Ongle réaction endergonique C'est celui qui ne peut pas se produire spontanément et qui nécessite également un apport élevé d'énergie. En chimie, cette énergie est généralement calorique. Les réactions endergoniques les plus connues sont les réactions endothermiques, c'est-à-dire celles qui absorbent la chaleur pour se produire.
Pourquoi toutes les réactions ne sont-elles pas spontanées? Parce qu'ils vont jusqu'aux lois de la thermodynamique: ils consomment de l'énergie et les systèmes formés par les espèces impliquées diminuent leur entropie; c'est-à-dire qu'à des fins chimiques, ils deviennent plus ordonnés moléculairement.
Construire un mur de briques est un exemple de réaction endergonique. Les briques seules ne sont pas suffisamment compactes pour former un corps solide. En effet, il n'y a pas de gain d'énergie qui favorise leurs unions (également reflété dans leurs éventuelles interactions intermoléculaires faibles).
Donc, pour construire le mur, vous avez besoin de ciment et d'une main-d'œuvre. C'est de l'énergie, et la réaction non spontanée (le mur ne se construira pas automatiquement) devient possible si un bénéfice énergétique est perçu (économique, dans le cas du mur).
S'il n'y a aucun avantage, le mur s'effondrera sous toute perturbation et ses briques ne pourront jamais tenir ensemble. Il en va de même pour de nombreux composés chimiques dont les éléments constitutifs ne peuvent pas se rassembler spontanément..
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Et si le mur pouvait être construit spontanément? Pour cela, les interactions entre les briques doivent être très solides et stables, à tel point qu'aucun ciment ou personne n'aura besoin de les commander; tandis que le mur de briques, bien qu'il soit résistant, est le ciment durci qui les maintient ensemble et pas correctement le matériau des briques.
Par conséquent, les premières caractéristiques d'une réaction endergonique sont:
-Ce n'est pas spontané
-Absorbe la chaleur (ou autre énergie)
Et pourquoi absorbe-t-il de l'énergie? Parce que ses produits ont plus d'énergie que les réactifs impliqués dans la réaction. Cela peut être représenté par l'équation suivante:
ΔG = Gproduits-gRéactifs
Où ΔG est le changement d'énergie libre de Gibbs. Comme GProduit est plus grand (car il est plus énergétique) que GRéactifs, la soustraction doit être supérieure à zéro (ΔG> 0). L'image suivante résume davantage ce qui vient d'être expliqué:
Notez la différence entre les états énergétiques entre les produits et les réactifs (ligne violette). Par conséquent, les réactifs ne deviennent pas des produits (A + B => C) s'il n'y a pas d'abord d'absorption de chaleur..
Chaque réaction endergonique est associée à une augmentation de l'énergie libre de Gibbs du système. Si pour une certaine réaction il est convaincu que ΔG> 0, alors cela ne sera pas spontané et nécessitera une alimentation en énergie pour être effectuée.
Comment savoir mathématiquement si une réaction est endergonique ou non? Application de l'équation suivante:
ΔG = ΔH-TΔS
Où ΔH est l'enthalpie de la réaction, c'est-à-dire l'énergie totale libérée ou absorbée; ΔS est le changement d'entropie et T est la température. Le facteur TΔS est la perte d'énergie non utilisée dans l'expansion ou l'arrangement des molécules dans une phase (solide, liquide ou gazeuse).
Ainsi, ΔG est l'énergie que le système peut utiliser pour travailler. Puisque ΔG a un signe positif pour une réaction endergonique, de l'énergie ou du travail doit être appliqué au système (les réactifs) pour obtenir les produits.
Ensuite, connaissant les valeurs de ΔH (positive, pour une réaction endothermique, et négative, pour une réaction exothermique), et TΔS, il est possible de savoir si la réaction est endergonique. Cela signifie que même si une réaction est endothermique, ne pas c'est forcément endergonique.
