catégorie: Chimie publié le: 27 juin 2013
la rupture des liaisons chimiques ne libère jamais d’énergie dans l’environnement extérieur. L’énergie n’est libérée que lorsque des liaisons chimiques sont formées. En général, une réaction chimique implique deux étapes: 1) les liaisons chimiques d’origine entre les atomes sont rompues et 2) de nouvelles liaisons sont formées. Ces deux étapes sont parfois regroupées en un seul événement pour plus de simplicité, mais ce sont vraiment deux événements distincts., Par exemple, lorsque vous brûlez du méthane (gaz naturel) dans votre poêle, le méthane réagit avec l’oxygène pour former du dioxyde de carbone et de l’eau. Les chimistes écrivent souvent ceci comme:
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O + énergie
cette équation chimique équilibrée résume la réaction chimique impliquée dans la combustion du méthane. Les réactifs sont à gauche, les produits sont à droite et la flèche représente le moment où la réaction se produit. Mais il se passe beaucoup de choses intéressantes qui sont cachées derrière cette flèche., Une équation plus détaillée ressemblerait à ceci:
CH4 + 2 O2 + un peu d'énergie →C + 4 H + 4 O → CO2 + 2 H2O + beaucoup d'énergie
la première ligne de l’équation contient les réactifs originaux: molécules de méthane et molécules d’oxygène. La première flèche représente la rupture des liens, ce qui nécessite de l’énergie. Sur la ligne médiane se trouvent les atomes, maintenant séparés des molécules et libres de réagir. La deuxième flèche représente la formation de nouvelles obligations. Sur la dernière ligne sont les produits finaux., Il faut un peu d’énergie, comme l’étincelle de l’allumeur de votre poêle, pour démarrer la réaction. C’est parce que les liaisons doivent être rompues avant que les atomes puissent être formés en nouvelles liaisons, et il faut toujours de l’énergie pour briser les liaisons. Une fois que la réaction a commencé, l’énergie de sortie d’une molécule de méthane brûlée devient l’énergie d’entrée pour la molécule suivante. Une partie de l’énergie libérée par chaque liaison formée lors de la fabrication du dioxyde de carbone et de l’eau est utilisée pour briser davantage de liaisons dans les molécules de méthane et d’oxygène., De cette façon, la réaction devient autonome (tant que le méthane et l’oxygène continuent d’être fournis). L’amorce peut être désactivée. Si la rupture des liaisons ne nécessitait pas d’énergie, les carburants n’auraient pas besoin d’un dispositif d’allumage pour commencer à brûler. Ils auraient juste de lancer la gravure sur leur propre. La présence de bougies d’allumage de votre voiture atteste du fait que la rupture des liaisons chimiques nécessite de l’énergie. (Notez que la combustion du méthane implique en fait de nombreuses étapes plus petites, de sorte que l’équation ci-dessus pourrait être étendue encore plus en détail.,)
le manuel Advanced Biology de Michael Roberts, Michael Jonathan Reiss et Grace Monger déclare:
les biologistes parlent souvent de l’énergie rendue disponible par la dégradation du sucre, ce qui implique que la rupture des liaisons chimiques dans les molécules de sucre libère de l’énergie. Et pourtant, en chimie, nous apprenons que l’énergie est libérée, non pas lorsque les liaisons chimiques sont rompues, mais lorsqu’elles se forment. En fait, la respiration fournit de l’énergie, pas par la rupture de liaisons dans le substrat, mais par la formation de liaisons fortes dans les produits., Cependant, le résultat global du processus est de produire de l’énergie, et c’est dans ce sens que les biologistes parlent de la dégradation du sucre donnant de l’énergie.
l’entrée ou la sortie d’énergie totale d’une réaction est égale à l’énergie libérée lors de la formation de nouvelles liaisons moins l’énergie utilisée pour briser les liaisons d’origine. S’il faut plus d’énergie pour briser les liaisons d’origine que ce qui est libéré lorsque les nouvelles liaisons sont formées, alors l’énergie nette de la réaction est négative. Cela signifie que l’énergie doit être pompée dans le système pour maintenir la réaction. De telles réactions sont appelées endothermiques. Si if prend moins d’énergie pour briser les liaisons d’origine que ce qui est libéré lorsque de nouvelles liaisons sont formées, alors l’énergie nette de la réaction est positive., Ce fait signifie que l’énergie sortira du système au fur et à mesure que la réaction se déroule. Ce fait signifie également que la réaction peut se dérouler seule sans aucune énergie externe une fois démarrée. De telles réactions sont connues comme exothermiques. (Les réactions endothermiques peuvent également se produire d’elles-mêmes s’il y a suffisamment d’énergie externe sous forme de chaleur ambiante pour être absorbée.) Les réactions exothermiques ont tendance à chauffer les environs tandis que les réactions endothermiques ont tendance à refroidir. La combustion des combustibles est exothermique car il y a une libération nette d’énergie., La cuisson d’un œuf est endothermique car il y a un apport net d’énergie pour faire cuire l’œuf. L’essentiel est que les réactions endothermiques et exothermiques impliquent la rupture des liens, et les deux nécessitent donc de l’énergie pour commencer.
il est logique que rompre les liens demande toujours de l’énergie. Une liaison chimique maintient deux atomes ensemble. Pour briser le lien, vous devez vous battre contre le lien, comme étirer un élastique jusqu’à ce qu’il s’enclenche. Faisant cela prend de l’énergie. Par analogie, considérez les atomes comme des ballons de basket., Pensez au paysage énergétique des liaisons chimiques comme un terrain vallonné sur lequel les ballons de basket roulent. Lorsque deux balles sont placées près d’un trou rond, la gravité les tire vers le bas vers le bas où elles se rencontrent et s’arrêtent. Les deux balles restent maintenant rapprochées à cause de la forme du trou et de l’attraction de la gravité. C’est comme la liaison chimique unissant les atomes. Pour éloigner les balles les unes des autres (pour briser les liens), vous devez les rouler des côtés opposés du trou. Il faut de l’énergie de votre main poussant les boules pour obtenir les côtés du trou et loin les uns des autres., L’énergie que vous mettez dans le système afin de séparer les boules est maintenant enregistré sous forme d’énergie potentielle dans les couilles. Les atomes ne roulent pas littéralement vers le haut et le bas des collines, mais ils agissent comme s’ils se déplaçaient dans un paysage énergétique très similaire aux vraies collines.
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