Reação exergônica: características e exemplos - Ciência - 2023

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UMA reação exergônica É aquela que ocorre de forma espontânea e que, em geral, é acompanhada por uma liberação de energia, seja na forma de calor, luz ou som. Quando o calor é liberado, diz-se que estamos diante de uma reação exotérmica e exergônica.

É por isso que os termos 'exotérmico' e 'exergônico' são confundidos, tornando-se erroneamente tratados como sinônimos. Isso ocorre porque muitas reações exotérmicas também são exergônicas. Portanto, se uma grande liberação de calor e luz for observada, como aquela causada pelo acendimento de um fogo, pode-se presumir que consiste em uma reação exergônica.

No entanto, a energia liberada pode passar despercebida e pode não ser tão surpreendente. Por exemplo, um meio líquido pode aquecer ligeiramente e ainda ser o resultado de uma reação exergônica. Em algumas reações exergônicas que ocorrem muito lentamente, nem mesmo o menor aumento na temperatura é observado.

O ponto central e característico deste tipo de reações termodinâmicas é a diminuição da energia livre de Gibbs nos produtos em relação aos reagentes, que se traduz em espontaneidade.

Características das reações exergônicas

Diagrama geral

A principal característica de uma reação exergônica é que os produtos têm energias livres de Gibss mais baixas do que aqueles dos reagentes ou reagentes (imagem superior).Este fato está geralmente associado a produtos mais estáveis quimicamente, com ligações mais fortes, estruturas mais dinâmicas ou condições mais “confortáveis”.

Portanto, essa diferença de energia, ΔG, é negativa (ΔG <0). Sendo negativa, a reação deveria, em teoria, ser espontânea. No entanto, outros fatores também definem essa espontaneidade, como energia de ativação (a altura do morro), temperatura e mudanças na entalpia e entropia.

Todas essas variáveis, que respondem à natureza do fenômeno ou reação química considerada, permitem determinar se uma reação será ou não exergônica. E também se verá que não precisa ser necessariamente uma reação exotérmica.

Quando a energia de ativação é muito alta, os reagentes requerem a ajuda de um catalisador para diminuir a barreira de energia. É por isso que há reações exergônicas que ocorrem em velocidades muito baixas, ou que não ocorrem em primeiro lugar.

Diminuição da energia livre do sistema

A seguinte expressão matemática engloba o acima mencionado:

ΔG = ΔH - TΔS

O termo ΔH é positivo se for uma reação endotérmica e negativo se for exotérmica. Se quisermos que ΔG seja negativo, o termo TΔS deve ser muito grande e positivo, de forma que ao subtrair de ΔH o resultado da operação também seja negativo.

Portanto, e esta é outra característica especial das reações exergônicas: elas envolvem uma grande mudança na entropia do sistema.

Assim, levando em consideração todos os termos, podemos estar presentes antes de uma reação exergônica, mas ao mesmo tempo endotérmica; isto é, com ΔH positivo, uma temperatura muito alta ou uma grande mudança de entropia.

A maioria das reações exergônicas também são exotérmicas, porque se ΔH for negativo, e ao subtrair outro termo ainda mais negativo, teremos conseqüentemente um ΔG com valor negativo; a menos que T TS seja negativo (diminui a entropia) e, portanto, a reação exotérmica se tornaria endergônica (não espontânea).

É importante destacar que a espontaneidade de uma reação (exergônica ou não), depende enormemente das condições termodinâmicas; enquanto a velocidade com que passa se deve a fatores cinéticos.

Espontaneidade de uma reação exergônica

Pelo que foi dito, já se sabe que uma reação exergônica é espontânea, seja exotérmica ou não. Por exemplo, um composto pode ser dissolvido em água por resfriamento junto com seu recipiente. Esse processo de dissolução é endotérmico, mas quando ocorre de forma espontânea, diz-se que é exergônico.

Reação exotérmica

Existem reações "mais exergônicas" do que outras. Para descobrir, mantenha a seguinte expressão acessível novamente:

ΔG = ΔH - TΔS

As reações mais exergônicas são aquelas que ocorrem espontaneamente em todas as temperaturas. Ou seja, independentemente do valor de T na expressão acima, ΔH é negativo e ΔS positivo (ΔH <0 e ΔS> 0). São, portanto, reações muito exotérmicas, o que não contradiz a ideia inicial.

Da mesma forma, pode haver reações exotérmicas onde a entropia do sistema diminui (ΔS <0); assim como acontece na síntese de macromoléculas ou polímeros. Nesse caso, são reações exergônicas apenas em baixas temperaturas, pois, caso contrário, o termo T veryS seria muito grande e negativo.

Reação endotérmica

Por outro lado, há reações apenas espontâneas em altas temperaturas: quando ΔH é positivo e ΔS positivo (ΔH> 0 e ΔS> 0). Estamos falando sobre reações endotérmicas. É por isso que diminuições de temperatura podem ocorrer espontaneamente, pois carregam consigo um aumento de entropia.

Enquanto isso, há reações que não são exergônicas: quando ΔH e ΔS têm valores positivos. Nesse caso, seja qual for a temperatura, a reação nunca ocorrerá espontaneamente. Estamos falando de uma reação endergônica não espontânea.

Exemplos de reações exergônicas

A química é frequentemente caracterizada por ser explosiva e brilhante, portanto, presume-se que a maioria das reações são exotérmicas e exergônicas.

Combustão

As reações exergônicas são a combustão de alcanos, olefinas, hidrocarbonetos aromáticos, açúcares, etc.

Oxidações de metal

Da mesma forma, as oxidações de metais são exergônicas, embora ocorram mais lentamente.

Reações catabólicas do corpo

Porém, há outros processos, mais sutis, que também são exergônicos e muito importantes: as reações catabólicas do nosso metabolismo. Aqui são decompostas macromoléculas que atuam como reservatórios de energia, liberando-se na forma de calor e ATP, e graças às quais o corpo desempenha muitas de suas funções.

A mais emblemática dessas reações é a respiração celular, em oposição à fotossíntese, onde os carboidratos são "queimados" com oxigênio para transformá-los em pequenas moléculas (CO₂ e H₂O) e energia.

Outras

Entre outras reações exergônicas, temos a decomposição explosiva do triiodeto de nitrogênio, NI₃; a adição de metais alcalinos à água, seguida de uma explosão; síntese de polímeros de resinas etoxiladas; neutralizações ácido-básicas em solução aquosa; e reações quimio-luminescentes.

Referências

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