تحدث التفاعلات الكيميائية بسبب إعادة ترتيب جزيئات مادتين أو أكثر (متفاعلات) لتشكيل مواد حديثة التكوين تسمى المنتجات. يؤدي إعادة ترتيب هذه الجزيئات إلى تكسر أو تكوين الروابط التي تسبب تغيرات في الحرارة الممتصة أو المنبعثة. بناءً على الطاقة المنبعثة ، يمكن تصنيف التفاعلات الكيميائية على أنها طاردة للحرارة أو ماصة للحرارة أو طاردة للطاقة أو ذاتية المنشأ.
طارد للحرارة مقابل طارد للحرارة
يتمثل الاختلاف بين التفاعل الطارد للحرارة والتفاعل الطارد للحرارة في أن التفاعل الطارد للحرارة يتعامل مع تغير المحتوى الحراري في أي عملية كيميائية تقاس من حيث الحرارة في نظام مغلق ، بينما تتعامل التفاعلات المطلقة للطاقة مع تغير الطاقة الحر لأي تفاعل كيميائي يسمى طاقة جيبس الحرة. كلاهما يطلق ردود فعل. ومع ذلك ، يختلف نوع الطاقة.
في الديناميكا الحرارية ، التفاعل الطارد للحرارة هو تفاعل يطلق الطاقة. أثناء عملية التفاعل الطارد للحرارة ، يتم إطلاق الطاقة في شكل حرارة. يتم إطلاق الحرارة لأن المحتوى الحراري (الطاقة الداخلية في ضغط وحجم معينين أو ببساطة الحرارة الإجمالية لنظام ما) من المواد المتفاعلة هي أكثر من المنتجات ، وهذه الطاقة يتم إطلاقها في شكل حرارة للاستقرار الكيميائي.
في الديناميكا الحرارية ، يعتبر التفاعل الطارد للطاقة أيضًا تفاعلًا لإطلاق الطاقة. أثناء عملية تفاعل مفرط الطاقة ، يتم إطلاق الطاقة في شكل طاقة جيبس الحرة. وبالتالي فإن الطاقة المنبعثة تقاس أيضًا من حيث التغير في الانتروبيا (الطاقة غير متوفرة للقيام بالعمل). وبالتالي فإن الطاقة المنبعثة تساعد في إنجاز بعض الأعمال وتعطي ثباتًا للتفاعل.
جدول المقارنة بين طارد للحرارة وطارد للطاقة
| معلمات المقارنة | طارد للحرارة | طارد للطاقة |
| المعنى | إنه تفاعل يطلق الحرارة. | إنه تفاعل يطلق الطاقة. |
| شكل من أشكال الطاقة | يتم تسخين شكل الطاقة المنبعثة. | يتم قياس شكل الطاقة المنبعثة من حيث طاقة جيبس الحرة أو التغيير في الانتروبيا. |
| التأثير على الإحاطة | تزداد طاقة المناطق المحيطة بالتسخين. | لا علاقة له بتدفئة المناطق المحيطة. حتى تتوفر الطاقة للقيام بالعمل ، يكون التفاعل ممكنًا. |
| طاقة المتفاعلات | إنه أعلى من المنتجات. | كما أنه أعلى من المنتجات. |
| طاقة المنتجات | إنه أقل من المواد المتفاعلة. | كما أنه أقل من المواد المتفاعلة. |
| التغيير العام في الطاقة | بشكل عام هناك إطلاق للطاقة في التفاعل. جميع التفاعلات الطاردة للحرارة تكون طاردة للحرارة بشكل طبيعي حيث يتم إطلاق الطاقة. | يتم إطلاق الطاقة ، لكن التفاعل يستمر فقط حتى يتم العمل باستخدام الطاقة الحرة. |
| جيبس الطاقة الحرة | ∆G سلبي (يتم إطلاق الطاقة). | ∆G سلبي أيضًا. عادةً ما تحتوي التفاعلات الطاردة للحرارة على ميكروغرام أكبر. |
| انتهى العمل | العمل لم ينته. | يتم العمل في شكل تغيير الانتروبيا. |
| مثال | احتراق الوقود الأحفوري وإضاءة شمعة وما إلى ذلك. | التنفس في النباتات والحيوانات. (معظمها تفاعلات الطاقة الحيوية) |
ما هو طارد للحرارة؟
التفاعل الطارد للحرارة هو تفاعل يطلق الطاقة حيث يقوم اثنان أو أكثر من المتفاعلات بإعادة ترتيب جزيئاتهما ، مما يؤدي إلى تكوين وكسر روابط كيميائية تطلق الطاقة (هناك تغيير في المحتوى الحراري ∆H هو أيضًا سلبي) إلى ما يحيط به في شكل حرارة أو حتى ضوء. يتم قياس ذلك من حيث الجول (وحدة الحرارة). هذا يعني أن المواد المتفاعلة لديها طاقة أعلى من المنتجات وتحافظ على استقرار التفاعل الديناميكي الحراري. يجب إطلاق الطاقة إلى المناطق المحيطة في شكل حرارة.
