吸エルゴン反応

化学熱力学において、吸エルゴン反応（ギリシャ語 のἔνδον （エンドン）  「内で」と ἔργον （エルゴン）  「仕事」に由来。熱を吸収する非自発的反応または不利な反応とも呼ばれる）は、自由エネルギーの標準変化が正である化学反応であり、この反応を実行するために追加の駆動力が必要です。簡単に言えば、有用なエネルギーの総量は負（反応を開始するために必要なエネルギーが、反応から得られるエネルギーよりも大きい）なので、総エネルギーは正味で負の結果であり、発エルゴン反応では正味で正の結果になります。別の言い方をすると、反応が起こるためには、有用なエネルギーが周囲から作用可能なシステムに 吸収されなければならないということです。

一定温度、一定圧力の条件下では、標準ギブスの自由エネルギーの変化は正になる。

${\displaystyle \Delta G^{\circ }>0}$

標準状態（すなわち、標準圧力（1 bar ）、および全試薬の 標準濃度（1モル））での反応の場合。

代謝において、吸エネルギー過程は同化作用であり、エネルギーが蓄えられることを意味します。多くのこのような同化作用では、反応をアデノシン三リン酸(ATP)と結合させることによってエネルギーが供給され、その結果、高エネルギーで負に帯電した有機リン酸と正に帯電したアデノシン二リン酸が生成されます。

反応の平衡定数はΔG °と次の関係式で表されます。

${\displaystyle K=e^{-{\frac {\Delta G^{\circ }}{RT}}}}$

ここでTは絶対温度、Rは気体定数である。ΔG ° の値が正であれば、

${\displaystyle K<1\,}$

そのため、モル化学量論量から出発すると、このような反応は平衡に向かって前進するのではなく後退することになります。

それにもかかわらず、吸エネルギー反応は自然界、特に生化学と生理学において非常に一般的です。細胞内の吸エネルギー反応の例には、タンパク質合成、神経伝導と筋肉収縮を駆動するNa ⁺ /K ⁺ポンプなどがあります。

宇宙のすべての物理および化学システムは、熱力学の第二法則に従い、下り坂、つまり発エルゴン方向に進みます。したがって、放っておくと、あらゆる物理または化学システムは、熱力学の第二法則に従って、システムの自由エネルギーを低下させる方向に進み、仕事の形でエネルギーを消費します。これらの反応は自然に発生します。

化学反応は、非自発的である場合は吸熱反応です。したがって、このタイプの反応ではギブスの自由エネルギーが増加します。ギブスの自由エネルギーの変化にはエントロピーが含まれます。これは、エントロピーが含まれない吸熱反応とは異なります。ギブスの自由エネルギーは、ギブス・ヘルムホルツ方程式で計算されます。

${\displaystyle \Delta G=\Delta H-T\cdot \Delta S}$

どこ：

⁠ ⁠${\displaystyle T}$ =ケルビン単位の温度(K)

⁠ ⁠${\displaystyle \Delta G}$ = ギブスの自由エネルギーの変化

⁠ ⁠${\displaystyle \Delta S}$ = エントロピーの変化（298 K）${\textstyle \Delta S=\sum S({\text{Product}})-\sum S({\text{Reagent}})}$

⁠ ⁠${\displaystyle \Delta H}$ = エンタルピーの変化（298 K）${\textstyle \Delta H=\sum H({\text{Product}})-\sum H({\text{Reagent}})}$

ギブスの自由エネルギーが増加すると、化学反応は非自発的に進行します。その場合、 ⁠ ⁠は正になります。${\displaystyle \Delta G}$発エルゴン反応では⁠ ⁠${\displaystyle \Delta G}$は負になり、吸エルゴン反応では⁠ ⁠${\displaystyle \Delta G}$は正になります。

${\displaystyle \Delta _{\mathrm {R} }G<0}$エルゴン

${\displaystyle \Delta _{\mathrm {R} }G>0}$吸虫性

ここで、は化学反応完了後のギブス自由エネルギーの変化に等しくなります。 ${\displaystyle \Delta _{\mathrm {R} }G}$

吸エルゴン反応は、発エルゴン（安定性の増加、自由エネルギーの負の変化）プロセスによって引っ張られるか押し出されるかのいずれかによって達成されます。もちろん、すべてのケースにおいて、システム全体の正味の反応（研究対象の反応と引き出す反応または押し出す反応）は発エルゴンです。

反応生成物がその後の発エルゴン反応によって急速に除去される場合、試薬は吸エルゴン反応を通過できます。吸エルゴン反応の生成物の濃度は常に低いままであるため、反応を続行できます。

この典型的な例としては、遷移状態を経て進行する反応の第一段階が挙げられます。活性化エネルギー障壁の頂点から遷移状態に至るプロセスは吸エルゴン的です。しかし、遷移状態に達すると、反応は発エルゴン的プロセスを経てより安定した最終生成物へと急速に進化するため、反応は進行します。

吸エルゴン反応は、共有中間体を介して、強く発エルゴン的な別の反応と結合させることによって 促進することができます。

生物学的反応は往々にしてこのように進行する。例えば、反応自体では

${\displaystyle X+Y\longrightarrow XY}$

反応は、吸エルゴン性が高すぎて起こらないかもしれない。しかし、非常によくあるATPのADPと無機リン酸イオンへの分解、ATP → ADP + P _iなどの強い発エルゴン反応と組み合わせることで、反応を起こすことは可能かもしれない。

${\displaystyle X+{\mathit {ATP}}\longrightarrow {\mathit {XP}}+{\mathit {ADP}}}$

${\displaystyle {\mathit {XP}}+Y\longrightarrow {\mathit {XY}}+P_{i}}$

ATP の分解によって吸エネルギー反応を起こすために必要な自由エネルギーが供給されるこの種の反応は、細胞生化学では非常に一般的であるため、ATP はすべての生物の「普遍的なエネルギー通貨」と呼ばれることがよくあります。

• 発エルゴン
• 発エルゴン反応
• 発熱性
• 吸熱性
• 発熱反応
• 吸熱反応
• 内温性
• 発熱