Exotermická vs Exergonic: Rozdíl a srovnání

K chemickým reakcím dochází v důsledku přeskupení molekul dvou nebo více látek (reaktantů) za vzniku nově vzniklých látek nazývaných produkty.

Přeskupení těchto molekul vede k rozbití nebo vytvoření vazeb, které způsobí změny v absorbovaném nebo uvolněném teple.

Na základě uvolněné energie lze chemické reakce klasifikovat jako exotermické, endotermické, exergonické nebo endogenní.

Key Takeaways

1. Exotermické reakce uvolňují teplo a energii do okolí.
2. Exergonické reakce uvolňují energii a mohou pracovat.
3. Exotermické reakce mohou být exergonické, ale ne všechny exergonické reakce jsou exotermické.

Exotermická vs Exergonická

Rozdíl mezi exotermickou reakcí a exergonickou reakcí je v tom, že exotermická reakce se zabývá změnou entalpie v jakémkoli chemickém procesu, který je měřen z hlediska tepla v uzavřeném systému, zatímco exergonické reakce se zabývají změnou volné energie jakékoli chemické reakce nazývané Gibbsova volná energie. Oba uvolňují reakce; liší se však druh energie.

V termodynamice je exotermická reakce reakce uvolňující energii. Při procesu exotermické reakce se uvolňuje energie ve formě tepla.

Teplo se uvolňuje jako entalpie (vnitřní energie v daném tlaku a objemu nebo jednoduše celkové teplo systému). reaktanty je více než produkty. Tato energie se uvolňuje ve formě tepla pro chemickou stabilitu.

V termodynamice je exergonická reakce také reakcí uvolňující energii. Během procesu exergonické reakce se uvolňuje energie ve formě Gibbsovy volné energie.

Uvolněná energie se tedy měří také z hlediska změny entropie (energie, která není k dispozici pro práci). Uvolněná energie tak pomáhá provést nějakou práci a dodává reakci stabilitu.

Srovnávací tabulka

Parametry srovnání	Exotermní	Exergonický
Význam	Je to reakce uvolňující teplo.	Je to reakce uvolňující energii.
Forma energie	Forma uvolněné energie se zahřívá.	Forma uvolněné energie se měří jako Gibbsova volná energie nebo změna entropie.
Vliv na okolí	Energie okolí se zvyšuje vytápěním.	S vytápěním okolí to nemá nic společného. Dokud není k dispozici energie pro práci, je reakce proveditelná.
Energie reaktantů	Je vyšší než produkty.	Je také vyšší než u produktů.
Energie produktů	Je nižší než reaktanty.	Je také nižší než u reaktantů.
Celková změna energie	Celkově dochází při reakci k uvolnění energie. Všechny exotermické reakce jsou přirozeně exergonické, jak se uvolňuje energie.	Energie se uvolňuje, ale reakce pokračuje pouze do doby, než se s volnou energií pracuje.
Gibbs Free Energy	∆G je záporné (uvolňuje se energie).	∆G je také záporné. Obvykle mají exotermické reakce větší ∆G.
Práce hotova	Práce se nekoná.	Práce se provádí ve formě změny entropie.
Příklad	Spalování fosilních paliv, zapalování svíčky atd.	Dýchání u rostlin a živočichů. (Většinou bioenergetické reakce)

Co je exotermický?

Exotermická reakce je reakce uvolňující energii, při které dva nebo více reaktantů přeskupují své molekuly, tvoří a ruší chemické vazby, uvolňují energii (změna entalpie ∆H je také negativní) do svého okolí ve formě tepla nebo dokonce světlo.

To se měří v joulech (jednotka tepla). To znamená, že reaktanty mají vyšší energii než produkty a udržují reakci termodynamicky stabilní. Energie se musí uvolňovat do okolí ve formě tepla.

Takto uvolněná energie snižuje Gibbsovu volnou energii systému (∆G je záporná), ale energie se uvolňuje v důsledku reakce a je rozptýlena do okolí.

Jediný rozdíl je v tom, že okolí se zahřívá. Klasifikace reakcí na základě exotermických a endotermických reakcí měří pouze teplo uvolněné nebo potřebné pro reakci.

Při exotermických reakcích není na začátku reakce potřeba žádná energie. Reaktanty mají energii samy reagovat.

Nejlepším příkladem exotermické reakce je spalování z jakéhokoliv materiálu. Když se spálí jakýkoli materiál, řekněme dřevo. Dřevo reaguje s kyslíkem v okolním vzduchu za vzniku oxidu uhličitého a vodní páry, kterou vnímáme jako kouř.

Oheň je ve formě energie uvolněné reaktanty (dřevo a kyslík) z produktů. Oheň nám poskytuje teplo a světlo. Tato chemická energie se úspěšně transformuje na mechanickou energii.

Co je Exergonic?

Exergonika je reakce uvolňující energii, při které dvě nebo více reaktantů přeskupují své molekuly, tvoří a ruší chemické vazby a uvolňují energii do svého okolí ve formě energie, která se používá k provedení práce.

Měří se také v joulech, protože vykonaná práce je také stejná jako množství energie použité k provedení práce.

Takto uvolněná energie snižuje Gibbsovu volnou energii systému (∆G je záporná), ale uvolněná energie je využita k nějaké práci spontánně (což znamená, že dochází i ke změně entropie). ∆H zůstává záporné.

Ke spuštění reakce není potřeba žádná vnější energie.

Nejlepší příklad exergonických reakcí lze nalézt v bioenergetických reakcích, jako je buněčné dýchání, katabolismus, metabolismus potravinových látek a podobně.

V průměru se během procesu buněčného dýchání glukóza rozkládá pomocí kyslíku na vodu a oxid uhličitý.

Tím se uvolňuje energie, která se používá k tvorbě molekul ATP, které řídí fungování těla. Jde tedy o samovolný proces uvolňování energie.

Hlavní rozdíly mezi exotermickými a exergonickými

1. Exotermické reakce jsou převážně termodynamické reakce, zatímco exergonické reakce jsou většinou bioenergetické
2. .Exotermická reakce uvolňuje energii ve formě tepla, které se rozptýlí ve svém okolí na rozdíl od exergonické reakce, která tuto energii využívá k výkonu práce.
3. Exotermické reakce jsou podtypem exergonických reakcí, ale všechny exergonické reakce nejsou exotermické kvůli spontaneitě své povahy.
4. Exotermické reakce jsou měřeny pouze z hlediska změny entalpie, zatímco exergonické reakce jsou měřeny z hlediska změny entalpie i entropie.
5. Zapálení ohně, reakce mezi kovem a vodou, cementem a vodou atd. jsou příklady exotermických reakcí, zatímco katabolismus, metabolismus, anabolismus, dýchání, tvorba ATP jsou příklady exergonických reakcí.

Reference

1. https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/j100394a009
2. https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/j150656a023

Poslední aktualizace: 23. července 2023