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Chaque réaction chimique implique la rupture d’anciens liens et la formation de nouveaux. Lorsque les liens se brisent, de l’énergie est libérée – un processus appelé exergonique. À l’inverse, la formation de nouvelles liaisons nécessite un apport d’énergie et est appelée endergonique. Si cette énergie apparaît sous forme de chaleur, la réaction est exothermique; si la chaleur est absorbée par l'environnement, la réaction est endothermique. Une réaction endothermique abaisse donc la température de son environnement car la chaleur est emmagasinée dans les liaisons chimiques nouvellement formées.
Les réactions endothermiques extraient la chaleur de leur environnement, refroidissant ainsi l'environnement. En biologie, les processus anabolisants (de construction) en sont des exemples typiques.
La représentation la plus simple est :
Réactifs + Énergie thermique → Produits
Même si une réaction contient des étapes qui dégagent de la chaleur, le bilan énergétique global doit être négatif (absorption nette de chaleur) pour que la réaction soit classée comme endothermique.
Dans la haute atmosphère, l’oxygène et l’azote se combinent pour former de l’oxyde nitrique, une réaction endothermique naturelle et quotidienne. L'équation équilibrée est :
O₂ + N₂ + 180,5kJ → 2NO
Ici, 180,5 kilojoules d’énergie sont nécessaires. L'énergie provient généralement de sources à haute température telles que les gaz d'échappement des automobiles ou la foudre. Sans cet apport d'énergie, l'oxygène atmosphérique s'épuiserait beaucoup trop rapidement.
Tous les événements endothermiques ne sont pas une réaction chimique. La transpiration en est un exemple classique :la peau libère de l’eau qui s’évapore, absorbant ainsi la chaleur. Bien qu’il s’agisse d’un processus endothermique, aucune liaison chimique n’est rompue ou formée, ce n’est donc pas une réaction. En revanche, la compresse froide instantanée classique réagit chimiquement avec l'eau, absorbant la chaleur et solidifiant le liquide en glace.
La photosynthèse est le processus endothermique biologique le plus connu. Les plantes absorbent la lumière du soleil, le dioxyde de carbone et l'eau pour produire du glucose et de l'oxygène :
6CO₂ + 6H₂O + lumière du soleil → C₆H₁₂O₆ + 3O₂
À l’intérieur des cellules de mammifères, de nombreuses réactions anabolisantes (accumulation) sont endothermiques. Ceux-ci incluent :
Les réactions endothermiques sont au cœur de la chimie de notre atmosphère et de la biologie des organismes vivants. En absorbant la chaleur, ils abaissent la température ambiante, stockent de l’énergie et créent les bases des voies métaboliques complexes de la vie.