ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นเนื่องจากการจัดเรียงโมเลกุลของสารตั้งแต่สองชนิดขึ้นไป (สารตั้งต้น) เพื่อสร้างสารที่ก่อตัวขึ้นใหม่ที่เรียกว่าผลิตภัณฑ์ การจัดเรียงใหม่ของโมเลกุลเหล่านี้นำไปสู่การแตกหรือการก่อตัวของพันธะที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการดูดซับหรือปล่อยความร้อน ขึ้นอยู่กับพลังงานที่ปล่อยออกมา ปฏิกิริยาเคมีสามารถจำแนกได้เป็นคายความร้อน ดูดความร้อน เอ็กเซอร์กอนิก หรือ เอนโดเจนิก
คายความร้อน vs Exergonic
ความแตกต่างระหว่างปฏิกิริยาคายความร้อนและปฏิกิริยา exergonic คือ ปฏิกิริยาคายความร้อนเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีในกระบวนการทางเคมีใดๆ ที่วัดในรูปของความร้อนในระบบปิด ในขณะที่ปฏิกิริยา exergonic จัดการกับการเปลี่ยนแปลงพลังงานอิสระของปฏิกิริยาเคมีที่เรียกว่าพลังงานกิ๊บส์ ทั้งสองกำลังปล่อยปฏิกิริยา อย่างไรก็ตามประเภทของพลังงานนั้นแตกต่างกัน
ในอุณหพลศาสตร์ ปฏิกิริยาคายความร้อนคือปฏิกิริยาการปลดปล่อยพลังงาน ในระหว่างกระบวนการของปฏิกิริยาคายความร้อน พลังงานจะถูกปลดปล่อยออกมาในรูปของความร้อน ความร้อนจะถูกปลดปล่อยออกมาเมื่อเอนทาลปี (พลังงานภายในในแรงดันและปริมาตรที่กำหนด หรือเพียงแค่ความร้อนรวมของระบบ) ของสารตั้งต้น) ของสารตั้งต้นเป็นมากกว่าผลิตภัณฑ์ซึ่งพลังงานนี้ถูกปลดปล่อยออกมาในรูปของความร้อนเพื่อความเสถียรทางเคมี
ในอุณหพลศาสตร์ ปฏิกิริยา exergonic ก็เป็นปฏิกิริยาปล่อยพลังงานเช่นกัน ในระหว่างกระบวนการของปฏิกิริยา exergonic พลังงานจะถูกปลดปล่อยออกมาในรูปของพลังงานที่ปราศจากกิ๊บส์ ดังนั้นพลังงานที่ปล่อยออกมาจึงถูกวัดในแง่ของการเปลี่ยนแปลงของเอนโทรปีด้วย (พลังงานที่ไม่มีให้ทำงาน) ดังนั้นพลังงานที่ปล่อยออกมาจึงช่วยให้ทำงานเสร็จลุล่วงและให้ความเสถียรแก่ปฏิกิริยา
ตารางเปรียบเทียบระหว่างคายความร้อนและ Exergonic
| พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ | คายความร้อน | Exergonic |
| ความหมาย | เป็นปฏิกิริยาปล่อยความร้อน | เป็นปฏิกิริยาปล่อยพลังงาน |
| รูปแบบของพลังงาน | รูปแบบของพลังงานที่ปล่อยออกมาจะถูกทำให้ร้อน | รูปแบบของพลังงานที่ปล่อยออกมานั้นวัดในรูปของพลังงานกิ๊บส์อิสระหรือการเปลี่ยนแปลงของเอนโทรปี |
| ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม | พลังงานโดยรอบเพิ่มขึ้นด้วยความร้อน | มันไม่เกี่ยวอะไรกับความร้อนของบริเวณโดยรอบ จนกว่าพลังงานจะมีสำหรับการทำงาน ปฏิกิริยาก็จะเป็นไปได้ |
| พลังงานของสารตั้งต้น | มันสูงกว่าผลิตภัณฑ์ | ก็ยังสูงกว่าผลิตภัณฑ์ |
| พลังงานของผลิตภัณฑ์ | มันต่ำกว่าสารตั้งต้น | นอกจากนี้ยังต่ำกว่าของสารตั้งต้น |
| การเปลี่ยนแปลงโดยรวมของพลังงาน | โดยรวมแล้วมีการปล่อยพลังงานในปฏิกิริยา ปฏิกิริยาคายความร้อนทั้งหมดเกิดขึ้นตามธรรมชาติเมื่อพลังงานถูกปลดปล่อยออกมา | พลังงานถูกปลดปล่อยออกมา แต่ปฏิกิริยาจะดำเนินต่อไปจนกว่างานจะเสร็จสิ้นด้วยพลังงานอิสระ |
| Gibbs Free Energy | ∆G เป็นค่าลบ (พลังงานถูกปล่อยออกมา) | ∆G เป็นค่าลบเช่นกัน โดยปกติ ปฏิกิริยาคายความร้อนจะมี ∆G ที่ใหญ่กว่า |
| ทำงานเสร็จแล้ว | งานไม่เสร็จ. | งานทำในรูปแบบของการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปี |
| ตัวอย่าง | การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล การจุดเทียน ฯลฯ | การหายใจในพืชและสัตว์ (ปฏิกิริยาพลังงานชีวภาพส่วนใหญ่) |
คายความร้อนคืออะไร?
