- Ciri-ciri tindak balas eksergonik
- Gambarajah umum
- Penurunan tenaga bebas sistem
- Spontaniti tindak balas eksergonik
- Tindak balas eksotermik
- Tindak balas endotermik
- Contoh tindak balas eksergonik
- Pembakaran
- Pengoksidaan logam
- Reaksi katabolik badan
- Yang lain
- Rujukan
An reaksi eksergonik adalah salah satu yang berlaku secara spontan dan secara umumnya disertai dengan pembebasan tenaga, sama ada dalam bentuk haba, cahaya atau bunyi. Apabila haba dibebaskan, dikatakan bahawa kita menghadapi reaksi eksotermik dan eksergonik.
Itulah sebabnya istilah 'exothermic' dan 'exergonic' keliru, menjadi keliru dianggap sebagai sinonim. Ini kerana banyak reaksi eksotermik juga eksergonik. Oleh itu, jika pelepasan panas dan cahaya yang besar diperhatikan, seperti yang disebabkan oleh menyalakan api, dapat diasumsikan bahawa ia terdiri daripada reaksi eksergonik.
Pembakaran kayu adalah contoh reaksi eksotermik dan pada masa yang sama tindak balas eksergonik. Sumber: Pixnio.
Walau bagaimanapun, tenaga yang dikeluarkan mungkin tidak disedari dan mungkin tidak begitu mengejutkan. Sebagai contoh, medium cair dapat sedikit panas dan masih merupakan hasil tindak balas eksergonik. Dalam beberapa tindak balas eksergonik yang berlaku terlalu perlahan, bahkan kenaikan suhu terkecil tidak dapat dilihat.
Titik utama dan ciri reaksi termodinamik jenis ini adalah penurunan tenaga bebas Gibbs dalam produk berkenaan dengan reaktan, yang diterjemahkan menjadi spontaniti.
Ciri-ciri tindak balas eksergonik
Gambarajah umum
Gambarajah tenaga untuk tindak balas eksergonik. Sumber: Gabriel Bolívar.
Ciri utama tindak balas eksergonik ialah produk mempunyai tenaga bebas Gibs lebih rendah daripada reaktan atau reaktan (gambar atas). Fakta ini biasanya dikaitkan dengan produk yang lebih stabil secara kimia, dengan ikatan yang lebih kuat, struktur yang lebih dinamik atau keadaan yang lebih "selesa".
Oleh itu, perbezaan tenaga ini, ΔG, adalah negatif (ΔG <0). Bersikap negatif, reaksi secara teori mestilah spontan. Walau bagaimanapun, faktor lain juga menentukan spontaniti ini, seperti tenaga pengaktifan (ketinggian bukit), suhu, dan perubahan entalpi dan entropi.
Semua pemboleh ubah ini, yang bertindak balas terhadap sifat fenomena atau tindak balas kimia yang dipertimbangkan, memungkinkan untuk menentukan sama ada suatu reaksi akan menjadi eksergonik atau tidak. Dan juga akan dilihat bahawa tidak semestinya reaksi eksotermik.
Apabila tenaga pengaktifan sangat tinggi, reaktan memerlukan bantuan pemangkin untuk menurunkan penghalang tenaga tersebut. Itulah sebabnya terdapat reaksi eksergonik yang berlaku pada kelajuan yang sangat rendah, atau sama sekali tidak berlaku sama sekali.
Penurunan tenaga bebas sistem
Ungkapan matematik berikut merangkumi yang disebutkan di atas:
ΔG = ΔH - TΔS
Istilah ΔH adalah positif jika ia adalah reaksi endotermik, dan negatif jika itu adalah eksotermik. Sekiranya kita mahu ΔG menjadi negatif, istilah TΔS mestilah sangat besar dan positif, sehingga apabila mengurangkan dari ΔH maka hasil operasi juga negatif.
Oleh itu, dan ini adalah satu lagi ciri khas reaksi eksergonik: ia melibatkan perubahan besar dalam entropi sistem.
Oleh itu, dengan mengambil kira semua istilah, kita boleh hadir sebelum reaksi eksergonik tetapi pada masa yang sama endotermik; iaitu, dengan ΔH positif, suhu yang sangat tinggi, atau perubahan entropi yang besar.
Sebilangan besar tindak balas eksergonik juga eksotermik, kerana jika ΔH negatif, dan dengan mengurangkan istilah lain yang bahkan lebih negatif, kita akan mempunyai ΔG dengan nilai negatif; melainkan jika TΔS negatif (entropi menurun), dan oleh itu reaksi eksotermik akan menjadi endergonik (tidak spontan).
