Химические реакции происходят вследствие перегруппировки молекул двух и более веществ (реагентов) с образованием вновь образованных веществ, называемых продуктами.
Перегруппировка этих молекул приводит к разрыву или образованию связей, что вызывает изменение поглощаемой или выделяемой теплоты.
В зависимости от выделяемой энергии химические реакции можно разделить на экзотермические, эндотермические, экзергонические и эндогенные.
Основные выводы
- Экзотермические реакции выделяют тепло и энергию в окружающую среду.
- Экзергонические реакции высвобождают энергию и могут совершать работу.
- Экзотермические реакции могут быть экзэргоническими, но не все экзэргонические реакции являются экзотермическими.
Экзотермический против экзергонического
Разница между экзотермической реакцией и экзергонической реакцией заключается в том, что экзотермическая реакция связана с изменением энтальпии в любом химическом процессе, которое измеряется с точки зрения тепла в замкнутой системе, в то время как экзергонические реакции связаны с изменением свободной энергии любой химической реакции, называемой свободной энергией Гиббса. Оба высвобождают реакции; однако тип энергии отличается.
В термодинамике экзотермическая реакция — это реакция с выделением энергии. В процессе экзотермической реакции выделяется энергия в виде тепла.
Тепло выделяется, когда энтальпия (внутренняя энергия при заданном давлении и объеме или просто общая теплота системы) реагентов больше, чем у продуктов. Эта энергия выделяется в виде тепла для химической стабильности.
В термодинамике экзергоническая реакция также является реакцией с выделением энергии. В процессе экзергонической реакции выделяется энергия в виде свободной энергии Гиббса.
Таким образом, высвобождаемая энергия также измеряется изменением энтропии (энергия, недоступная для выполнения работы). Таким образом, высвобождаемая энергия помогает совершить некоторую работу и придает устойчивость реакции.
Сравнительная таблица
| Параметры сравнения | экзотермический | Экзергонический |
|---|---|---|
| Смысл | Это реакция выделения тепла. | Это реакция высвобождения энергии. |
| Форма энергии | Высвобождаемая форма энергии нагревается. | Форма высвобождаемой энергии измеряется свободной энергией Гиббса или изменением энтропии. |
| Воздействие на окружающих | Энергия окружающего увеличивается за счет нагрева. | Это не имеет никакого отношения к нагреву окружающей среды. Пока нет энергии для совершения работы, реакция возможна. |
| Энергия реагентов | Это выше, чем продукты. | Это также выше, чем у продуктов. |
| Энергия продуктов | Он ниже, чем у реагентов. | Он также ниже, чем у реагентов. |
| Общее изменение энергии | В целом в реакции происходит выделение энергии. Все экзотермические реакции являются естественными экзергоническими, поскольку выделяется энергия. | Энергия выделяется, но реакция продолжается только до тех пор, пока не будет совершена работа со свободной энергией. |
| Свободная энергия Гиббса | ∆G отрицателен (выделяется энергия). | ∆G также отрицательна. Обычно экзотермические реакции имеют большее значение ∆G. |
| Работа выполнена | Работа не сделана. | Работа совершается в виде изменения энтропии. |
| Пример | Сжигание ископаемого топлива, зажигание свечи и т. д. | Дыхание растений и животных. (в основном биоэнергетические реакции) |
Что такое Экзотермический?
Экзотермическая реакция – это реакция с выделением энергии, при которой два или более реагентов перестраивают свои молекулы, образуя и разрывая химические связи, выделяя энергию (происходит изменение энтальпии ∆H также отрицательно) ее окружению в виде тепла или даже свет.
Измеряется в джоулях (единица теплоты). Это означает, что реагенты имеют более высокую энергию, чем продукты, и сохраняют термодинамическую стабильность реакции. Энергия должна отдаваться окружающей среде в виде тепла.
Высвобождающаяся при этом энергия снижает свободную энергию Гиббса системы (∆G отрицательно), но энергия высвобождается в результате реакции и рассеивается в окружающей среде.
Единственная разница в том, что все вокруг нагревается. Классификация реакций на основе экзотермических и эндотермических реакций измеряет только тепло, выделяющееся или необходимое для реакции.
В экзотермических реакциях энергия в начале реакции не требуется. У реагентов есть энергия, чтобы реагировать самостоятельно.
Лучшим примером экзотермической реакции является горение любого материала. Когда любой материал, скажем, дерево, горит, дерево реагирует с кислородом окружающего воздуха, образуя углекислый газ и водяной пар, которые мы воспринимаем как дым.
Огонь возникает в виде энергии, выделяемой реагентами (древесина и кислород) из продуктов. Огонь дает нам тепло и свет. Эта химическая энергия успешно трансформируется в механическую энергию.
Что такое Экзэргоника?
Экзергоника — это реакция с высвобождением энергии, в которой два или более реагента перестраивают свои молекулы, образуя и разрывая химические связи и высвобождая энергию в окружающую среду в виде энергии, которая используется для выполнения работы.
Он также измеряется в джоулях, поскольку проделанная работа также равна количеству энергии, затраченной на выполнение работы.
Высвобождаемая таким образом энергия снижает свободную энергию Гиббса системы (∆G отрицательно), но высвобождаемая энергия используется для самопроизвольного выполнения некоторой работы (это означает, что также происходит изменение энтропии). ∆H остается отрицательным.
Никакой внешней энергии для начала реакции не требуется.
Лучшим примером экзергонических реакций являются биоэнергетические реакции, такие как клеточное дыхание, катаболизм, метаболизм пищевых веществ и тому подобное.
В среднем в процессе клеточного дыхания глюкоза расщепляется на воду и углекислый газ с помощью кислорода.
Это высвобождает энергию, которая используется для образования молекул АТФ, которые управляют работой организма. Таким образом, это спонтанный процесс высвобождения энергии.
Основные различия между экзотермическим и экзергоническим
- Экзотермические реакции являются термодинамическими реакциями, тогда как экзергонические реакции являются биоэнергетическими.
- .Экзотермическая реакция высвобождает энергию в виде тепла, которое рассеивается в окружающей среде, в отличие от экзергонической реакции, которая использует эту энергию для выполнения работы.
- Экзотермические реакции являются подтипом экзергонических реакций, но все экзергонические реакции не являются экзотермическими из-за самопроизвольности их природы.
- Экзотермические реакции измеряются только с точки зрения изменения энтальпии, в то время как экзергонические реакции измеряются с точки зрения изменения как энтальпии, так и энтропии.
- Зажигание огня, реакции между металлом и водой, цементом и водой и т. д. являются примерами экзотермических реакций, тогда как катаболизм, метаболизм, анаболизм, дыхание, образование АТФ являются примерами экзергонических реакций.
Я приложил столько усилий, чтобы написать этот пост в блоге, чтобы предоставить вам ценность. Это будет очень полезно для меня, если вы подумаете о том, чтобы поделиться им в социальных сетях или со своими друзьями/родными. ДЕЛИТЬСЯ ♥️