ปฏิกิริยาคายความร้อนคือปฏิกิริยาการปลดปล่อยพลังงาน โดยที่สารตั้งต้นสองตัวหรือมากกว่าจัดเรียงโมเลกุลของพวกมันใหม่ สร้างและทำลายพันธะเคมีที่ปล่อยพลังงาน (มีการเปลี่ยนแปลงในเอนทาลปี ∆H เป็นลบด้วย) ต่อสิ่งรอบตัวในรูปของความร้อนหรือแสงเท่ากัน. นี่วัดจากจูล (หน่วยความร้อน) นี่หมายความว่าสารตั้งต้นมีพลังงานสูงกว่าผลิตภัณฑ์และทำให้ปฏิกิริยามีเสถียรภาพทางอุณหพลศาสตร์ ต้องปล่อยพลังงานออกสู่สิ่งแวดล้อมในรูปของความร้อน
พลังงานที่ปล่อยออกมาจะลดพลังงานอิสระของระบบกิ๊บส์ (∆G เป็นลบ) แต่พลังงานนั้นถูกปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาและกระจายไปโดยรอบ ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือสภาพแวดล้อมโดยรอบได้รับความร้อน การจำแนกประเภทของปฏิกิริยาตามปฏิกิริยาคายความร้อนและปฏิกิริยาดูดความร้อนจะวัดเฉพาะความร้อนที่ปล่อยออกมาหรือที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยา ในปฏิกิริยาคายความร้อน ไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานในช่วงเริ่มต้นของปฏิกิริยา สารตั้งต้นมีพลังงานทำปฏิกิริยาได้เอง
ตัวอย่างที่ดีที่สุดของปฏิกิริยาคายความร้อนคือการเผาไหม้ของวัสดุใดๆ เมื่อวัสดุใด ๆ สมมติว่าไม้ถูกเผา ไม้ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศโดยรอบเพื่อสร้างคาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำที่เรามองว่าเป็นควัน ไฟอยู่ในรูปของพลังงานที่สารตั้งต้น (ไม้และออกซิเจน) ปล่อยออกมาจากผลิตภัณฑ์ ไฟให้ความร้อนและแสงสว่างแก่เรา พลังงานเคมีนี้ถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานกลได้สำเร็จ
Exergonic คืออะไร?
Exergonic เป็นปฏิกิริยาการปลดปล่อยพลังงาน โดยที่สารตั้งต้นตั้งแต่สองตัวขึ้นไปจัดเรียงโมเลกุลของพวกมันใหม่ สร้างและทำลายพันธะเคมีที่ปล่อยพลังงานออกมาโดยรอบในรูปของพลังงานที่ใช้ในการทำงานให้เสร็จ นอกจากนี้ยังวัดเป็นจูลเนื่องจากงานที่ทำเสร็จก็เท่ากับปริมาณพลังงานที่ใช้ทำงานเช่นกัน
พลังงานที่ปล่อยออกมาจะลดพลังงานอิสระของระบบกิ๊บส์ (∆G เป็นค่าลบ) แต่พลังงานที่ปล่อยออกมานั้นถูกใช้เพื่อทำงานบางอย่างโดยธรรมชาติ (หมายถึงมีการเปลี่ยนแปลงของเอนโทรปีเช่นกัน) ∆H ยังคงเป็นลบ ไม่จำเป็นต้องใช้พลังงานภายนอกใดๆ เพื่อเริ่มปฏิกิริยา
ตัวอย่างที่ดีที่สุดของปฏิกิริยา exergonic พบได้ในปฏิกิริยาพลังงานชีวภาพ เช่น การหายใจระดับเซลล์ แคแทบอลิซึม เมแทบอลิซึมของสารอาหาร และอื่นๆ โดยเฉลี่ย ในระหว่างกระบวนการหายใจระดับเซลล์ กลูโคสจะถูกย่อยสลายเป็นน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์โดยใช้ออกซิเจน ปล่อยพลังงานซึ่งใช้เพื่อสร้างโมเลกุล ATP ที่ขับเคลื่อนการทำงานของร่างกาย จึงเป็นกระบวนการปลดปล่อยพลังงานที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ
ความแตกต่างหลักระหว่างคายความร้อนและ Exergonic
บทสรุป
แม้ว่าปฏิกิริยาคายความร้อนและปฏิกิริยาออกแรงจะคล้ายกับการเปลี่ยนแปลงพลังงานอิสระของกิ๊บส์และการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปี (∆G และ ∆H เป็นลบ) และทั้งคู่มีพลังงานเพียงพอที่จะข้ามกำแพงพลังงานกระตุ้น แต่พลังงานที่ปล่อยออกมามีความแตกต่างเล็กน้อย.
ในขณะที่รุ่นแรกปล่อยพลังงานซ้ำซ้อน อย่างหลังจะใช้ประโยชน์จากพลังงานที่ปล่อยออกมาให้เกิดประโยชน์สูงสุดและจะดำเนินต่อไปจนกว่างานจะเสร็จสิ้น ในขณะที่ปฏิกิริยาคายความร้อนจะดำเนินต่อไปจนกว่าสารตั้งต้นจะถูกแปลงเป็นผลิตภัณฑ์อย่างสมบูรณ์ ต้องสังเกตปฏิกิริยาและผลิตภัณฑ์สุดท้ายอย่างรอบคอบเพื่อทำความเข้าใจความแตกต่างระหว่างปฏิกิริยาทั้งสองประเภท
