Hvorfor frigiver oxidationen af organiske forbindelser med molekylært ilt for at producere CO2 og vandfrie fri energi?

1. Energiforskel i kemiske bindinger:

* organiske forbindelser: Organiske forbindelser har relativt svage kulstof-hydrogen (C-H) og carbon-carbon (C-C) bindinger.

* CO2 og vand: Kuldioxid (CO2) og vand (H2O) har stærkere bindinger, især dobbeltbindingerne i CO2.

Denne forskel i bindingsstyrker betyder, at brud på bindingerne i den organiske forbindelse og dannelse af de stærkere bindinger i CO2 og vand frigiver energi.

2. Entropi stigning:

* organiske forbindelser: Organiske molekyler er typisk komplekse og relativt bestilte.

* CO2 og vand: CO2 og vand er enklere og mere forstyrrede molekyler.

Konvertering af et komplekst, ordnet molekyle til enklere, mere forstyrrede molekyler øger entropi (lidelse), hvilket er termodynamisk gunstigt.

3. Elektronoverførsel:

* Oxidation: Oxidation involverer tab af elektroner. I dette tilfælde mister den organiske forbindelse elektroner til ilt.

* ilt: Molekylært ilt (O2) er et stærkt oxidationsmiddel, hvilket betyder, at det let accepterer elektroner.

Overførslen af elektroner fra den organiske forbindelse til ilt frigiver energi.

4. Reaktionsvej:

Oxidationen af organiske forbindelser med ilt er ikke en enkelttrinsreaktion, men snarere en række trin, der involverer forskellige mellemprodukter. Disse trin katalyseres af enzymer i levende organismer, hvilket muliggør frigivelse af energi i håndterbare trin i stedet for en pludselig, ukontrolleret eksplosion.

I det væsentlige er oxidationen af organiske forbindelser med ilt gunstigt, fordi det resulterer i:

* stærkere obligationer, der dannes i produkterne.

* øget entropi (lidelse).

* elektronoverførsel fra et mindre elektronegativt atom til et mere elektronegativt atom.

Denne energiudgivelse udnyttes af levende organismer til væsentlige processer som:

* Cellulær respiration: Generering af ATP for energi.

* vækst og udvikling.

* bevægelse og andre funktioner.

Den samlede reaktion er eksoterm, hvilket betyder, at den frigiver varmeenergi i omgivelserne.