Penting untuk diketengahkan bahawa spontaniti tindak balas (sama ada eksergonik atau tidak), sangat bergantung pada keadaan termodinamik; sementara kelajuan yang dilaluinya disebabkan oleh faktor kinetik.
Spontaniti tindak balas eksergonik
Dari apa yang telah dikatakan, sudah diketahui bahawa reaksi eksergonik adalah spontan, sama ada eksotermik atau tidak. Contohnya, sebatian boleh dilarutkan dalam air dengan menyejukkannya bersama bekasnya. Proses pembubaran ini bersifat endotermik, tetapi apabila berlaku secara spontan, ia dikatakan sebagai eksergonik.
Tindak balas eksotermik
Terdapat reaksi "lebih eksergonik" daripada yang lain. Untuk mengetahui, simpan ungkapan berikut lagi:
ΔG = ΔH - TΔS
Reaksi yang paling eksergonik adalah reaksi yang berlaku secara spontan pada semua suhu. Maksudnya, tanpa mengira nilai T dalam ungkapan di atas, ΔH adalah negatif dan ΔS positif (ΔH <0 dan ΔS> 0). Oleh itu, ia adalah reaksi yang sangat eksotermik, yang tidak bertentangan dengan idea awal.
Begitu juga, mungkin terdapat reaksi eksotermik di mana entropi sistem menurun (ΔS <0); sama seperti yang berlaku dalam sintesis makromolekul atau polimer. Dalam kes ini, mereka adalah reaksi eksergonik hanya pada suhu rendah, kerana sebaliknya istilah TΔS akan sangat besar dan negatif.
Tindak balas endotermik
Sebaliknya, terdapat reaksi yang hanya spontan pada suhu tinggi: apabila ΔH positif dan ΔS positif (ΔH> 0 dan ΔS> 0). Kami bercakap mengenai reaksi endotermik. Itulah sebabnya penurunan suhu boleh berlaku secara spontan, kerana mereka membawa peningkatan entropi.
Sementara itu, terdapat reaksi yang sama sekali tidak eksergonik: apabila ΔH dan ΔS mempunyai nilai positif. Dalam kes ini, tidak kira berapa suhu, reaksi tidak akan berlaku secara spontan. Kami bercakap mengenai reaksi endergonik yang tidak spontan.
Contoh tindak balas eksergonik
Kimia biasanya dicirikan sebagai bahan letupan dan terang, sehingga diandaikan bahawa kebanyakan reaksi adalah eksotermik dan eksergonik.
Pembakaran
Tindak balas eksergonik adalah pembakaran alkana, olefin, hidrokarbon aromatik, gula, dll.
Pengoksidaan logam
Begitu juga, pengoksidaan logam adalah eksergonik, walaupun ia berlaku lebih perlahan.
Reaksi katabolik badan
Walau bagaimanapun, terdapat proses lain, lebih halus, yang juga eksergonik dan sangat penting: reaksi katabolik metabolisme kita. Di sini makromolekul memecah yang bertindak sebagai takungan tenaga, melepaskan diri mereka dalam bentuk haba dan ATP, dan berkat badan melakukan banyak fungsinya.
Yang paling melambangkan reaksi ini adalah pernafasan sel, berbanding dengan fotosintesis, di mana karbohidrat "dibakar" dengan oksigen untuk mengubahnya menjadi molekul kecil (CO 2 dan H 2 O) dan tenaga.
Yang lain
Di antara tindak balas eksergonik lain, kita mempunyai penguraian letupan triogenida nitrogen, NI 3 ; penambahan logam alkali ke air, diikuti dengan letupan; sintesis polimer resin etoksilat; peneutralan asid-asas dalam larutan berair; dan tindak balas chemo-luminescent.
Rujukan
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia (Edisi ke-8.) Pembelajaran CENGAGE.
- Walter J. Moore. (1963). Kimia Fizikal. Dalam kinetik Kimia. Edisi keempat, Longmans.
- Ira N. Levine. (2009). Prinsip fizikokimia. Edisi keenam, ms 479-540. Bukit Mc Graw.
- Wikipedia. (2020). Tindak balas eksergonik. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (16 September 2019). Reaksi dan Proses Endergonic vs Exergonic. Dipulihkan dari: thinkco.com
- Tindak balas eksergonik: Definisi & Contoh. (2015, 18 September). Dipulihkan dari: study.com
- Akademi Khan. (2018). Tenaga percuma. Dipulihkan dari: es.khanacademy.org