Chemische reacties treden op als gevolg van de herschikking van moleculen van twee of meer stoffen (reactanten) om nieuw gevormde stoffen te vormen die producten worden genoemd. De herschikking van deze moleculen leidt tot het verbreken of vormen van bindingen die veranderingen veroorzaken in de warmte die wordt geabsorbeerd of afgegeven. Op basis van de vrijgekomen energie kunnen chemische reacties worden geclassificeerd als exotherm, endotherm, exergoon of endogeen.
Exotherm versus Exergonic
Het verschil tussen exotherme reactie en exergonische reactie is dat exotherme reactie te maken heeft met enthalpieverandering in elk chemisch proces dat wordt gemeten in termen van warmte in een gesloten systeem, terwijl exergonische reacties te maken hebben met vrije energieverandering van elke chemische reactie die Gibbs-vrije energie wordt genoemd. Beide zijn vrijmakende reacties; het type energie verschilt echter.
In de thermodynamica is een exotherme reactie een energie-afgevende reactie. Tijdens het proces van een exotherme reactie komt energie vrij in de vorm van warmte. Warmte komt vrij omdat de enthalpie (interne energie in een bepaalde druk en volume of gewoon de totale warmte van een systeem) van reactanten meer is dan de producten. De energie komt vrij in de vorm van warmte voor chemische stabiliteit.
In de thermodynamica is een exergonische reactie ook een energie-afgevende reactie. Tijdens het proces van een exergonische reactie komt energie vrij in de vorm van Gibbs vrije energie. Zo wordt de vrijgekomen energie ook gemeten in termen van verandering in entropie (energie die niet beschikbaar is om arbeid te verrichten). Dus de vrijgekomen energie helpt om wat werk gedaan te krijgen en geeft stabiliteit aan de reactie.
Vergelijkingstabel tussen exotherm en exergonic
| Parameters van vergelijking: | exotherm | Exergonic |
| Betekenis | Het is een warmte-afgevende reactie. | Het is een energie-afgevende reactie. |
| Vorm van energie | De vorm van energie die vrijkomt wordt verwarmd. | De vorm van vrijgekomen energie wordt gemeten in termen van Gibbs vrije energie of verandering in entropie. |
| Effect op de omgeving | Door verwarming wordt de energie van de omgeving vergroot. | Het heeft niets te maken met de verwarming van de omgeving. Zolang er geen energie beschikbaar is om arbeid te verrichten, is de reactie mogelijk. |
| Energie van reactanten | Het is hoger dan producten. | Het is ook hoger dan dat van producten. |
| Energie van producten | Het is lager dan de reactanten. | Het is ook lager dan dat van de reactanten. |
| Algemene verandering in energie | Over het algemeen is er het vrijkomen van energie in de reactie. Alle exotherme reacties zijn van nature exergonisch als energie vrijkomt. | Er komt energie vrij, maar de reactie gaat alleen door totdat er met de vrije energie gewerkt is. |
| Gibbs gratis energie | ∆G is negatief (er komt energie vrij). | ∆G is ook negatief. Gewoonlijk hebben exotherme reacties een grotere ∆G. |
| Werk gedaan | Werk is niet gedaan. | Er wordt gewerkt in de vorm van entropieverandering. |
| Voorbeeld | Verbranding van fossiele brandstof, kaars aansteken etc. | Ademhaling bij planten en dieren. (Meestal bio-energetische reacties) |
Wat is exotherm?
Een exotherme reactie is een energie-afgevende reactie waarbij twee of meer reactanten hun moleculen herschikken, chemische bindingen vormen en breken, waarbij energie vrijkomt (er is een verandering in enthalpie ∆H is ook negatief) naar de omgeving in de vorm van warmte of zelfs licht. Dit wordt gemeten in Joule (de eenheid van warmte). Dit houdt in dat de reactanten een hogere energie hebben dan de producten en de reactie thermodynamisch stabiel houden. Energie moet in de vorm van warmte worden afgegeven aan de omgeving.
De energie die daarbij vrijkomt, verlaagt de Gibbs-vrije energie van het systeem (∆G is negatief), maar de energie komt vrij als gevolg van de reactie en wordt afgevoerd naar de omgeving. Het enige verschil is dat de omgeving verwarmd wordt. Classificatie van reacties op basis van exotherme en endotherme reacties meet alleen de warmte die vrijkomt of nodig is voor een reactie. Bij exotherme reacties is aan het begin van de reactie geen energie nodig. De reactanten hebben de energie om zelfstandig te reageren.
Het beste voorbeeld van een exotherme reactie is de verbranding van welk materiaal dan ook. Wanneer een materiaal, laten we zeggen hout, wordt verbrand. Hout reageert met zuurstof in de omringende lucht om kooldioxide en waterdamp te vormen die we als rook beschouwen. Vuur heeft de vorm van energie die door de reactanten (hout en zuurstof) vrijkomt bij de producten. Het vuur geeft ons warmte en licht. Deze chemische energie wordt met succes omgezet in mechanische energie.
Wat is Exergonic?
Een exergonic is een energie-afgevende reactie waarbij twee of meer reactanten hun moleculen herschikken, chemische bindingen vormen en verbreken, waardoor energie vrijkomt in de omgeving in de vorm van energie die wordt gebruikt om werk gedaan te krijgen. Het wordt ook gemeten in joule, omdat het verrichte werk ook hetzelfde is als de hoeveelheid energie die wordt gebruikt om het werk te doen.
De energie die zo vrijkomt, verlaagt de Gibbs-vrije energie van het systeem (∆G is negatief), maar de vrijgekomen energie wordt gebruikt om spontaan wat werk te doen (wat betekent dat er ook een verandering in entropie is). ∆H blijft negatief. Er is helemaal geen externe energie nodig om de reactie te starten.
Het beste voorbeeld van exergonische reacties worden gevonden in bio-energetische reacties zoals cellulaire ademhaling, katabolisme, metabolisme van voedingssubstanties en dergelijke. Gemiddeld wordt tijdens het proces van cellulaire ademhaling glucose met behulp van zuurstof afgebroken tot water en koolstofdioxide. Hierdoor komt energie vrij die wordt gebruikt om ATP-moleculen te vormen die het functioneren van het lichaam aansturen. Het is dus een spontaan proces van het vrijmaken van energie.
Belangrijkste verschillen tussen exotherm en exergonic
Gevolgtrekking
Hoewel zowel exotherme als exergonische reacties vergelijkbaar zijn met hun Gibbs-vrije energieverandering en enthalpieverandering (∆G en ∆H zijn beide negatief) en beide voldoende energie hebben om de activeringsenergiebarrière te passeren, bestaat er een klein verschil in de energie die ze vrijgeven.
Terwijl de eerste overtollige energie afgeeft, haalt de laatste het meeste uit de vrijgekomen energie en gaat alleen door tot het werk klaar is, terwijl exotherme reacties doorgaan totdat de reactanten volledig zijn omgezet in producten. Zorgvuldige observatie van de reactie en hun eindproducten moet worden gedaan om het verschil tussen de twee soorten reacties te begrijpen.
