- Karakteristik reaksi endergonik
- Meningkatkan energi bebas sistem
- Es batu
- Tautan produk Anda lebih lemah
- Ini digabungkan dengan reaksi eksergonik
- Contoh
- Fotosintesis
- Sintesis biomolekul dan makromolekul
- Pembentukan berlian dan senyawa berat dari minyak mentah
- Referensi
Sebuah reaksi endergonik adalah salah satu yang tidak dapat terjadi secara spontan, dan juga membutuhkan pasokan energi yang tinggi. Dalam kimia, energi ini umumnya berupa kalori. Reaksi endergonik yang paling terkenal adalah reaksi endotermik, yaitu reaksi yang menyerap panas.
Mengapa tidak semua reaksi bersifat spontan? Karena mereka mengikuti hukum termodinamika: mereka mengkonsumsi energi dan sistem yang dibentuk oleh spesies yang terlibat menurunkan entropinya; artinya, untuk tujuan kimiawi, mereka menjadi lebih teratur secara molekuler.
Sumber: Pxhere
Membangun dinding bata adalah contoh reaksi endergonik. Batu bata saja tidak cukup kompak untuk membentuk benda padat. Hal ini karena tidak ada perolehan energi yang mendorong penyatuan mereka (juga tercermin dalam kemungkinan interaksi antarmolekul yang rendah).
Jadi, untuk membangun tembok Anda membutuhkan semen dan tenaga kerja. Ini adalah energi, dan reaksi non-spontan (dinding tidak akan dibangun secara otomatis) menjadi mungkin jika ada manfaat energi yang dirasakan (ekonomis, dalam kasus dinding).
Jika tidak ada manfaatnya, tembok itu akan runtuh karena gangguan apa pun, dan batunya tidak akan pernah bisa disatukan. Hal yang sama berlaku untuk banyak senyawa kimia, yang bahan penyusunnya tidak dapat bersatu secara spontan.
Karakteristik reaksi endergonik
Bagaimana jika tembok bisa dibangun secara spontan? Untuk melakukan ini, interaksi antara batu bata harus sangat kuat dan stabil, sedemikian rupa sehingga tidak ada semen atau seseorang yang perlu memesannya; Sedangkan dinding bata, meskipun tahan, adalah semen yang mengeras yang menyatukannya dan bukan bahan batako dengan benar.
Oleh karena itu, karakteristik pertama dari reaksi endergonik adalah:
-Ini tidak spontan
-Menyerap panas (atau jenis energi lain)
Dan mengapa itu menyerap energi? Karena produk mereka memiliki lebih banyak energi daripada reaktan yang terlibat dalam reaksi. Ini dapat diwakili oleh persamaan berikut:
ΔG = G Reaktif -G Produk
Dimana ΔG adalah perubahan energi bebas Gibbs. Karena Produk G lebih besar (karena lebih energik) daripada Reagen G , pengurangan harus lebih besar dari nol (ΔG> 0). Gambar berikut merangkum lebih lanjut apa yang baru saja dijelaskan:
Sumber: Gabriel Bolívar
Perhatikan perbedaan antara status energi antara produk dan reaktan (garis ungu). Oleh karena itu, reaktan tidak menjadi produk (A + B => C) jika tidak ada penyerapan panas terlebih dahulu.
Meningkatkan energi bebas sistem
Setiap reaksi endergonik dikaitkan dengan peningkatan energi bebas Gibbs sistem. Jika untuk suatu reaksi tertentu benar ΔG> 0, maka reaksi tersebut tidak akan spontan dan akan membutuhkan suplai energi untuk dilakukan.
Bagaimana cara mengetahui secara matematis apakah suatu reaksi adalah endergonik atau tidak? Menerapkan persamaan berikut:
ΔG = ΔH - TΔS
Dimana ΔH adalah entalpi reaksi, yaitu energi total yang dilepaskan atau diserap; ΔS adalah perubahan entropi, dan T adalah suhu. Faktor TΔS adalah kehilangan energi yang tidak digunakan dalam ekspansi atau pengaturan molekul dalam suatu fase (padat, cair atau gas).
Jadi, ΔG adalah energi yang dapat digunakan sistem untuk melakukan pekerjaan. Karena ΔG memiliki tanda positif untuk reaksi endergonik, energi atau kerja harus diterapkan ke sistem (reaktan) untuk mendapatkan produk.
Kemudian, dengan mengetahui nilai ΔH (positif, untuk reaksi endotermik, dan negatif, untuk reaksi eksotermik), dan TΔS, kita dapat mengetahui apakah reaksinya endergonik. Artinya, meskipun suatu reaksi endotermik, belum tentu endergonik .
Es batu
Misalnya, es batu meleleh menjadi air cair, menyerap panas, yang membantu memisahkan molekulnya; bagaimanapun, prosesnya spontan, dan oleh karena itu ini bukanlah reaksi endergonik.
