Đặc điểm phản ứng nội sinh, ví dụ

Một phản ứng nội tiết nó là thứ không thể vượt qua một cách tự nhiên và cũng đòi hỏi nguồn cung cấp năng lượng cao. Trong hóa học, năng lượng này thường là năng lượng. Được biết đến nhiều nhất trong số tất cả các phản ứng nội sinh là phản ứng nhiệt nội, nghĩa là những phản ứng hấp thụ nhiệt để tạo ra.

Tại sao không phải tất cả các phản ứng tự phát? Bởi vì họ đi lên theo định luật nhiệt động lực học: họ tiêu thụ năng lượng và các hệ thống được hình thành bởi các loài liên quan làm giảm entropy của chúng; nghĩa là, cho các mục đích hóa học, chúng trở nên có trật tự hơn về mặt phân tử.

Xây dựng một bức tường gạch là một ví dụ về phản ứng nội sinh. Những viên gạch không đủ nhỏ gọn để tạo thành một cơ thể rắn chắc. Điều này là do không có mức tăng năng lượng nào thúc đẩy các công đoàn của họ (cũng được phản ánh trong các tương tác liên phân tử thấp có thể có của họ).

Vì vậy, để xây dựng bức tường bạn cần xi măng và lực lượng lao động. Đây là năng lượng và phản ứng không tự phát (bức tường sẽ không được xây dựng tự động) trở nên khả thi nếu nhận thấy lợi ích năng lượng (về kinh tế, trong trường hợp của bức tường).

Nếu không có lợi ích, bức tường sẽ sụp đổ trước bất kỳ sự xáo trộn nào, và những viên gạch của nó không bao giờ có thể được giữ lại với nhau. Điều tương tự cũng xảy ra với nhiều hợp chất hóa học, mà các khối xây dựng không thể kết hợp một cách tự nhiên.

Chỉ số

• 1 Đặc điểm của phản ứng nội sinh
  • 1.1 Tăng năng lượng tự do của hệ thống
  • 1.2 Các liên kết của sản phẩm của họ yếu hơn
  • 1.3 Nó được kết hợp với các phản ứng ngoại sinh
• 2 ví dụ
  • 2.1 Quang hợp
  • 2.2 Tổng hợp các phân tử sinh học và đại phân tử
  • 2.3 Sự hình thành kim cương và các hợp chất thô nặng
• 3 tài liệu tham khảo

Đặc điểm của phản ứng nội sinh

Nếu bức tường có thể được xây dựng tự phát thì sao? Đối với điều này, các tương tác giữa các viên gạch phải rất mạnh mẽ và ổn định, đến mức xi măng hoặc một người đặt hàng chúng sẽ không cần thiết; trong khi bức tường gạch, trong khi nó có khả năng chống chịu, đó là xi măng cứng giữ chúng lại với nhau và không đúng chất liệu của gạch.

Do đó, đặc điểm đầu tiên của phản ứng nội tiết là:

-Nó không tự phát

-Hấp thụ nhiệt (hoặc loại năng lượng khác)

Và tại sao nó hấp thụ năng lượng? Bởi vì các sản phẩm của họ có nhiều năng lượng hơn các chất phản ứng tham gia vào phản ứng. Trên đây có thể được biểu diễn với phương trình sau:

ΔG = G_{Sản phẩm}-G_{Thuốc thử}

Trong đó ΔG là sự thay đổi năng lượng tự do Gibbs. Như G_{Sản phẩm} lớn hơn (vì nó nhiều năng lượng hơn)_{Thuốc thử}, phép trừ phải lớn hơn 0 (ΔG> 0). Hình ảnh sau đây tóm tắt những gì vừa được giải thích:

Lưu ý sự khác biệt giữa các trạng thái năng lượng giữa các sản phẩm và thuốc thử (đường màu tím). Do đó, các chất phản ứng không được chuyển thành các sản phẩm (A + B => C) nếu ban đầu không có sự hấp thụ nhiệt.

Tăng năng lượng tự do của hệ thống

Mỗi phản ứng nội sinh đều có sự gia tăng liên quan đến năng lượng tự do Gibbs của hệ thống. Nếu, đối với một phản ứng nhất định, ΔG> 0 được đáp ứng, thì nó sẽ không tự phát và sẽ yêu cầu cung cấp điện.

Làm thế nào để biết về mặt toán học nếu một phản ứng là hay không endergónica? Áp dụng phương trình sau:

G = ΔH-TΔS

Trong đó ΔH là entanpy của phản ứng, nghĩa là tổng năng lượng được giải phóng hoặc hấp thụ; S là thay đổi entropy và T nhiệt độ. Yếu tố TΔS là sự mất năng lượng không được sử dụng trong việc mở rộng hoặc sắp xếp các phân tử trong một pha (rắn, lỏng hoặc khí).

Do đó, ΔG là năng lượng mà hệ thống có thể sử dụng để thực hiện công việc. Vì ΔG có dấu hiệu tích cực đối với phản ứng nội sinh, năng lượng hoặc công việc phải được áp dụng cho hệ thống (thuốc thử) để thu được sản phẩm.

Sau đó, khi biết các giá trị của ΔH (dương tính, đối với phản ứng nhiệt và âm đối với phản ứng tỏa nhiệt) và TΔS, chúng ta có thể biết liệu phản ứng có phải là nội sinh hay không. Điều này có nghĩa là, ngay cả khi một phản ứng là phản ứng nhiệt, không phải nó nhất thiết phải là nội tiết.

Khối băng

Ví dụ, một khối băng tan chảy trong nước hấp thụ nhiệt lỏng, giúp tách các phân tử của nó; tuy nhiên, quá trình này là tự phát, và do đó, nó không phải là một phản ứng nội sinh.

