REERGONIC REAKSYON: MGA KATANGIAN AT HALIMBAWA - CHEMISTRY - 2025

Ang isang eksergonikong reaksyon ay isang nangyayari nang kusang at sa pangkalahatan ay sinamahan ng isang paglabas ng enerhiya, alinman sa anyo ng init, ilaw o tunog. Kapag ang init ay pinakawalan, sinasabing nahaharap tayo sa isang exothermic at exergonic reaksyon.

Iyon ang dahilan kung bakit ang mga salitang 'exothermic' at 'exergonic' ay nalilito, na nagkakamali na ginagamot bilang magkasingkahulugan. Ito ay dahil maraming mga reaksyon ng exothermic din ang exergonic. Samakatuwid, kung ang isang malaking paglabas ng init at ilaw ay sinusunod, tulad ng sanhi ng pag-iilaw ng isang sunog, maaari itong ipagpalagay na binubuo ito ng isang eksergonikong reaksyon.

Ang pagkasunog ng kahoy ay isang halimbawa ng isang exothermic at sa parehong oras ng reergonic reaksyon. Pinagmulan: Pixnio.

Gayunpaman, ang enerhiya na inilabas ay maaaring hindi napansin at maaaring hindi nakakagulat. Halimbawa, ang isang daluyong daluyan ay maaaring magpainit nang kaunti at pa rin ang magiging resulta ng isang reergonic na reaksyon. Sa ilang mga reaksiyong exergonic na nagpapatuloy nang napakabagal, kahit na ang pinakamaliit na pagtaas ng temperatura ay sinusunod.

Ang sentral at katangian ng ganitong uri ng mga reaksyon ng thermodynamic ay ang pagbaba sa Gibbs na libreng enerhiya sa mga produkto na may paggalang sa mga reaksyon, na isinasalin sa spontaneity.

Mga katangian ng mga reergonic na reaksyon

Pangkalahatang diagram

Ang diagram ng enerhiya para sa isang reergonikong reaksyon. Pinagmulan: Gabriel Bolívar.

Ang pangunahing katangian ng isang exergonic reaksyon ay ang mga produkto ay may mas mababang Gibss na libreng enerhiya kaysa sa mga reaktor o reaksyon (itaas na imahe). Ang katotohanang ito ay karaniwang nauugnay sa mga produkto na mas matatag ang kemikal, na may mas malakas na mga bono, mas maraming mga dynamic na istruktura o mas "kumportable" na mga kondisyon.

Samakatuwid, ang pagkakaiba sa enerhiya na ito, ang GΔ, ay negatibo (ΔG <0). Ang pagiging negatibo, ang reaksyon ay dapat sa teorya ay kusang. Gayunpaman, ang iba pang mga kadahilanan ay tumutukoy din sa spontaneity na ito, tulad ng enerhiya ng pag-activate (ang taas ng burol), temperatura, at mga pagbabago sa enthalpy at entropy.

Ang lahat ng mga variable na ito, na tumugon sa likas na katangian ng hindi pangkaraniwang bagay o reaksyon ng kemikal na isinasaalang-alang, ginagawang posible upang matukoy kung magiging isang eksergonik o hindi isang reaksyon. At makikita rin na hindi kinakailangang maging isang exothermic reaksyon.

Kung ang enerhiya ng pag-activate ay napakataas, ang mga reaksyon ay nangangailangan ng tulong ng isang katalista upang mas mababa ang sinabi ng hadlang ng enerhiya. Iyon ang dahilan kung bakit may mga reaksiyong exergonic na nangyayari sa napakababang bilis, o hindi ito nangyayari sa una.

Bawasan ang libreng enerhiya ng system

Ang sumusunod na expression sa matematika ay sumasaklaw sa nabanggit na:

ΔG = ΔH - TΔS

Ang termino ng ΔH ay positibo kung ito ay isang endothermic reaksyon, at negatibo kung ito ay exothermic. Kung nais nating maging negatibo ang ΔG, ang termino ng TΔS ay dapat napakalaki at positibo, kaya na kapag ang pagbabawas mula sa ΔH ang resulta ng operasyon ay negatibo din.

Samakatuwid, at ito ay isa pang espesyal na tampok ng mga reaksiyong exergonic: nagsasangkot sila ng isang malaking pagbabago sa entropy ng system.

Sa gayon, isinasaalang-alang ang lahat ng mga termino, maaari kaming naroroon bago ang isang eksergonikong reaksyon ngunit sa parehong oras endothermic; iyon ay, na may positibong ΔH, isang napakataas na temperatura, o isang malaking pagbabago sa entropy.

Karamihan sa mga reaksiyong exergonic ay exothermic, dahil kung ang ΔH ay negatibo, at sa pamamagitan ng pagbabawas ng isa pang term na mas negatibo, magkakaroon tayo ng isang ΔG na may negatibong halaga; maliban kung ang TΔS ay negatibo (bumababa ang entropy), at samakatuwid ang reothermic reaksyon ay magiging endergonic (hindi kusang).

