Эндергоническая реакция

В этой статье не процитировать какие - либо источники . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален . Найти источники:  «Эндергоническая реакция»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( май 2009 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Эндергоническая реакция (например, фотосинтез) - это реакция, для управления которой требуется энергия. Endergonic (от приставки endo-, производной от греческого слова ἔνδον endon , «внутри», и греческого слова ἔργον ergon , « работа ») означает «поглощение энергии в форме работы». Энергия активации реакции обычно больше, чем полная энергия экзергонической реакции (1). Эндергонические реакции не являются спонтанными. Ход реакции показан линией. Изменение свободной энергии Гиббса (ΔG) во время эндергонической реакции является положительным значением, поскольку энергия приобретается (2).

В химической термодинамике , эндергоническая реакция (также называемая поглощающее тепло неспонтанной реакцию или неблагоприятные реакции ) представляет собой химическая реакция , в которой стандартное изменение свободной энергии является положительным, и дополнительная движущей сила необходима для выполнения этой реакции. С точки зрения непрофессионала, общее количество полезной энергии отрицательно (для начала реакции требуется больше энергии, чем получено из нее), поэтому общая энергия является отрицательным чистым результатом. Для общего увеличения чистого результата см. Экзергоническую реакцию.. Другими словами, полезная энергия должна быть поглощена из окружающей среды в работоспособную систему, чтобы реакция произошла.

В условиях постоянной температуры и постоянного давления это означает, что изменение стандартной свободной энергии Гиббса будет положительным,

${\ displaystyle \ Delta G ^ {\ circ}> 0}$

для реакции в стандартном состоянии (т.е. при стандартном давлении (1 бар ) и стандартных концентрациях (1 молярный ) всех реагентов).

В метаболизме эндергонический процесс является анаболическим , что означает накопление энергии; во многих таких анаболических процессах энергия поступает за счет сочетания реакции с аденозинтрифосфатом (АТФ) и, как следствие, приводит к образованию высокоэнергетического отрицательно заряженного органического фосфата и положительного аденозиндифосфата .

Константа равновесия [ править ]

Константа равновесия реакции связана с Δ G ° соотношением:

${\ Displaystyle К = е ^ {- {\ гидроразрыва {\ Delta G ^ {\ circ}} {RT}}}}$

где Т представляет собой абсолютную температуру , и R является газовая постоянная . Таким образом, положительное значение Δ G ° влечет

${\ Displaystyle К <1 \,}$

так что, начиная с молярных стехиометрических количеств, такая реакция будет двигаться назад к равновесию, а не вперед.

Тем не менее, эндергонические реакции довольно распространены в природе, особенно в биохимии и физиологии . Примеры эндергонических реакций в клетках включают синтез белка и насос Na ⁺ / K ^+, который управляет нервной проводимостью и сокращением мышц .

Свободная энергия Гиббса для эндергонических реакций [ править ]

Все физические и химические системы во Вселенной подчиняются второму закону термодинамики и движутся в нисходящем, т. Е. Экзергоническом направлении. Таким образом, предоставленная самой себе, любая физическая или химическая система будет действовать, согласно второму закону термодинамики, в направлении, которое имеет тенденцию понижать свободную энергию системы и, таким образом, расходовать энергию в форме работы. Эти реакции происходят спонтанно.

Химическая реакция является эндергонической, когда не является спонтанной. Таким образом, в реакции этого типа увеличивается свободная энергия Гиббса . Энтропия включается в любое изменение свободной энергии Гиббса. Это отличается от эндотермической реакции, в которой энтропия не учитывается. Свободная энергия Гиббса рассчитывается с помощью уравнения Гиббса – Гельмгольца :

${\displaystyle \Delta G=\Delta H-T\cdot \Delta S}$

куда:

T = температура в кельвинах (K)

Δ G = изменение свободной энергии Гиббса

Δ S = изменение энтропии (при 298 K) как Δ S = Σ { S ( продукт )} - Σ { S ( реагент )}

Δ H = изменение энтальпии (при 298 K) как Δ H = Σ {H (Продукт)} - Σ {H (Реагент)}

Химическая реакция протекает не самопроизвольно, когда свободная энергия Гиббса увеличивается, в этом случае Δ G положительно. В экзэргонических реакциях Δ G отрицательна и в эндергонических реакциях ΔG положительно:

${\displaystyle \Delta _{\mathrm {R} }G<0}$ эксергон

${\displaystyle \Delta _{\mathrm {R} }G>0}$ эндергон

куда:

${\displaystyle \Delta _{\mathrm {R} }G}$ равно изменению свободной энергии Гиббса после завершения химической реакции.

Создание эндергонических реакций [ править ]

Эндергонических реакции могут быть достигнуты , если они либо вытащили или толкнули с помощью экзэргонической (устойчивости растет, отрицательное изменение свободной энергии ) процесс. Конечно, во всех случаях результирующая реакция всей системы (изучаемая реакция плюс реакция выталкивателя или выталкивателя) является экзергонической.

Тянуть [ править ]

Реагенты могут протягиваться посредством эндергонической реакции, если продукты реакции быстро выводятся в результате последующей экзэргонической реакции. Таким образом, концентрация продуктов эндергонической реакции всегда остается низкой, поэтому реакция может продолжаться.

Классическим примером этого может быть первая стадия реакции, протекающая через переходное состояние . Процесс выхода на вершину энергетического барьера активации переходного состояния носит эндергонический характер. Однако реакция может продолжаться, поскольку, достигнув переходного состояния, она быстро эволюционирует посредством экзергонического процесса к более стабильным конечным продуктам.

Нажмите [ редактировать ]

Эндергонические реакции можно подтолкнуть, связав их с другой сильно экзэргонической реакцией через общий промежуточный продукт.

Часто именно так протекают биологические реакции. Например, сама по себе реакция

${\displaystyle X+Y\longrightarrow XY}$

может быть слишком эндергоническим, чтобы возникать. Однако это может быть возможно, связав это с сильно экзэргонической реакцией, такой как, очень часто, разложение АТФ на АДФ и неорганические фосфат-ионы, АТФ → АДФ + P _i , так что

${\displaystyle X+{\mathit {ATP}}\longrightarrow {\mathit {XP}}+{\mathit {ADP}}}$

${\displaystyle {\mathit {XP}}+Y\longrightarrow {\mathit {XY}}+P_{i}}$

Этот вид реакции, при котором разложение АТФ обеспечивает свободную энергию, необходимую для возникновения эндергонической реакции, настолько распространен в биохимии клетки, что АТФ часто называют «универсальной энергетической валютой» всех живых организмов.

См. Также [ править ]

• Экзергонический
• Экзэргоническая реакция
• Экзотермический
• Эндотермический
• Экзотермическая реакция
• Эндотермическая реакция
• Эндотерм
• Экзотерм