In una reazione chimica, i materiali di partenza, chiamati reagenti, vengono convertiti in prodotti. Mentre tutte le reazioni chimiche richiedono un input di energia iniziale, indicato come energia di attivazione, alcune reazioni provocano un rilascio netto di energia nell'ambiente circostante, mentre altre producono un assorbimento netto di energia dall'ambiente circostante. Quest'ultima situazione è chiamata reazione endergonica.
Energia di reazione
I chimici definiscono il loro vaso di reazione come il "sistema" e tutto il resto nell'universo come "ambiente". Pertanto, quando una reazione endergonica assorbe energia dall'ambiente circostante, l'energia entra nel sistema. Il tipo opposto è una reazione esergonica, in cui l'energia viene rilasciata nell'ambiente circostante.
La prima parte di ogni reazione richiede sempre energia, indipendentemente dal tipo di reazione. Anche se il legno ardente emette calore e si verifica spontaneamente una volta avviato, è necessario avviare il processo aggiungendo energia. La fiamma che aggiungi per avviare la combustione del legno fornisce l'energia di attivazione.
Energia di attivazione
Per ottenere dal lato del reagente al lato del prodotto dell'equazione chimica, devi superare la barriera di energia di attivazione . Ogni singola reazione ha una dimensione di barriera caratteristica. L'altezza della barriera non ha nulla a che fare con la reazione endergonica o esergonica; per esempio, una reazione esergonica può avere una barriera di energia di attivazione molto alta, o viceversa.
Alcune reazioni avvengono in più passaggi, ogni fase ha la propria barriera energetica di attivazione da superare.
< h2> Esempi
Le reazioni sintetiche tendono ad essere endergoniche e le reazioni che interrompono le molecole tendono ad essere esergiche. Ad esempio, il processo di amminoacidi che si uniscono per formare una proteina e la formazione di glucosio dal biossido di carbonio durante la fotosintesi sono entrambe reazioni endergoniche. Ciò ha senso, poiché i processi che costruiscono strutture più grandi richiedono probabilmente energia. La reazione inversa - ad esempio, la respirazione cellulare del glucosio in anidride carbonica e acqua - è un processo esergico.
Catalizzatori
I catalizzatori possono ridurre la barriera energetica di attivazione di una reazione. Lo fanno stabilizzando la struttura intermedia che esiste tra quella del reagente e le molecole del prodotto, rendendo più facile la conversione. Fondamentalmente, il catalizzatore fornisce ai reagenti un "tunnel" a bassa energia da attraversare, rendendo più facile raggiungere il lato prodotto della barriera di energia di attivazione. Esistono molti tipi di catalizzatori, ma alcuni tra i più noti sono gli enzimi, i catalizzatori del mondo della biologia.
Spontaneità della reazione
Indipendentemente dalla barriera energetica di attivazione, solo le reazioni exergoniche si verificano spontaneamente, perché emanano energia. Tuttavia, abbiamo ancora bisogno di costruire muscoli e riparare i nostri corpi, che sono entrambi processi endergonici. Siamo in grado di guidare un processo endergonico accoppiandolo con un processo exergonico che fornisce energia sufficiente per far fronte alla differenza di energia tra reagenti e prodotti.