وبالتالي ، فإن الطاقة المنبعثة تقلل من طاقة جيبس الحرة للنظام (∆G سالبة) ، ولكن يتم إطلاق الطاقة نتيجة التفاعل وتتبدد في المناطق المحيطة. الفرق الوحيد هو أن المناطق المحيطة تسخن. تصنيف التفاعلات على أساس التفاعلات الطاردة للحرارة والماصة للحرارة يقيس فقط الحرارة المنبعثة أو المطلوبة للتفاعل. في التفاعلات الطاردة للحرارة ، لا يلزم وجود طاقة في بداية التفاعل. المواد المتفاعلة لديها الطاقة للتفاعل من تلقاء نفسها.
أفضل مثال على التفاعل الطارد للحرارة هو احتراق أي مادة. عندما يتم حرق أي مادة ، دعنا نقول الخشب. يتفاعل الخشب مع الأكسجين الموجود في الهواء المحيط ليشكل ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء الذي نعتبره دخانًا. تكون النار في شكل طاقة تطلقها المواد المتفاعلة (الخشب والأكسجين) من المنتجات. توفر لنا النار الحرارة والضوء. يتم تحويل هذه الطاقة الكيميائية بنجاح إلى طاقة ميكانيكية.
ما هو اكسرجونيك؟
إن Exergonic هو تفاعل يطلق الطاقة حيث يقوم اثنان أو أكثر من المتفاعلات بإعادة ترتيب جزيئاتهم ، وتشكيل وكسر روابط كيميائية تطلق الطاقة إلى محيطها في شكل طاقة تُستخدم لإنجاز العمل. يتم قياسها أيضًا بالجول حيث أن العمل المنجز هو أيضًا نفس كمية الطاقة المستخدمة في القيام بهذا العمل.
وبالتالي ، فإن الطاقة المنبعثة تقلل من طاقة جيبس الحرة للنظام (∆G سالبة) ، لكن الطاقة المنبعثة تستخدم للقيام ببعض الأعمال تلقائيًا (مما يعني أن هناك تغييرًا في الانتروبيا أيضًا). ∆H تظل سالبة. لا حاجة إلى طاقة خارجية على الإطلاق لبدء التفاعل.
تم العثور على أفضل مثال على التفاعلات المفرطة في تفاعلات الطاقة الحيوية مثل التنفس الخلوي ، وتقويض ، واستقلاب المواد الغذائية وما إلى ذلك. في المتوسط ، أثناء عملية التنفس الخلوي ، يتم تكسير الجلوكوز إلى ماء وثاني أكسيد الكربون بمساعدة الأكسجين. هذا يطلق الطاقة التي تستخدم في تكوين جزيئات ATP التي تحرك وظائف الجسم. وبالتالي فهي عملية تلقائية لإطلاق الطاقة.
الاختلافات الرئيسية بين طارد للحرارة وطارد للطاقة
استنتاج
على الرغم من أن كلا من التفاعلات الطاردة للحرارة والطاردة للطاقة متشابهة مع تغير الطاقة الحرة في جيبس وتغير المحتوى الحراري (كلاهما سلبيان) وكلاهما لديه طاقة كافية لعبور حاجز طاقة التنشيط ، ولكن يوجد فرق بسيط في الطاقة التي يطلقونها.
بينما يطلق الأول طاقة زائدة عن الحاجة ، فإن الأخير يحقق أقصى استفادة من الطاقة المنبعثة ويستمر فقط حتى يتم الانتهاء من العمل ، بينما تستمر التفاعلات الطاردة للحرارة حتى يتم تحويل المواد المتفاعلة بالكامل إلى منتجات. يجب القيام بمراقبة دقيقة للتفاعل ونواتجها النهائية لفهم الفرق بين نوعي التفاعلات.
