If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание
Текущ час:0:00Обща продължителност:11:52

Ендeргонична, екзергонична, екзотермична и ендотермична

Видео транскрипция

Тук имаме няколко термина, които се отнасят до различни реакции и до това дали те поглъщат или отделят различни видове енергия. Първата дума е екзотермичен. Коренът на думата е "терм", което е свързано с топлина, и този термин означава реакция, при която се освобождава топлина. При ситуация, в която имаме постоянно налягане или промяна в енталпията, тези термини означават колко топлина се поглъща или отделя при една реакция. Ако имаме отрицателна промяна на енталпията, това означава, че се освобождава топлина. Ако разглеждаме енталпията като съдържанието на топлина, имаме по-малко топлина след протичане реакцията, в сравнение с преди. Значи е отделена топлина. Това означава, че промяната на енталпията ще бъде по-малка от нула. Тези три реда означават едно и също нещо. Това е вярно, когато се отделя топлина. Това е същото нещо като отделянето на топлина при постоянно налягане. Можем спокойно да допуснем, че налягането е постоянно, когато правим нещо в колба, която е отворена и има контакт с въздуха, или ако разглеждаме най-различни биологични системи. Сега, въз основа на тази логика, какво мислиш, че означава ендотермичен? Еднотермичен има същия корен – "терм" и представката "ендо", това е процес, в който се поглъща топлина. Ако имаме постоянно налягане, можем да кажем, че енталпията след реакцията ще е по-висока от енталпията преди реакцията. Делта Н ще е по-голямо от нула. Така, добре. Сега да погледнем тези два термина тук. Екзергоничен и ендергоничен. Екзергоничен, тук коренът е "ергон", може би този корен не ти е толкова познат, колкото термина, но може би знаеш думата ергономичен. Например, "Хей, това е хубаво ергономично бюро." Това означава, че бюрото е удобно за работа. Или, "Това е хубав, ергономичен стол." "Ергон" идва от гръцката дума за работа. Така че екзергонична е реакция, при която се освобождава енергия за извършване на работа или поне това предполага думата. Освобождава – ще го направя в същия цвят. Това е процес, при който се освобождава енергия за извършване на работа. А ендрегоничен, по същата логика, въз основа на частите на думата, е процес, при който се поглъща енергия за извършване на работа, или се използва енергия за извършване на работа. Една от величините или свойствата, които можем да използваме, когато разглеждаме енергията, която се използва за извършване на работа, е свободната енергия на Гибс, както и формулата за свободната енергия на Гибс, когато имаме постоянно налягане и температура. Ще го запиша. Ако са налице постоянно налягане и постоянна температура, използваме формулата за свободна енергия на Гибс или дефиницията на Гибс за свободната енергия. Промяната на свободната енергия на Гибс – Ще го направя в друг цвят. Промяната на свободната енергия на Гибс се равнява на промяната на енталпията минус – ще използвам друг цвят – минус температурата, умножена по промяната на ентропията. Ако това ти изглежда напълно непознато, ти препоръчвам да гледаш видеото за свободната енергия на Гибс. Причината това (делта G) да е свързано с енергията, използвана за работа, е: делта Н показва дали се поглъща, или се освобождава топлина, от това изваждаме ентропията, която представлява енергията, която внася безпорядък във вселената. Това, което остава, е енергията, която може да се използва за работа. Това е един начин за разглеждане на въпроса. Виждаме, че тази формула свързва енергията за работа с промяната на енталпията ето тук. Така че екзергоничен е процес, при който се отделя енергия за извършване на работа и можем да кажем, че има по-малко енергия за извършване на работа след протичане на реакцията в сравнение с преди това. Делта G ще бъде по-малко от нула. Ще го запиша. Тук нашето делта G е по-малко от нула. Виждали сме такива реакции, при които се освобождава енергия за извършване на работа и във видеото за свободната енергия на Гибс. Тези реакции се считат за спонтанни. Те ще протекат в посока напред. А тези тук са реакциите, които поглъщат енергия за извършване на работа. При тях ще има повече енергия за извършване на работа в системата след протичане на реакцията, отколкото преди това. Делта G ще е по-голямо от нула. Казваме, че тези реакции не са спонтанни. Те не са спонтанни. Приключихме с дефинициите. Сега ще свържем тези величини, като разгледаме различни примери на екзотермични и екзергонични реакции, както и ендотермични и ендергонични реакции, и ще разберем защо са логични. Първата реакция е екзотермична, делта Н е по-малко от нула. Това означава, че имаме по-малко енталпия след реакцията, отколкото преди, следователно е отделена топлина. Тук виждаме, че се отделя топлина. Но откъде е дошла енергията? При образуването на тази нова конфигурация електроните могат да отидат на по-ниско енергетично ниво и да освободят енергия. А топлината, ако я разглеждаме на микро ниво, е нещо, което повишава температурата, поне локално. Това означава, че се извършва пренос на кинетична енергия към тези микроскопични молекули. Запомни, когато говорим за топлина или температура, мислим за тези макро величини, но на микро ниво, говорим за кинетична и потенциална енергия. Това, което става, е, че когато тези електрони преминават в нова конфигурация, те отдават енергия, която може да се пренесе към отделните молекули. Тук сме освободили енергия и сме увеличили ентропията. Имаме повече ентропия след реакцията, отколкото преди реакцията. Тук имаме повече обекти, както и повече състояния, които могат да заемат, също така се движат по-бързо. Ако приложим фомулата за този случай, това (делта Н) ще бъде по-малко от нула. Тук делта S ще е по-голямо от нула. Температурата