(d) Essa reação de interconversão ocorre rapidamente sem a presença de catalizadores enquanto muitas reações bioquímicas com
semelhantes necessitam de enzimas para ocorrerem perceptivelmente. Explique a causa dessa diferença, propondo uma outra forma de D-glucose cuja concentração no equilíbrio pôde ser desprezada no cálculo acima mas que deve ser importante para se entender a velocidade da reação.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão fala sobre uma reação de interconversão que acontece rápido sem catalisadores, enquanto outras reações bioquímicas com uma mudança de energia livre padrão (
) parecida precisam de enzimas para ocorrerem de forma notável. A gente precisa entender por que essa diferença acontece e sugerir uma forma alternativa da D-glucose que, mesmo com concentração desprezada no equilíbrio, é importante para entender a velocidade da reação. Para resolver isso, vamos precisar de conceitos de cinética química, catálise enzimática e estrutura das moléculas de glicose.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre a reação de interconversão mencionada. Essa reação ocorre rapidamente porque não tem barreiras de energia muito altas para os reagentes se transformarem nos produtos. Em outras palavras, a energia de ativação é baixa, permitindo que a reação aconteça sem a necessidade de um catalisador.
Passo 3
Agora, vamos comparar isso com as reações bioquímicas que têm
semelhante. Mesmo com uma mudança de energia livre parecida, essas reações não acontecem tão rápido sem enzimas. Isso acontece porque, nessas reações, a energia de ativação é maior, tornando a reação mais lenta se não houver um catalisador para ajudar.
Passo 4
A diferença essencial aqui está na energia de ativação. Enquanto a reação de interconversão da glicose tem uma energia de ativação naturalmente baixa, as reações bioquímicas geralmente envolvem etapas mais complexas que precisam de enzimas para reduzir essa barreira de energia, acelerando assim a reação.
Passo 5
Agora, sobre a outra forma de D-glucose que a gente pode propor. A glicose pode existir em diferentes formas estruturais, uma das quais é a forma cíclica (hemiacetal), que forma anéis estáveis em solução. Essa forma cíclica tem uma concentração no equilíbrio que pode ser desprezada no cálculo anterior, mas ela é crucial para entender a velocidade da reação porque a conversão entre as formas cíclica e linear pode influenciar a rapidez com que a glicose participa em reações bioquímicas.
Resposta
A diferença na necessidade de catalisadores se deve principalmente à energia de ativação das reações. A reação de interconversão da glicose ocorre rapidamente sem catalisadores porque tem uma energia de ativação baixa, enquanto reações bioquímicas com
semelhantes geralmente têm barreiras de energia mais altas que exigem enzimas para acelerar. Além disso, a glicose também existe em uma forma cíclica cuja concentração no equilíbrio pode ter sido desprezada nos cálculos anteriores, mas essa forma cíclica é importante para entender a velocidade das reações bioquímicas.
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(d) A variação de entropia para o processo no qual 1 mol de gás ideal monoatômico inicialmente a 300 K e 1 atm se expande irreversivelmente a pressão constante até atingir a temperatura de 400 K deve ser maior menor ou igual à resposta do ítem anterior. Por que?
Explique em termos das contribuição entálpica
e entrópica
para a variação da energia livre de Gibbs
, as seguintes observações experimentais: o resfriamento que acompanha dissolução espontânea de uréia em água.
Em uma solução de D-glucose em água no equilíbrio, a 298 K e 1atm de pressão, aproximadamente um terço das moléculas de glucose está na forma
-D-glucopiranose enquanto aproximadamente dois terços estão na forma
-D-glucopiranose. Estas são duas formas cíclicas que diferem na configuração absoluta do carbono anomérico. Considerando a equação para a variação de energia livre,
, para uma reação de interconversão do tipo
é dada por
onde
é a variação de energia livre nas condições padrão (
),
é a temperatura absoluta,
é a constante dos gases e
significa concentração molar de
, responda:
Explique em termos das contribuição entálpica
e entrópica
para a variação da energia livre de Gibbs
, as seguintes observações experimentais: a desnaturação a frio de proteínas globulares.