ENDERGONIC 반응 : 특성, 예 - 화학 - 2025

에너지 흡수성 반응은 자발적으로 발생할 수있는 한, 또한 높은 에너지의 공급을 필요로한다. 화학에서이 에너지는 일반적으로 열량입니다. 모든 endergonic 반응 중 가장 잘 알려진 것은 흡열 반응, 즉 열을 흡수하여 발생하는 반응입니다.

모든 반응이 자발적이지 않은 이유는 무엇입니까? 그들은 열역학 법칙에 따라 오르막길에 오르기 때문에 에너지를 소비하고 관련된 종에 의해 형성된 시스템은 엔트로피를 감소시킵니다. 즉, 화학적 목적을 위해 더 분자 적으로 정렬됩니다.

출처 : Pxhere

벽돌 벽을 만드는 것은 엔더 고닉 반응의 한 예입니다. 벽돌만으로는 단단한 몸체를 형성 할만큼 충분히 압축되지 않습니다. 이는 그들의 결합을 촉진하는 에너지 증가가 없기 때문입니다 (또한 가능한 낮은 분자간 상호 작용에 반영됨).

따라서 벽을 건설하려면 시멘트와 노동력이 필요합니다. 이것은 에너지이며 에너지 이익이 인식되면 (벽의 경우 경제적) 비 자발적 반응 (벽이 자동으로 건설되지 않음)이 가능해집니다.

이익이 없으면 벽은 어떤 방해로도 무너지고 벽돌은 절대로 붙을 수 없습니다. 빌딩 블록이 자발적으로 결합 할 수없는 많은 화학 화합물도 마찬가지입니다.

endergonic 반응의 특성

벽을 자연스럽게 지을 수 있다면 어떨까요? 이렇게하려면 벽돌 사이의 상호 작용이 매우 강력하고 안정적이어야 시멘트 나 사람이 주문할 필요가 없습니다. 벽돌 벽은 비록 저항력이 있지만 벽돌의 재질이 적절하지 않은 굳은 시멘트입니다.

따라서 endergonic 반응의 첫 번째 특성은 다음과 같습니다.

-자연스럽지 않습니다.

-열 흡수 (또는 다른 유형의 에너지)

그리고 왜 에너지를 흡수합니까? 그들의 생성물은 반응에 관련된 반응물보다 더 많은 에너지를 가지고 있기 때문입니다. 이것은 다음 방정식으로 나타낼 수 있습니다.

ΔG = G _반응성 -G _제품

여기서 ΔG는 Gibbs 자유 에너지의 변화입니다. G _Product 가 G _Reagents 보다 더 크므로 (더 에너지가 많기 때문에) 빼기가 0보다 커야합니다 (ΔG> 0). 다음 이미지는 방금 설명한 내용을 추가로 요약합니다.

출처 : Gabriel Bolívar

생성물과 반응물 (보라색 선) 사이의 에너지 상태 차이에 유의하십시오. 따라서 먼저 열 흡수가 없으면 반응물이 생성물 (A + B => C)이되지 않습니다.

시스템의 자유 에너지를 증가시킵니다.

모든 endergonic 반응은 시스템의 Gibbs 자유 에너지 증가와 관련이 있습니다. 특정 반응에 대해 ΔG> 0이 사실이면 자발적이지 않고 수행되는 에너지 공급이 필요합니다.

반응이 endergonic인지 아닌지 수학적으로 아는 방법? 다음 방정식을 적용합니다.

ΔG = ΔH – TΔS

여기서 ΔH는 반응의 엔탈피, 즉 방출되거나 흡수 된 총 에너지입니다. ΔS는 엔트로피 변화이고 T는 온도입니다. TΔS 계수는 한 상 (고체, 액체 또는 기체)에서 분자의 확장 또는 배열에 사용되지 않는 에너지 손실입니다.

따라서 ΔG는 시스템이 작업을 수행하는 데 사용할 수있는 에너지입니다. ΔG는 endergonic 반응에 대해 양의 부호를 갖기 때문에 제품을 얻기 위해 에너지 또는 작업을 시스템 (반응물)에 적용해야합니다.

그런 다음 ΔH (양성, 흡열 반응, 음수, 발열 반응) 및 TΔS의 값을 알면 반응이 엔더 고닉인지 알 수 있습니다. 즉, 반응이 흡열 성이기는하지만 반드시 endergonic 일 필요는 없습니다 .

아이스 큐브

예를 들어, 얼음 조각은 액체 물로 녹아 열을 흡수하여 분자를 분리하는 데 도움이됩니다. 그러나이 과정은 자연 스럽기 때문에 엔더 고닉 반응이 아닙니다.

그리고 -100ºC 이하의 온도에서 얼음을 녹이려는 상황은 어떻습니까? 이 경우 자유 에너지 방정식의 TΔS 항은 ΔH에 비해 작아지고 (T가 감소하기 때문에) 결과적으로 ΔG는 양의 값을 갖게됩니다.

