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Ogni reazione chimica implica la rottura di vecchi legami e la formazione di nuovi. Quando i legami si rompono, viene rilasciata energia, un processo noto come esergonico. Al contrario, la formazione di nuovi legami richiede un apporto di energia ed è chiamata endergonica. Se quell'energia appare come calore, la reazione è esotermica; se viene assorbito calore dall'ambiente circostante la reazione è endotermica. Una reazione endotermica abbassa quindi la temperatura del suo ambiente perché il calore viene immagazzinato nei legami chimici appena formati.
Le reazioni endotermiche assorbono calore dall'ambiente circostante, raffreddando l'ambiente. In biologia, i processi anabolici (di costruzione) sono esempi tipici.
La rappresentazione più semplice è:
Reattivi + Energia termica → Prodotti
Anche se una reazione contiene passaggi che rilasciano calore, il bilancio energetico complessivo deve essere negativo (assorbimento netto di calore) affinché la reazione sia classificata come endotermica.
Nell'atmosfera superiore, l'ossigeno e l'azoto si combinano per formare l'ossido nitrico, una reazione endotermica naturale e quotidiana. L'equazione bilanciata è:
O₂ + N₂ + 180,5 kJ → 2NO
Qui sono necessari 180,5 kilojoule di energia. L'energia proviene generalmente da fonti ad alta temperatura come gli scarichi delle automobili o i fulmini. Senza questo apporto di energia, l'ossigeno atmosferico si esaurirebbe troppo rapidamente.
Non tutti gli eventi endotermici sono una reazione chimica. La sudorazione è un classico esempio:la pelle rilascia acqua che evapora, assorbendo calore. Sebbene si tratti di un processo endotermico, non si rompono né si formano legami chimici, quindi non si tratta di una reazione. Al contrario, il classico impacco freddo istantaneo reagisce chimicamente con l'acqua, assorbendo calore e solidificando il liquido in ghiaccio.
La fotosintesi è il processo endotermico biologico più famoso. Le piante assorbono la luce solare, l'anidride carbonica e l'acqua per produrre glucosio e ossigeno:
6CO₂ + 6H₂O + luce solare → C₆H₁₂O₆ + 3O₂
All'interno delle cellule dei mammiferi, molte reazioni anaboliche (di costruzione) sono endotermiche. Questi includono:
Le reazioni endotermiche sono fondamentali sia per la chimica della nostra atmosfera che per la biologia degli organismi viventi. Assorbendo il calore, abbassano la temperatura ambiente, immagazzinano energia e creano le basi per i complessi percorsi metabolici della vita.