Còn tình huống mà bạn muốn làm tan băng ở nhiệt độ dưới -100ºC thì sao? Trong trường hợp này, thuật ngữ TΔS của phương trình năng lượng tự do trở nên nhỏ so với ΔH (vì T giảm) và kết quả là, G sẽ có giá trị dương.

Nói cách khác: băng tan dưới -100ºC là một quá trình nội sinh, và nó không tự phát. Một trường hợp tương tự là đóng băng nước khoảng 50 độ C, không xảy ra tự phát.

Các liên kết của sản phẩm của họ yếu hơn

Một đặc tính quan trọng khác, cũng liên quan đến ΔG, là năng lượng của các liên kết mới. Các liên kết của các sản phẩm được hình thành là yếu hơn so với các thuốc thử. Tuy nhiên, sự giảm sức mạnh của các liên kết được bù bằng mức tăng khối lượng, được phản ánh trong các tính chất vật lý.

Ở đây sự so sánh với bức tường gạch bắt đầu mất đi ý nghĩa. Theo như trên, các liên kết bên trong các viên gạch phải mạnh hơn các liên kết giữa chúng và xi măng. Tuy nhiên, bức tường nói chung cứng hơn và chịu được do khối lượng lớn hơn của nó.

Trong phần ví dụ sẽ giải thích một cái gì đó tương tự nhưng với đường.

Nó được kết hợp với các phản ứng ngoại sinh

Nếu các phản ứng nội tiết không tự phát, làm thế nào để chúng diễn ra trong tự nhiên? Câu trả lời là do sự kết hợp với các phản ứng khác khá tự phát (exergonic) và theo một cách nào đó thúc đẩy sự phát triển của chúng.

Ví dụ, phương trình hóa học sau đây đại diện cho điểm này:

A + B => C (phản ứng nội sinh)

C + D => E (phản ứng ngoại sinh)

Phản ứng đầu tiên không phải là tự phát, vì vậy tự nhiên nó không thể xảy ra. Tuy nhiên, việc sản xuất C cho phép phản ứng thứ hai xảy ra, bắt nguồn từ E.

Thêm năng lượng tự do Gibbs cho hai phản ứng, ΔG₁ và ΔG₂, với kết quả nhỏ hơn 0 (ΔG<0), entonces el sistema presentará un incremento de la entropía y por lo tanto será espontáneo.

Nếu C không phản ứng với D, A không bao giờ có thể hình thành nó, vì không có sự bù năng lượng (như trong trường hợp tiền với bức tường gạch). Người ta nói rằng C và D "kéo" A và B phản ứng, mặc dù đó là một phản ứng nội sinh.

Ví dụ

Quang hợp

Thực vật sử dụng năng lượng mặt trời để tạo ra carbohydrate và oxy từ carbon dioxide và nước. CO₂ và O₂, các phân tử nhỏ có liên kết mạnh, tạo thành đường, cấu trúc vòng, nặng hơn, rắn hơn và tan chảy ở nhiệt độ khoảng 186ºC.

Lưu ý rằng các liên kết C - C, C - H và C - O yếu hơn các liên kết O = C = O và O = O. Và từ một đơn vị đường, cây có thể tổng hợp polysacarit, chẳng hạn như cellulose.

Tổng hợp các phân tử sinh học và đại phân tử

Phản ứng nội tiết là một phần của quá trình đồng hóa. Giống như carbohydrate, các phân tử sinh học khác, như protein và lipid, đòi hỏi các cơ chế phức tạp mà không có chúng và kết hợp với phản ứng thủy phân ATP, không thể tồn tại.

Ngoài ra, các quá trình trao đổi chất như hô hấp tế bào, khuếch tán các ion qua màng tế bào và vận chuyển oxy qua máu là những ví dụ về phản ứng nội tiết.

Sự hình thành của kim cương và các hợp chất thô nặng

Kim cương đòi hỏi áp lực và nhiệt độ rất lớn, để các thành phần của chúng có thể được nén trong một chất rắn kết tinh.

Tuy nhiên, một số kết tinh là tự phát, mặc dù chúng xảy ra ở tốc độ rất chậm (tính tự phát không liên quan đến động học của phản ứng).

Cuối cùng, dầu thô đơn thuần đại diện cho một sản phẩm của các phản ứng nội sinh, đặc biệt là hydrocarbon nặng hoặc các đại phân tử gọi là asphaltenes..

Cấu trúc của chúng rất phức tạp và việc tổng hợp chúng đòi hỏi một thời gian dài (hàng triệu năm), tác động của nhiệt và vi khuẩn.

Tài liệu tham khảo

1. QuimiTube. (2014). Phản ứng nội sinh và ngoại sinh. Lấy từ: quimitube.com
2. Học viện Khan. (2018). Năng lượng miễn phí Lấy từ: www.khanacademy.org
3. Từ điển sinh học. (2017). Định nghĩa phản ứng nội sinh. Lấy từ: biologydipedia.net
4. Lougee, Mary. (Ngày 18 tháng 5 năm 2018). Phản ứng nội sinh là gì? Kinh dị. Lấy từ: sciences.com
5. Helmenstine, Anne Marie, Tiến sĩ (Ngày 22 tháng 6 năm 2018). Endergonic vs Exergonic (Có ví dụ). Lấy từ: thinkco.com
6. Arrington D. (2018). Phản ứng nội sinh: định nghĩa & ví dụ. Học tập. Lấy từ: học.com
7. Khán giả Byersirk. (2009). Sự sống trên trái đất Năng lượng là gì? [PDF] Lấy từ: hhh.gavilan.edu