즉, -100ºC 이하에서 얼음이 녹는 것은 엔더 고닉 과정이며 자연스럽지 않습니다. 비슷한 경우는 자연적으로 발생하지 않는 약 50ºC의 물을 얼리는 경우입니다.

제품 링크가 약합니다

ΔG와 관련된 또 다른 중요한 특성은 새로운 결합의 에너지입니다. 형성된 생성물의 결합은 반응물의 결합보다 약합니다. 그러나 결합 강도의 감소는 물리적 특성에 반영되는 질량 증가로 보상됩니다.

여기서 벽돌 벽과의 비교는 의미를 잃기 시작합니다. 위의 내용에 따르면 벽돌 내부의 결합은 벽돌과 시멘트 사이의 결합보다 강해야합니다. 그러나 전체적으로 벽은 더 큰 질량으로 인해 더 단단하고 저항력이 있습니다.

유사한 내용이 예제 섹션에서 설명되지만 설탕으로 설명됩니다.

exergonic 반응과 결합됩니다.

endergonic 반응이 자발적이지 않은 경우 자연에서 어떻게 발생합니까? 그 대답은 매우 자발적이고 (exergonic) 다른 반응과의 결합으로 인해 어떻게 든 그 발달을 촉진하기 때문입니다.

예를 들어 다음 화학 방정식은이 점을 나타냅니다.

A + B => C (엔더 고닉 반응)

C + D => E (exergonic 반응)

첫 번째 반응은 자발적이지 않기 때문에 자연스럽게 일어날 수 없습니다. 그러나 C가 생성되면 두 번째 반응이 일어나 E가 발생합니다.

결과가 0 미만 (ΔG <0) 인 두 반응 ΔG ₁ 및 ΔG _2에 대해 Gibbs 자유 에너지를 추가하면 시스템은 엔트로피 증가를 나타내므로 자발적입니다.

C가 D와 반응하지 않으면 에너지 보상이 없기 때문에 A는 그것을 형성 할 수 없습니다 (벽돌 벽이있는 돈의 경우). 그런 다음 C와 D가 A와 B를 "당겨서"엔더 고닉 반응이지만 반응하도록합니다.

예

출처 : Max Pixel

광합성

식물은 태양 에너지를 사용하여 이산화탄소와 물에서 탄수화물과 산소를 ​​생성합니다. 강한 결합을 가진 작은 분자 인 CO ₂ 와 O ₂ 는 더 무겁고 더 단단하며 약 186ºC의 온도에서 녹는 고리 구조를 가진 당을 형성합니다.

CC, CH 및 CO 결합은 O = C = O 및 O = O의 결합보다 약합니다. 그리고 설탕 단위에서 식물은 셀룰로오스와 같은 다당류를 합성 할 수 있습니다.

생체 분자와 거대 분자의 합성

Endergonic 반응은 단백 동화 과정의 일부입니다. 탄수화물과 마찬가지로 단백질 및 지질과 같은 다른 생체 분자는 이들 없이는 ATP의 가수 분해 반응과 결합 할 수없는 복잡한 메커니즘을 필요로합니다.

마찬가지로 세포 호흡, 세포막을 통한 이온 확산, 혈류를 통한 산소 수송과 같은 대사 과정이 엔더 고닉 반응의 예입니다.

원유로부터 다이아몬드와 중 화합물의 형성

다이아몬드는 구성 요소가 결정질 고체로 압축 될 수 있도록 엄청난 압력과 온도를 필요로합니다.

그러나 일부 결정화는 매우 느린 속도로 발생하지만 자발적입니다 (자발성은 반응의 역학과 관련이 없습니다).

마지막으로 원유만으로는 엔더 고닉 반응의 산물, 특히 중질 탄화수소 또는 아스 팔텐이라고하는 거대 분자를 나타냅니다.

그들의 구조는 매우 복잡하며 합성에는 오랜 시간 (수백만 년), 열 및 박테리아 작용이 걸립니다.

참고 문헌

1. QuimiTube. (2014). Endergonic 및 exergonic 반응. 출처 : quimitube.com
2. 칸 아카데미. (2018). 자유 에너지. 출처 : es.khanacademy.org
3. 생물학 사전. (2017). endergonic 반응의 정의. 출처 : biodictionary.net
4. Lougee, Mary. (2018 년 5 월 18 일). Endergonic 반응이란 무엇입니까? 과학. 출처 : sciencing.com
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018 년 6 월 22 일). Endergonic vs Exergonic (예제 포함). 출처 : thoughtco.com
6. Arrington D. (2018). Endergonic 반응 : 정의 및 예. 연구. 출처 : study.com
7. Audersirk Byers. (2009). 지구상의 생명. 에너지 란? . 출처 : hhh.gavilan.edu