Εξώεργη αντίδραση

Μια εξώεργη αντίδραση είναι μια χημική αντίδραση όπου η μεταβολή στην ελεύθερη ενέργεια είναι αρνητική (υπάρχει μια καθαρή έκλυση ελεύθερης ενέργειας), που δείχνει μια αυθόρμητη αντίδραση. Για διεργασίες που λαμβάνουν χώρα κάτω από συνθήκες σταθερής πίεσης και θερμοκρασίας, χρησιμοποιείται η ελεύθερη ενέργεια Γκίμπς, ενώ η ενέργεια Χέλμχολτζ χρησιμοποιείται για διεργασίες που λαμβάνουν χώρα κάτω από συνθήκες σταθερού όγκου και πίεσης.

Μια εξώεργη αντίδραση (όπως η κυτταρική αναπνοή) είναι μια αντίδραση που χάνει ενέργεια κατά τη διάρκεια της διεργασίας της αντίδρασης. Η ενέργεια ενεργοποίησης (1) καταλύει την αντίδραση ώστε να συμβεί κατά αυθόρμητο τρόπο. Η πρόοδος της αντίδρασης εμφανίζεται από τη γραμμή. Η μεταβολή της ελεύθερης ενέργειας Γκίμπς (Gibbs) (ΔG) σε μια εξώεργη αντίδραση (που λαμβάνει χώρα κάτω από συνθήκες σταθερής πίεσης και θερμοκρασίας) έχει αρνητική τιμή επειδή χάνεται ενέργεια (2).

Συμβολικά, η έκλυση της ελεύθερης ενέργειας, G, σε μια εξώεργη αντίδραση (σε σταθερή πίεση και θερμοκρασία) παριστάνεται ως

$\Delta G=G_{\rm {products}}-G_{\rm {reactants}}<0.\,$

Αν και λέγεται ότι οι εξώεργες αντιδράσεις συμβαίνουν αυθόρμητα, αυτό δεν υπονοεί ότι η αντίδραση θα λάβει χώρα με έναν ευδιάκριτο ρυθμό αντίδρασης. Παραδείγματος χάρη, η αυτοοξειδοαναγωγή του υπεροξειδίου του υδρογόνου είναι πολύ αργή απουσία κατάλληλου καταλύτη. Έχει προταθεί ότι ο όρος ανυπόμονος θα ήταν πιο ευκολονόητος σε αυτό το πλαίσιο.

Πιο γενικά, οι όροι εξώεργος και ενδόεργος συσχετίζονται με τη μεταβολή της ελεύθερης ενέργειας σε οποιαδήποτε διεργασία, όχι μόνο σε χημικές αντιδράσεις. Ένα παράδειγμα εξώεργης αντίδρασης είναι η κυτταρική αναπνοή.

Αντίθετα, οι όροι εξώθερμος και ενδόθερμος συσχετίζονται με τη συνολική ανταλλαγή της θερμότητας κατά τη διάρκεια μιας διεργασίας.