Экзергонные и эндергонические реакции

Многие химические и биологические реакции происходят внутри и вне человеческого тела непрерывно. Некоторые из них являются спонтанными, а некоторые не являются спонтанными. Спонтанные реакции называются экзергоническими реакциями, тогда как не спонтанные реакции называются эндодерными реакциями.

Эндергонические реакции

В природе существует много реакций, которые могут возникать только тогда, когда обеспечивается достаточная энергия из окружающей среды. Само по себе эти реакции не могут произойти, поскольку они требуют большого количества энергии для разрушения химических связей. Внешняя энергия помогает разбить эти облигации. Энергия, освобожденная от разрыва связей, сохраняет реакцию. Время от времени энергия, выделяемая при разрыве химических связей, слишком мала для поддержания реакции. В таких случаях для поддержания реакции требуется внешняя энергия. Такие реакции называются эндодерными реакциями.

В химической термодинамике эти реакции также называют неблагоприятными или не спонтанными реакциями. Свободная энергия Гиббса положительна при постоянной температуре и давлении, что означает, что больше энергии поглощается, а не высвобождается.

Примеры эндергонических реакций включают синтез белка, натрий-калийный насос на клеточной мембране, нервную проводимость и сокращение мышц. Синтез белка представляет собой анаболическую реакцию, которая требует, чтобы молекулы малых молекул соединялись вместе, чтобы образовать белковую молекулу. Он включает в себя массу энергии для образования пептидных связей. Натрий-калийный насос на клеточной мембране связан с откачкой ионов натрия и движением ионов калия от градиента концентрации, чтобы обеспечить деполяризацию клеток и проведение нервов. Это движение против градиента концентрации требует большой энергии, которая происходит от разрушения молекулы аденозинтрифосфата (АТФ). Подобным же образом сокращение мышц может происходить только тогда, когда существующие связи между актином и миозиновыми волокнами (мышечные белки) ломаются, образуя новые связи. Это также требует огромного количества энергии, которая исходит из разбивки ATP. Именно по этой причине АТФ известен как универсальная молекула энергии. Фотосинтез в растениях - еще один пример эндокринной реакции. Лист имеет воду и глюкозу, но он не может генерировать свою собственную пищу, если она не попадает под солнечный свет. В этом случае солнечный свет является внешним источником энергии.

Для продолжительной эндотермической реакции продукты реакции должны быть устранены с помощью последующей экзергонической реакции, поэтому концентрация продукта остается низкой всегда. Другим примером является таяние льда, которое требует скрытой теплоты для достижения температуры плавления. Процесс достижения уровня энергетического барьера активации переходного состояния является эндергонным. Как только переходный этап будет достигнут, реакция может продолжаться, чтобы получить более стабильные продукты.

Экзергонические реакции

Эти реакции являются необратимыми реакциями, которые возникают спонтанно в природе. Спонтанно это означает готовность или желание совершить с очень небольшими внешними раздражителями. Примерами являются сжигание натрия при воздействии кислорода, присутствующего в атмосфере. Сжигание бревна - еще один пример экзергонических реакций. Такие реакции высвобождают больше тепла и называются благоприятными реакциями в области химической термодинамики. Свободная энергия Гиббса отрицательна при постоянной температуре и давлении, что означает, что больше энергии высвобождается, а не поглощается. Это необратимые реакции.

Клеточное дыхание является классическим примером экзергонической реакции. Около 3012 кДж энергии высвобождается, когда одна молекула глюкозы превращается в углекислый газ. Эта энегия используется организмами для других клеточных видов деятельности. Все катаболические реакции, т. Е. Разрушение большой молекулы на более мелкие молекулы, являются экзергонической реакцией. Например, распад углеводов, жиров и белков высвобождает энергию для живых организмов, чтобы выполнять работу.

Некоторые экзергонические реакции не происходят спонтанно и требуют небольшого ввода энергии для начала реакции. Этот вход энергии называется энергией активации. Как только потребность в энергии активации выполняется внешним источником, реакция протекает по разрыву связей и образует новые связи, и энергия выделяется по мере протекания реакции. Это приводит к чистым приростом энергии в окружающей системе и чистой потерей энергии из реакционной системы.