Caratteristiche ed esempi di reazione esergonica

UN Reazione esergonica È uno che si verifica spontaneamente e che, in generale, è accompagnato da un rilascio di energia, sia sotto forma di calore, luce o suono. Quando il calore viene rilasciato, si dice che stiamo affrontando una reazione esotermica ed esergonica.

Ecco perché i termini "esotermici" e "esergonici" sono confusi, diventando erroneamente trattati come sinonimi. Questo perché molte reazioni esotermiche sono anche esergoniche. Pertanto, se si osserva un grande distacco di calore e luce, come l'origine di un incendio, si può presumere che sia costituito da una reazione esergonica.

La combustione del legno è un esempio di una reazione esergonica esotermica e allo stesso tempo. Fonte: Pixnio.

Tuttavia, l'energia rilasciata può passare inosservata e non essere così sorprendente. Ad esempio, un mezzo liquido può riscaldarsi leggermente e ancora per essere una conseguenza di una reazione esergonica. In alcune reazioni esergoniche che passano troppo lentamente, l'aumento di temperatura più basso non viene nemmeno osservato.

Il punto centrale e caratteristico di questo tipo di reazioni termodinamiche è la diminuzione dell'energia libera di Gibbs nei prodotti rispetto ai reagenti, che si traduce in spontaneità.

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Caratteristiche delle reazioni esergoniche

Diagramma generale

Diagramma di energia per una reazione esergonica. Fonte: Gabriel Bolívar.

La principale caratteristica di una reazione esergonica è che i prodotti hanno energie libere di GibSS inferiori a quelle di reagenti o reagenti (immagine superiore). Questo fatto è generalmente associato ai prodotti è chimicamente più stabile, con collegamenti più forti, strutture più dinamiche o più condizioni "comode".

Pertanto, questa differenza energetica, ΔG, è negativa (ΔG < 0). Al ser negativa, la reacción en teoría debe ser espontánea. Sin embargo, otros factores también definen dicha espontaneidad, como lo son la energía de activación (la altura de la colina), la temperatura, y los cambios de entalpía y entropía.

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Tutte queste variabili che rispondono alla natura del fenomeno o alla reazione chimica considerata, consentono di determinare se una reazione sarà esergonica. E si vedrà anche che non deve necessariamente essere una reazione esotermica.

Quando l'energia di attivazione è molto elevata, i reagenti richiedono l'aiuto di un catalizzatore per ridurre quella barriera energetica. Ecco perché ci sono reazioni esergoniche che sono riportate a velocità molto basse o che non si verificano affatto in primo luogo.

Diminuzione dell'energia libera nel sistema

La seguente espressione matematica comprende ciò che viene commentato sopra:

ΔG = ΔH - TΔS

Il termine ΔH è positivo se si tratta di una reazione endotermica e negativo se è esotermico. Se vogliamo che ΔG sia negativo, il termine TΔS deve essere molto grande e positivo, in modo che quando si sottrai a ΔH il risultato dell'operazione sia anche negativo.

Pertanto, e questa è un'altra caratteristica speciale delle reazioni esergoniche: implicano un grande cambiamento nell'entropia del sistema.

Pertanto, tenendo conto di tutti i termini, possiamo essere presenti prima di una reazione esergonica ma allo stesso tempo endotermico; cioè, con ΔH positivo, una temperatura molto elevata o un cambiamento di grande entropia.

La maggior parte delle reazioni esergoniche sono anche esotermiche, perché se ΔH è negativo e sottraendo un altro termine ancora più negativo, di conseguenza avremo un ΔG con valore negativo; A meno che TΔS non sia negativo (l'entropia scende) e quindi la reazione esotermica diventerebbe endogonica (non spontanea).

È importante sottolineare che la spontaneità di una reazione (esergonica o meno) dipende molto dalle condizioni termodinamiche; Mentre la velocità con cui passa, è dovuta a fattori cinetici.

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Spontaneità di una reazione esergonica

Ciò che è stato detto è noto poiché una reazione esergonica è spontanea, se esotermica. Ad esempio, un composto può dissolversi nel raffreddamento dell'acqua insieme al suo contenitore. Questo processo di dissoluzione è endotermico, ma quando accade spontaneamente, si dice che sia esergonico.

Reazione esotermica

Ci sono reazioni "più esergoniche" di altre. Per scoprirlo, la seguente espressione dovrebbe essere a portata di mano:

ΔG = ΔH - TΔS

Le reazioni più esergoniche sono quelle che sono spontaneamente date a tutte le temperature. Cioè, indipendentemente dal valore di T nell'espressione precedente, ΔH è negativo e ΔS positivo (ΔH 0). Sono quindi reazioni molto esotermiche, che non contraddicono l'idea iniziale.

Potrebbero esserci anche reazioni esotermiche in cui l'entropia del sistema diminuisce (ΔS < 0); tal como sucede en la síntesis de macromoléculas o polímeros. En este caso, son reacciones exergónicas solamente a bajas temperaturas, ya que de lo contrario el término TΔS sería muy grande y negativo.

Reazione endotermica

D'altra parte, ci sono reazioni che sono solo spontanee ad alte temperature: quando ΔH è positivo e ΔS positivo (ΔH> 0 e ΔS> 0). Parliamo di reazioni endotermiche. Ecco perché le discese di temperatura possono verificarsi spontaneamente, perché portano un aumento dell'entropia.

Nel frattempo, ci sono reazioni che non sono affatto esergoniche: quando ΔH e ΔS hanno valori positivi. In questo caso, indipendentemente dalla temperatura, la reazione non si verificherà mai spontaneamente. Parliamo allora, di una reazione finale di fine.

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Esempi di reazioni esergoniche

La chimica è generalmente caratterizzata dall'essere esplosiva e brillante, quindi si presume che la maggior parte delle reazioni siano esotermiche ed esergoniche.

Combustioni

Le reazioni esergoniche sono le combustioni di alcani, olefine, idrocarburi aromatici, zuccheri, ecc.

Metal Oxidaxes

Allo stesso modo, le ossidazioni dei metalli sono esergoniche, sebbene passino più lentamente.

Reazioni cataboliche dell'organismo

Tuttavia, ci sono altri processi più sottili, che sono anche esergonici e molto importanti: le reazioni cataboliche del nostro metabolismo. Qui le macromolecole decompongono che fungono da bacini di energia, liberandosi in calore e ATP e grazie a cui il corpo svolge molte delle sue funzioni.

Il più emblematico di queste reazioni è la respirazione cellulare, opposta alla fotosintesi, in cui i carboidrati con ossigeno vengono "bruciati" per trasformarli in piccole molecole (CO₂ e h₂O) ed energia.

Altri

Tra le altre reazioni esergoniche abbiamo la decomposizione esplosiva del triayoduro di azoto, o₃; l'aggiunta di metalli alcalini d'acqua, seguita da un'esplosione; sintesi polimerica di resine etossilate; neutralizzazioni a base di acido in soluzione acquosa; e reazioni di chemio luminescenti.

Riferimenti

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