatan ikatan dikompensasi oleh kenaikan jisim, yang ditunjukkan dalam sifat fizikal.

Di sini perbandingan dengan dinding bata mula hilang makna. Menurut perkara di atas, ikatan di dalam batu bata mestilah lebih kuat daripada ikatan di antara mereka dan simen. Walau bagaimanapun, dinding secara keseluruhan lebih kaku dan tahan kerana jisimnya lebih besar.

Perkara serupa akan dijelaskan di bahagian contoh tetapi dengan gula.

Ia ditambah dengan reaksi eksergonik

Sekiranya tindak balas endergonik tidak spontan, bagaimana ia berlaku di alam semula jadi? Jawapannya adalah kerana penggabungan dengan reaksi lain yang cukup spontan (eksergonik) dan yang entah bagaimana mendorong perkembangannya.

Sebagai contoh, persamaan kimia berikut mewakili titik ini:

A + B => C (tindak balas endergonik)

C + D => E (tindak balas eksergonik)

Reaksi pertama tidak spontan, jadi secara semula jadi tidak dapat terjadi. Walau bagaimanapun, penghasilan C memungkinkan tindak balas kedua berlaku, menyebabkan E.

Menambah tenaga bebas Gibbs untuk dua reaksi, ΔG ₁ dan ΔG ₂ , dengan hasil kurang dari sifar (ΔG <0), maka sistem akan menunjukkan peningkatan entropi dan oleh itu akan menjadi spontan.

Sekiranya C tidak bertindak balas dengan D, A tidak akan pernah dapat membentuknya, kerana tidak ada pampasan tenaga (seperti dalam hal uang dengan dinding bata). Kemudian dikatakan bahawa C dan D "tarik" A dan B untuk bertindak balas, walaupun itu adalah reaksi endergonik.

Contoh

Sumber: Max Pixel

Fotosintesis

Tumbuhan menggunakan tenaga suria untuk menghasilkan karbohidrat dan oksigen dari karbon dioksida dan air. CO ₂ dan O ₂ , molekul kecil dengan ikatan kuat, membentuk gula, dengan struktur cincin, yang lebih berat, lebih padat, dan cair pada suhu sekitar 186ºC.

Perhatikan bahawa ikatan CC, CH dan CO lebih lemah daripada ikatan O = C = O dan O = O. Dan dari unit gula, kilang dapat mensintesis polisakarida, seperti selulosa.

Sintesis biomolekul dan makromolekul

Reaksi endergonik adalah sebahagian daripada proses anabolik. Seperti karbohidrat, biomolekul lain, seperti protein, dan lipid, memerlukan mekanisme kompleks yang, tanpa mereka, dan bergabung dengan reaksi hidrolisis ATP, tidak dapat wujud.

Begitu juga, proses metabolik seperti pernafasan selular, penyebaran ion melintang membran sel, dan pengangkutan oksigen melalui aliran darah adalah contoh reaksi endergonik.

Pembentukan berlian dan sebatian berat dari minyak mentah

Berlian memerlukan tekanan dan suhu yang sangat besar, sehingga komponennya dapat dipadatkan menjadi pepejal kristal.

Walau bagaimanapun, beberapa penghabluran berlaku secara spontan, walaupun berlaku pada kelajuan yang sangat perlahan (spontaniti tidak mempunyai kaitan dengan kinetik tindak balas).

Akhirnya, minyak mentah sahaja mewakili produk reaksi endergonik, terutama hidrokarbon berat atau makromolekul yang disebut asfaltenes.

Strukturnya sangat kompleks, dan sintesisnya memerlukan masa yang lama (berjuta-juta tahun), tindakan panas dan bakteria.

Rujukan

1. QuimiTube. (2014). Tindak balas endergonik dan eksergonik. Dipulihkan dari: quimitube.com
2. Akademi Khan. (2018). Tenaga percuma. Dipulihkan dari: es.khanacademy.org
3. Kamus Biologi. (2017). Definisi tindak balas endergonik. Dipulihkan dari: biologydictionary.net
4. Lougee, Mary. (18 Mei 2018). Apakah Reaksi Endergonik? Ilmu Pengetahuan. Dipulihkan dari: sciencing.com
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 Jun 2018). Endergonic vs Exergonic (Dengan Contoh). Dipulihkan dari: thinkco.com
6. Arrington D. (2018). Tindak balas endergonik: definisi & contoh. Kaji. Dipulihkan dari: study.com
7. Audersirk Byers. (2009). Kehidupan di Bumi. Apa itu Tenaga? . Dipulihkan dari: hhh.gavilan.edu