Dan bagaimana dengan situasi di mana Anda ingin mencairkan es pada suhu di bawah -100ºC? Dalam hal ini, suku TΔS dalam persamaan energi bebas menjadi lebih kecil dibandingkan dengan ΔH (karena T berkurang), dan sebagai hasilnya, ΔG akan bernilai positif.
Dengan kata lain: mencairnya es di bawah -100ºC adalah proses endergonik, dan tidak terjadi secara spontan. Kasus serupa adalah pembekuan air sekitar 50ºC, yang tidak terjadi secara spontan.
Tautan produk Anda lebih lemah
Karakteristik penting lainnya, yang juga terkait dengan ΔG, adalah energi ikatan baru. Ikatan produk yang terbentuk lebih lemah dibandingkan dengan reaktan. Namun, penurunan kekuatan ikatan dikompensasi oleh penambahan massa, yang tercermin dalam sifat fisik.
Di sini perbandingan dengan dinding bata mulai kehilangan makna. Berdasarkan uraian di atas, ikatan di dalam batu bata harus lebih kuat daripada ikatan antara mereka dan semen. Namun, dinding secara keseluruhan lebih kaku dan tahan karena massanya yang lebih besar.
Hal serupa akan dijelaskan di bagian contoh tetapi dengan gula.
Ini digabungkan dengan reaksi eksergonik
Jika reaksi endergonik tidak spontan, bagaimana mereka terjadi di alam? Jawabannya adalah karena penggabungan dengan reaksi lain yang cukup spontan (eksergonik) dan entah bagaimana meningkatkan perkembangannya.
Misalnya, persamaan kimia berikut mewakili titik ini:
A + B => C (reaksi endergonik)
C + D => E (reaksi eksergonik)
Reaksi pertama tidak spontan, jadi secara alamiah tidak bisa terjadi. Namun, produksi C memungkinkan terjadinya reaksi kedua, menyebabkan E.
Menambahkan energi bebas Gibbs untuk dua reaksi, ΔG 1 dan ΔG 2 , dengan hasil kurang dari nol (ΔG <0), maka sistem akan menampilkan peningkatan entropi dan oleh karena itu akan terjadi secara spontan.
Jika C tidak bereaksi dengan D, A tidak akan pernah dapat membentuknya, karena tidak ada kompensasi energi (seperti dalam kasus uang dengan dinding bata). Kemudian dikatakan bahwa C dan D "menarik" A dan B untuk bereaksi, meskipun ini merupakan reaksi endergonik.
Contoh
Sumber: Max Pixel
Fotosintesis
Tumbuhan menggunakan energi matahari untuk menghasilkan karbohidrat dan oksigen dari karbon dioksida dan air. CO 2 dan O 2 , molekul kecil dengan ikatan kuat, membentuk gula, berstruktur cincin yang lebih berat, lebih padat, dan meleleh pada suhu sekitar 186ºC.
Perhatikan bahwa ikatan CC, CH dan CO lebih lemah daripada ikatan O = C = O dan O = O. Dan dari unit gula, tanaman dapat mensintesis polisakarida, seperti selulosa.
Sintesis biomolekul dan makromolekul
Reaksi endergonik adalah bagian dari proses anabolik. Seperti karbohidrat, biomolekul lain, seperti protein, dan lipid, memerlukan mekanisme kompleks yang tanpanya, dan digabungkan dengan reaksi hidrolisis ATP, tidak akan ada.
Demikian pula, proses metabolisme seperti respirasi sel, difusi ion melintasi membran sel, dan pengangkutan oksigen melalui aliran darah adalah contoh reaksi endergonik.
Pembentukan berlian dan senyawa berat dari minyak mentah
Berlian membutuhkan tekanan dan suhu yang sangat besar, agar komponennya dapat dipadatkan menjadi padatan kristal.
Akan tetapi, beberapa kristalisasi terjadi secara spontan, meskipun terjadi pada kecepatan yang sangat lambat (spontanitas tidak ada hubungannya dengan kinetika reaksi).
Terakhir, minyak mentah sendiri merupakan produk reaksi endergonik, terutama hidrokarbon berat atau makromolekul yang disebut asphaltenes.
Strukturnya sangat kompleks, dan sintesisnya membutuhkan waktu lama (jutaan tahun), panas dan aksi bakteri.
Referensi
- QuimiTube. (2014). Reaksi endergonik dan eksergonik. Dipulihkan dari: quimitube.com
- Khan Academy. (2018). Energi bebas. Diperoleh dari: es.khanacademy.org
- Kamus Biologi. (2017). Definisi reaksi endergonik. Diperoleh dari: biologidictionary.net
- Lougee, Mary. (18 Mei 2018). Apa itu Reaksi Endergonic? Sciencing. Diperoleh dari: sciencing.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 Juni 2018). Endergonic vs Exergonic (Dengan Contoh). Diperoleh dari: thinkco.com
- Arrington D. (2018). Reaksi Endergonic: Definisi & Contoh. Belajar. Diperoleh dari: study.com
- Audersirk Byers. (2009). Hidup di bumi. Apakah Energi itu? . Diperoleh dari: hhh.gavilan.edu