Par exemple, un glaçon fond en eau liquide, absorbant la chaleur, ce qui aide à séparer ses molécules; cependant, le processus est spontané, et donc ce n'est pas une réaction endergonique.
Et qu'en est-il de la situation où vous souhaitez faire fondre la glace à une température bien inférieure à -100 ° C? Dans ce cas, le terme TΔS dans l'équation d'énergie libre devient petit par rapport à ΔH (car T diminue), et par conséquent, ΔG aura une valeur positive.
En d'autres termes: la fonte de la glace en dessous de -100 ° C est un processus endergonique, et ce n'est pas spontané. Un cas similaire est celui de la congélation de l'eau autour de 50 ° C, ce qui ne se produit pas spontanément..
Une autre caractéristique importante, également liée à ΔG, est l'énergie des nouvelles liaisons. Les liaisons des produits formés sont plus faibles que celles des réactifs. Cependant, la diminution de la résistance des liaisons est compensée par un gain de masse, qui se reflète dans les propriétés physiques.
Ici, la comparaison avec le mur de briques commence à perdre son sens. Selon ce qui précède, les liaisons à l'intérieur des briques doivent être plus fortes que celles entre elles et le ciment. Cependant, le mur dans son ensemble est plus rigide et résistant en raison de sa plus grande masse..
Quelque chose de similaire sera expliqué dans la section des exemples, mais avec du sucre.
Si les réactions endergoniques ne sont pas spontanées, comment se produisent-elles dans la nature? La réponse est due au couplage avec d'autres réactions assez spontanées (exergoniques) et qui favorisent en quelque sorte leur développement..
Par exemple, l'équation chimique suivante représente ce point:
A + B => C (réaction endergonique)
C + D => E (réaction exergonique)
La première réaction n'est pas spontanée, elle ne peut donc naturellement pas se produire. Cependant, la production de C permet à la deuxième réaction de se produire, provoquant E.
En ajoutant les énergies libres de Gibbs pour les deux réactions, ΔG1 et ΔGdeux, avec un résultat inférieur à zéro (ΔG<0), entonces el sistema presentará un incremento de la entropía y por lo tanto será espontáneo.
Si C n'a pas réagi avec D, A ne pourrait jamais le former, car il n'y a pas de compensation énergétique (comme dans le cas de l'argent avec le mur de briques). On dit alors que C et D "poussent" A et B à réagir, même s'il s'agit d'une réaction endergonique..
Les plantes utilisent l'énergie solaire pour créer des glucides et de l'oxygène à partir du dioxyde de carbone et de l'eau. Le COdeux jedeux, de petites molécules avec des liaisons fortes, forment des sucres, avec des structures cycliques, qui sont plus lourdes, plus solides et fondent à une température d'environ 186 ° C..
Notez que les liaisons C-C, C-H et C-O sont plus faibles que celles de O = C = O et O = O. Et à partir d'une unité de sucre, la plante peut synthétiser des polysaccharides, comme la cellulose.
Les réactions endergoniques font partie des processus anabolisants. Comme les glucides, d'autres biomolécules, telles que les protéines et les lipides, nécessitent des mécanismes complexes qui, sans eux, et le couplage avec la réaction d'hydrolyse de l'ATP, ne pourraient pas exister.
De même, les processus métaboliques tels que la respiration cellulaire, la diffusion d'ions à travers les membranes cellulaires et le transport de l'oxygène à travers la circulation sanguine sont des exemples de réactions endergoniques..
Les diamants nécessitent des pressions et des températures énormes, de sorte que leurs composants peuvent être compactés en un solide cristallin..
Cependant, certaines cristallisations sont spontanées, bien qu'elles se produisent à des vitesses très lentes (la spontanéité n'a aucun rapport avec la cinétique de la réaction).
Enfin, le pétrole brut lui-même représente un produit de réactions endergoniques, en particulier des hydrocarbures lourds ou des macromolécules appelées asphaltènes..
Leurs structures sont très complexes et leur synthèse prend du temps (des millions d'années), de la chaleur et une action bactérienne..
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