De
onde [P] e [R] representam de maneira abreviada o produto matemático das concentrações de produtos e reagentes da reação, respectivamente:
(d) A reação é espontânea nas condições padrão? Por que? A reação é espontânea para as concentrações de produtos e reagentes normalmente encontradas no ambiente celular? Por que?

Passo 1

Beleza, vamos lá! O que a gente tem aqui é uma equação que relaciona a variação de energia livre de Gibbs ( De) de uma reação com suas condições específicas. A equação é:
De
Aqui, [P] e [R] são as concentrações dos produtos e reagentes, respectivamente. O que a gente precisa descobrir é se a reação é espontânea em duas situações: nas condições padrão e nas concentrações geralmente encontradas nas células.
Para resolver isso, vamos precisar entender o que significa De e De, além de como as concentrações dos reagentes e produtos influenciam a espontaneidade da reação.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre o que é espontaneidade. Uma reação é espontânea se ela pode ocorrer sem precisar de energia externa para “forçar” o processo. Isso está relacionado com a De: se De for negativo, a reação é espontânea.
Agora, De é a variação de energia livre padrão, ou seja, quando todas as concentrações de reagentes e produtos estão em 1 molar. A segunda parte da equação, R T ln [P][R], ajusta essa energia livre padrão de acordo com as concentrações reais no momento.

Passo 3

Primeiro, vamos ver a reação nas condições padrão. Nessa situação, as concentrações de produtos e reagentes são iguais a 1 Molar, então:
[P][R] = 11 = 1
E como o logaritmo natural de 1 é zero ( ln 1 = 0), a equação fica:
De
Então, sob condições padrão, a espontaneidade da reação depende só de De. Se De for negativo, a reação é espontânea; se for positivo, não é.

Passo 4

Agora, vamos considerar as condições dentro de uma célula, onde as concentrações de reagentes e produtos geralmente não são 1 Molar. A razão [P][R] pode ser maior ou menor que 1, dependendo das concentrações específicas.
Se essa razão for maior que 1, o termo R T ln [P][R] será positivo, aumentando o valor de De. Se for menor que 1, esse termo será negativo, diminuindo De.
Portanto, mesmo que De seja positivo (o que indicaria que a reação não é espontânea nas condições padrão), as concentrações específicas dentro da célula podem tornar De negativo, tornando a reação espontânea.

Resposta

Sim, a reação é espontânea nas condições padrão porque De é negativo. Além disso, nas concentrações de produtos e reagentes normalmente encontradas no ambiente celular, a razão [P][R] ajusta De de forma que a reação também se torna espontânea.

Exercícios relacionados

d g=(partial g / partial x)y d x+(partial g / partial y)x d y
onde as derivadas parciais representam as
d(De
onde N e D representam os estados nativo e desenovelado, respectivamente, responda:
(a) Qual deve ser o sinal de De em uma temperatura e pressão nas quais a proteína tende a se enovelar espontaneamente?
d S=d Q rev T=CVT d T+n RV d V
(a) SEM USAR o critério de Euler, diga se a diferencial d S deve deve ser exata ou inexata e justifique.
d S=d Q rev T=CVT d T+n RV d V
(d) Considerando a energia como função da temperatura e do volume, E=E(T, V), mostre que para um gás ideal a sua diferencial total é simplesmente d E=CV d T, onde CV=(partial Epartial T)V é a capacidade térmica a volume constante. Combinando este resultado com a primeira lei da termodinâmica (d E=d Q+d W) e a definição de entropia ( d S=d Qr e v / T, ou d Qr e v=T d S), deduza e expressão dada acima para a direncial da entropia.
(a) É um processo reversível, irreversível, ou não há informação suficiente para se determinar sua reversibilidade ou irreversibilidade? Por que?