Egy kémiai kötésben rejlő energia honnan származik?

Induljunk ki a növények fotoszintéziséből. A nap energiát tárolja kémiai energia formájában: adenozin-difoszfát és foszfátcsoport áll rendelkezésére, ehhez kell a nap energiájából 30 KJ , hogy adenozin trifoszfát legyen. Tehát az ADP+P és az ATP anyagilag megegyezik, de az ATP-ben össze van kötve az ADP és a P , és ez a kötés ebben az esetben 30KJ energiát tárol, ami majd ha felszakad, felszabadul.

Energiát kell befektetned, hogy felszakísd, de nagyságrendekkel több energiát fogsz nyerni belőle. Pl az emésztés is energiaigényes folyamat, csak később térül meg a hidrolízishez szükséges energiabefektetés.

Az ATP példáján: az ATP energia szintje nagyobb, mint a belőle keletkező ATP és P-é összesen (30KJ-al)

"Én úgy tanultam hogy egy kötés felszakításához mindig energiát kell befektetni, honnan származik ez a "plusz" energia?"

Nem értem a kérdést, ha egyszer te fekteted bele az energiát, hogy szétszedd, akkor tőled származik az energia... A kötés létrejöttekor pedig felszabadult energia.

A szerves vegyületek képződéséhez energiára van szükség, azaz az kiindulási anyagok (CO2, H2O) eneriája kisebb, mint a termék energiája (pl. cukor). A termék és a kiindulási anyagok közti energiakülönbséget a napból jövő fény biztosiítja.

De akkor mi a helyzet azzal az állítással, hogy miszerint: "egy kötés felszakításához mindig energiát kell befektetni". Miért kell a kötés felszakításához energiát befektetni, hogyha egyszer a cukorban több energia van mint a CO2ben és a vízben? A válasz a molekulák stabilitásában rejlik: ugyan energetikailag kedvezőbb a CO2 és a víz, de a cukorban az atomok egy olyan optimáis elrendeződése alakul ki, aminek felbontásához már energiát kell befektetni. A megbomló, instabillá váló szerkezet aztán stabilizálódik a kisenergiájú CO2 és víz irányában. Ekkor aztán felszabadul a kötési energia.

A kötések ezen aktivációja zajlik le, amikor egy gyufával meggyújtunk egy ujságpapírt. Amíg nem hevítjük fel a papírt nem fog lángra lobbani, mivel az újságpapír stabil.

Általánosságban elmondható, hogy minden reakció egy kis/vagy nagy energiabefektetéssel kezdődik, ezt hívják aktivációs energiának. Ez nem függ a kiindulási és végterméktől, csak a reakció mechanizmusától függ (lásd katalizátorok). Minél kisebb az aktivációs energia annál könnyebben végbemegy a reakció, tehát az akt.energia megszabja a reakció sebességét.

Kérdés? :-D

Van két különálló atomod, mondjuk legegyszerűbb esetben két hidrogén. Miért akarnak egyesülni hidrogén molekulává? Azért mert a részecskék törekednek a legkisebb energiájú állapotra. Ezesetben ha megosztják az elektronjaikat egymással, akkor az így kialakult közös molekulapályának kisebb energiája van mint ha külön külön lenne nekik egy egy atompálya. Nyilván, ha ilyen módon kiesbb energiájú állapotba került a két atom, akkor a két állapot közti energiakülönbségnek meg kell jelennie valahol. Ezt az energiát fotonként adják le, vagyis elektromágneses energia (hő, fény, stb) keletkezik. Ezt az energiát felveszi a környezetük. Energiamegmaradás törvénye.

Újdonsült molekulánk elvándorolt és most a kémcsövedben van. Ha szét akarod szedni a molekulát, nyilván energiát kell befektetned, méghozzá ugyanannyit, mint amit a keletkezésükkor leadtak. Máskülönben maradnak molekulák és tojnak a világra.

Utolsó vagyok:

Ha fel akarod szakítani a kötést, energiát kell befektetned, pont annyit amennyit az egyesüléskor leadott a rendszer, tehát ekkor nem "kinyersz" energiát hanem befektetsz. Ez a kötési energia.

[link]

Kinyerni energiát a kötés létrejöttekor tudsz.

Nézd meg az ólomakkumlátor működését:

[link]

Röviden (teljes reakciót lásd a cikkben)

Töltésnél a PbSO4-et bontod fel (Pb+HSO4-re). Ehhez áramot folyatsz át a rendszeren.

Kisütésnél (mikor energiát tudsz kinyerni) visszaalakul

Pb(s) + HSO4 = PBSO4+H

Az ábra nagyon jól mutatja, hogy a két külön klóratom E1 magasabb energiaszinten van. Mármost mikor egyesülnek, akkor a rendszer az energia szintje E2-re csökken le. A különbség Delta E energiamennyiséget (= kötési energia) felveszi a környezet, itt épp hő formájában.

A szétszakításnál ugyanez visszafelé játszódik le. Az ábrán jobbról balra. Ugyanazt a Delta E energiát kell a molekulával közölni, hogy szétbomoljon két atommá. (pl hevítéssel).

Igy például ha a klórgázhoz (Cl2) hidrogént adok, és hevítem, egy idő után a Cl2 felbomlik Cl-Cl -ra, majd inkább a hidrogénnel fog kötést létesíteni szivesebben, mert így az energiaszintje még a Cl2-től is kisebb lesz.

A Delta E = kötési energia. Nincs más energia, az energia nem veszhet el, és nem is képződik. Szerintem pont az a probléma, hogy bonyolultan képzeled el, pedig ez egyszerű mint a faék.

Két dolgot jegyezz meg, konyhanyelven:

1. Energiamegmaradás törvénye

Ha egy rendszer energiája E1 szintről E2-re változik, a különbség jön valahonnan, vagy megy valahova.

2. MINDEN törekszik a kisebb energiaállapot felé. Mint a lejtőre tett golyó (ott az m*g*h adja az energiát, nyilván a lejtő alján a kisebb h miatt kisebb az energia)