Mahalagang i-highlight na ang spontaneity ng isang reaksyon (kung ito ay exergonic o hindi), ay nakasalalay nang malaki sa mga kondisyon ng thermodynamic; samantalang ang bilis na pinagdadaanan nito ay dahil sa kinetic factor.

Spontaneity ng isang exergonic reaksyon

Mula sa kung ano ang sinabi na ito ay kilala na ang isang eksergonikong reaksyon ay kusang, maging o hindi man ito exothermic. Halimbawa, ang isang compound ay maaaring matunaw sa tubig sa pamamagitan ng paglamig nito kasama ang lalagyan nito. Ang prosesong ito ng paglusot ay endothermic, ngunit kapag nangyari ito ng kusang, sinasabing exergonic.

Exothermic reaksyon

Mayroong mga "higit pang exergonic" na reaksyon kaysa sa iba. Upang malaman, panatilihing muli ang sumusunod na expression:

ΔG = ΔH - TΔS

Ang pinaka-exergonic reaksyon ay ang mga nangyayari nang kusang sa lahat ng temperatura. Iyon ay, anuman ang halaga ng T sa expression sa itaas, ang ΔH ay negatibo at positibo ang ΔS (ΔH <0 at ΔS> 0). Kaya't sila ay napaka exothermic reaksyon, na hindi sumasalungat sa paunang ideya.

Gayundin, maaaring mayroong mga reaksyon ng exothermic kung saan bumababa ang entropy ng system (ΔS <0); tulad ng nangyayari sa synthesis ng macromolecules o polymers. Sa kasong ito, ang mga ito ay mga reaksiyong exergonic lamang sa mababang temperatura, dahil kung hindi man ang termino ng TΔS ay magiging napakalaking at negatibo.

Ang reaksyon ng endothermic

Sa kabilang banda, may mga reaksyon na kusang-loob lamang sa mataas na temperatura: kapag ang ΔH ay positibo at ΔS positibo (ΔH> 0 at ΔS> 0). Pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga reaksyon ng endothermic. Iyon ang dahilan kung bakit ang pagbawas sa temperatura ay maaaring mangyari nang kusang, dahil dala nila ang isang pagtaas ng entropy.

Samantala, may mga reaksyon na hindi exergonic sa lahat: kapag ang ΔH at Δ ay may positibong mga halaga. Sa kasong ito, kahit na ano ang temperatura, ang reaksyon ay hindi mangyayari nang kusang. Pinag-uusapan natin ang tungkol sa isang hindi kusang reaksyon ng endergonic.

Mga halimbawa ng reergonic reaksyon

Ang kimika ay karaniwang nailalarawan sa pamamagitan ng pagiging paputok at maliwanag, kaya ipinapalagay na ang karamihan sa mga reaksyon ay exothermic at exergonic.

Pagsunog

Ang mga reaksyon ng exergonic ay ang pagkasunog ng mga alkanes, olefins, aromatic hydrocarbons, sugars, atbp.

Mga oksihenasyon ng metal

Gayundin, ang mga oksihenasyon ng mga metal ay exergonic, bagaman nagaganap nang mas mabagal.

Catabolic reaksyon ng katawan

Gayunpaman, may iba pang mga proseso, mas banayad, na din exergonic at napakahalaga: ang catabolic reaksyon ng aming metabolismo. Dito masira ang mga macromolecules na kumikilos bilang mga reservoir ng enerhiya, inilalabas ang kanilang mga sarili sa anyo ng init at ATP, at salamat sa kung saan ang katawan ay gumaganap ng marami sa mga pag-andar nito.

Ang pinakatanyag sa mga reaksyong ito ay ang paghinga ng cellular, kumpara sa potosintesis, kung saan ang mga karbohidrat ay "sinusunog" na may oxygen upang ibahin ang mga ito sa maliit na mga molekula (CO ₂ at H ₂ O) at enerhiya.

Ang iba pa

Kabilang sa iba pang mga reergonic reaksyon mayroon kaming paputok na agnas ng nitrogen triiodide, NI ₃ ; ang pagdaragdag ng mga metal na alkali sa tubig, na sinundan ng pagsabog; polymer synthesis ng etoxylated resins; neutralisasyon ng acid-base sa may tubig na solusyon; at mga reaksyon ng chemo-luminescent.

Mga Sanggunian

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemistry (Ika-8 ed.). CENGAGE Pag-aaral.
2. Walter J. Moore. (1963). Physical Chemistry. Sa Chemical kinetics. Pang-apat na edisyon, Longmans.
3. Ira N. Levine. (2009). Mga prinsipyo ng physicochemistry. Ika-anim na edisyon, pp 479-540. Mc Graw Hill.
4. Wikipedia. (2020). Reergonic na reaksyon. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Setyembre 16, 2019). Mga Endergonic vs Exergonic Reaction at Proseso. Nabawi mula sa: thoughtco.com
6. Exergonic Reaction: Kahulugan at Halimbawa. (2015, Setyembre 18). Nabawi mula sa: study.com
7. Khan Academy. (2018). Libreng Enerhiya. Nabawi mula sa: es.khanacademy.org