Reazione endergonica
Nella termodinamica chimica, una reazione endoergonica (chiamata anche reazione non spontanea di assorbimento di calore o reazione sfavorevole) è una reazione chimica in cui la variazione standard di energia libera è positiva ed è necessaria una forza aggiuntiva per eseguire questa reazione. In parole povere, la quantità totale di energia utile è negativa (ci vuole più energia per avviare la reazione di quella che si ottiene da essa) quindi l'energia totale è un risultato netto negativo. Per un guadagno complessivo nel risultato netto, si veda la reazione esoergonica. Un altro modo per esprimerlo è che l'energia utile deve essere assorbita dall'ambiente circostante nel sistema funzionante affinché la reazione avvenga.
In condizioni di temperatura e pressione costanti, ciò significa che la variazione dell'energia libera di Gibbs standard risulta positiva,
per la reazione in condizioni standard (cioè a pressione = 1 bar e concentrazioni standard = 1 molare di tutti i reagenti).
Nel metabolismo, un processo endoergonico è anabolico, il che significa che l'energia viene immagazzinata; in molti di questi processi anabolici l'energia viene fornita accoppiando la reazione all'adenosina trifosfato (ATP) e conseguentemente producendo un fosfato organico ad alta energia, caricato negativamente, e adenosina difosfato (ADP) positivo.
Equilibrio costante
[modifica | modifica wikitesto]La costante di equilibrio per la reazione è correlata all'energia
dove T è la temperatura assoluta e R è la costante dei gas. Un valore positivo di
in modo che a partire da quantità stechiometriche molari una tale reazione si muoverebbe all'indietro verso l'equilibrio, non in avanti.
Tuttavia, le reazioni endoergoniche sono abbastanza comuni in natura, specialmente in biochimica e fisiologia. Esempi di reazioni endoergoniche nelle cellule includono la sintesi proteica e la pompa Na + / K + che guida la conduzione nervosa e la contrazione muscolare.
Energia libera di Gibbs per reazioni endoergoniche
[modifica | modifica wikitesto]Tutti i sistemi fisici e chimici nell'universo seguono la seconda legge della termodinamica e procedono in direzione discendente, cioè in maniera esoergonica. Quindi, lasciato a se stesso, qualsiasi sistema fisico o chimico procederà, secondo la seconda legge della termodinamica, in una direzione che tende ad abbassare l'energia libera del sistema, e quindi a consumare energia sotto forma di lavoro. Queste reazioni si verificano spontaneamente.
Una reazione chimica è endoergonica quando non spontanea. Quindi in questo tipo di reazione l'energia libera di Gibbs aumenta. L'entropia è inclusa in ogni variazione dell'energia libera di Gibbs. Ciò differisce da una reazione endotermica in cui l'entropia non è inclusa. L'energia libera di Gibbs viene calcolata con l'equazione di Gibbs – Helmholtz:
dove:
- T = temperatura in kelvin (K)
Δ G = variazione dell'energia libera di GibbsΔ S = variazione di entropia (a 298 K) comeΔ S =Σ { S (Prodotto) } -Σ { S (reagente) }Δ H = variazione di entalpia (a 298 K) comeΔ H =Σ { H (Prodotto) } -Σ { H (Reagente) }
Una reazione chimica progredisce in modo non spontaneo quando l'energia libera di Gibbs aumenta, ovvero quando il
- esoergonica
- endoergonica
dove:
- è uguale alla variazione nell'energia libera di Gibbs dopo il completamento di una reazione chimica.