Co to jest energia aktywacji?

Cała materia składa się z cząsteczek.Wiele cząsteczek może spokojnie współistnieć niemal na czas nieokreślony.Niektóre cząsteczki powodują jednak pewną reakcję, gdy wchodzą w kontakt z niektórymi cząsteczkami.Aby nastąpiła ta reakcja, cząsteczki muszą być bardzo blisko siebie i w określonej orientacji.Energia aktywacyjna jest również zaangażowana w wiele reakcji, ponieważ zazwyczaj reakcje obejmują również zerwanie wcześniej istniejących wiązań.

Znaczna ilość energii jest często wymagana do odbycia reakcji chemicznej, ze względu na wytrzymałość potrzebnych wiązańbyć zepsutym.Ilość energii aktywacji wymaganej do rozpoczęcia reakcji jest często nazywana barierą energetyczną.Energia ta rzadko zapewnia zderzające się cząsteczki, więc inne czynniki są konieczne, aby pomóc cząsteczkom usunąć barierę energetyczną i ułatwić reakcję chemiczną.Ciepło, czynnik fizyczny i dodanie odpowiedniego enzymu, czynnika chemicznego, to dwa przykłady czynników, które aktywują cząsteczki.

Po rozpoczęciu reakcji chemicznej często uwalnia wystarczającą ilość energii, zwykle jako ciepło, aby aktywować następną reakcję i reakcję iTak więc w reakcji łańcuchowej.Właśnie tak dzieje się z ogniem.Drewno może leżeć w drewnie przez lata bez spontanicznego płomienia.Po podpaleniu, aktywowanym przez iskrę, dosłownie zużywa się, ponieważ uwalniane ciepło dostarcza energię aktywacyjną, aby utrzymać resztę spalania drewna.Podgrzewanie mieszaniny zwiększy szybkość reakcji.

W przypadku większości reakcji biologicznych ogrzewanie jest niepraktyczne, ponieważ temperatura ciała jest ograniczona do bardzo małego zakresu.Ciepło można wykorzystać jedynie jako sposób na przezwyciężenie bariery energetycznej w bardzo ograniczonym zakresie przed uszkodzeniem komórek.Aby reakcje na życie miały miejsce, komórki muszą wykorzystywać enzymy, aby selektywnie obniżyć energię aktywacji reakcji.

Enzymy są cząsteczkami białkami, które działają jako katalizatory biologiczne.Katalizator to cząsteczka, która przyspiesza reakcję chemiczną, ale pozostaje niezmieniona na końcu reakcji.Niemal każda reakcja metaboliczna, która ma miejsce w żywym organizmie, jest katalizowana przez enzym.Enzymy mają precyzyjne trójwymiarowe kształty i mają aktywne miejsce, w którym cząsteczka może przyczepić się do enzymu.Kształt miejsca aktywnego umożliwia idealnie z nim wiązanie niektórych cząsteczek, więc każdy rodzaj enzymu zwykle działa tylko na jednym typu cząsteczki, zwanej cząsteczką substratu.Reakcje katalizowane przez enzymy będą miały miejsce szybko w znacznie niższych temperaturach niż bez nich.

Na przykład podczas oddychania cząsteczki glukozy reagują z cząsteczkami tlenu i są rozkładane w celu utworzenia dwutlenku węgla i wody oraz energii uwalniania.Ponieważ glukoza i tlen nie są naturalnie reaktywne, należy dodać niewielką ilość energii aktywacji, aby rozpocząć proces oddychania.Gdy jedna z cząsteczek substratu wiąże się z wymaganym enzymem, kształt cząsteczki zostanie nieznacznie zmieniony.To z kolei ułatwia tej cząsteczce wiązania się z innymi cząsteczkami lub zmiana w produkt reakcji.W związku z tym enzym zmniejszył energię aktywacji reakcji lub ułatwił reakcję.

Jeśli bariera energetyczna nie istniała, złożone cząsteczki wysokoenergetyczne, od których zależy życie, byłyby niestabilne i znacznie łatwiej rozpadnie.Dlatego bariera energii aktywacyjnej zapobiega zatem większości reakcji.Zapewnia to stabilne środowisko dla wszystkich żywych rzeczy.