е абсолютна температура, изразена в Келвини, така че винаги ще е положителна. Следователно целият израз ще е положителен. Ще имаме нещо отрицателно минус нещо положително, ще получим отрицателен резултат. Нашето делта G ще е по-малко от нула, следователно реакцията ще е спонтанна. Логично е да протече, ще се отдели енергия и на електроните ще им хареса. Ще се създаде повече безпорядък. Друг начин да разсъждаваме за това е да си представим реакцията в другата посока. Ще трябва да доставим енергия на тези електрони, за да стигнат до по-високо енергетично ниво и да създадат тези връзки. Ще трябва да подредим тези четири съставни части по точния начин. Това изглежда по-малко вероятно, отколкото реакцията, която имаме от ляво надясно. Сега да разгледаме реакция, при която се поглъща топлина. Този пример не е много интуитивен. При реакцията се поглъща топлина, но тя е спонтанна. Тя е екзергонична. Ще протече. Делта Н е по-голямо от нула, поглъща се топлина, за да протече реакцията. Имам тези две молекули с тези различни съставни части, те ще се сблъскат, казваме, че температурата е висока. Ако температурата е ниска, тази реакция може да не е спонтанна, но ако температурата е достатъчно висока, ще е спонтанна. Така при висока температура на микро ниво тези частици ще имат много висока кинетична енергия. Те ще се сблъскат една с друга много бързо. Толкова бързо, че ще могат да формират всички тези частици. Така общата ентропия се е увеличила. Дори електроните да са във високо енергетично състояние, за да създадат тази конфигурация, е трябвало да погълнат топлинна енергия. Казваме топлина, но на микро ниво, говорим за кинетичната енергия на тези молекули. Трябва да са погълнали енергия, но откъде е дошла тази енергия? Дошла е от кинетичната енергия на молекулите. В началото може да са имали дадена кинетична енергия, но после част от нея се отдава, така че всички се подреждат в различни нови конфигурации. Ако си казавш: "Все още не го разбирам." Помисли какво би станало, ако се опитаме да накараме реакцията да протече в другата посока. Трябва да се опитаме да поставим тези четири частици заедно в един и същ момент, но дори и да са подредени по точния начин, електроните им могат да се подредят така, че да отделят енергия. Освен това температурата е много висока. Това е много, много хаотична система. Реакцията няма да протече от дясно наляво, ще протече от ляво надясно. Когато системата е много хаотична, нещата се удрят едно в друго много бързо и е много вероятно реакцията да протече в посока към по-висока ентропия. Тази реакция е спонтанна, въпреки че поглъща топлина. Ако локално не се отвежда топлината, температурата поне около тези молекули ще се понижи. Но поначало, предполагаме, че имаме постоянна температура, затова приемаме, че на макро ниво, тази температура се разсейва и се поглъща извън системата. Сега да погледнем тази конфигурация. Реакцията е екзотермична, делта Н е по-малко от нула. Имаме по-малко енталпия след реакцията, отколкото преди нея. Така че при реакцията се отделя топлина, но не е спонтанна. Не е спонтанна, защото намалява ентропията в света. Намалява ентропията в света, а ентропията има значение, защото температурата в този пример е висока. Можем да разгледаме уравнението в случай, при който ентропията няма значение, когато температурата е ниска. Температурата наистина покачва ентропията, но когато температурата е висока, ентропията започва да надделява. Този израз придобива голямо значение. Ето тук, тъй като ентропията е отрицателна, реакцията няма да протече. Ако тези частици се приближаваха много бавно, електроните им можеше да се подредят по точния начин, за да стигнат до по-ниско енергетично ниво и да отдадат енергия. Но ако прелитат една покрай друга много бързо, няма да имат възможност да го направят. Ако разгледаме този процес наопаки, тази реакция е много по-вероятна. Ако имаме няколко двуатомни молекули, които обикалят наоколо, те ще се сблъскат с голяма скорост и съставните части на двуатомните молекули ще се разделят. Или поне на картинката имаме нещо, което прилича на двуатомна молекула. Молекулите може да погълнат част от кинетичната енергия, по време на реакцията, за да се осъществи тя от дясно наляво, но реакция в тази посока е по-вероятна. От ляво надясно реакцията не е спонтанна, защото ентропията е много значима при тази висока температура. Накрая този последен пример е много интуитивен и логичен. Реакция, която се нуждае от топлина, от топлинна енергия и има намаляване на ентропията, определено няма да е спонтанна. Делта Н е по-голямо от нула, Т х делта S е по-малко от нула, но когато ги извадим, това цялото е по-голямо от нула, следователно делта G ще е по-голямо от нула. Делта – Ще го напиша в зелено. Това делта G ще е по-голямо от нула, което е логично, тъй като имаме тези две молекули, които трябва да се съберат по точния начин. Ще им трябва топлина, за да се осъществи реакцията. за да преминат електроните във възбудено състояние, в по-високо енергетично състояние, и да се стигне до тази по-нестабилна връзка. Защо да го правят? Много по-вероятно е тази реакция да протече в другата посока, или, ако имаме няколко от тези молекули, те ще се сблъскат, ще достигнат по-стабилна конфигурация и ще има повече ентропия, ако се разделят на съставните си части, отколкото ако са цели. И така, делта G е по-голямо от нула. Това е ендергонична и ендотермична реакция. Разбира се, и тук делта G е по-голямо от нула. Въпреки че при тази реакция ще се отдаде енергия , системата е толкова хаотична, че частиците няма да имат възможност да се свържат и е по-вероятно реакцията да протече в посока, увеличаваща ентропията. Затова тази реакция също не е спонтанна.
Съдържанието по Биология достига до теб с подкрепата на Фондация Амген