Enunciado
Química - Atkins - Fisico-Quimica - Vol. 1- Ed: 8º - Capítulo 7.Aplicações - Ex. 28
Aqui, investigamos a base molecular para a observação de que o a hidrólise do ATP é exergônica em pH = 7,0 e 310 K. (a) Pensa-se que a exergonicidade da hidrólise do ATP se deve em parte ao fato de que as entropias padrão da hidrólise dos polifosfatos são positivas. Por que um aumento na entropia acompanharia a hidrólise de um grupo trifosfato em um difosfato e um grupo fosfato? (b) Em condições idênticas, as energias de Gibbs de hidrólise de H4ATP e MgATP2−, um complexo entre o íon Mg2 + e ATP4−, são menos negativas que a energia de Gibbs de hidrólise de ATP4−. Esta observação foi usada para apoiar a hipótese de que A repulsão eletrostática entre grupos fosfato adjacentes é um fator que controla a exergonicidade da hidrólise do ATP. Forneça uma justificativa para a hipótese e discuta como a evidência experimental a apóia. Esses efeitos eletrostáticos contribuem para o ∆rH ou ∆r S termos que determinam a exergonicidade da reação? Dica. No complexo MgATP2, o íon Mg2 + e o ânion ATP4- formam duas ligações: uma que envolve um oxigênio carregado negativamente pertencente ao grupo fosfato terminal de ATP4− e outra que envolve um oxigênio carregado negativamente pertencente ao grupo fosfato adjacente ao grupo fosfato terminal de ATP4−
Passo 1
Fala jovenzito, tudo na paz?
Como você pode ver, o enunciado é bem longo... e esse exercício, apesar do textão é puramente teórico... Então, borá la!
No primeiro tópico fazendo a hidrólise de ATP em pH fisiológico:
O que acontece aqui é que são convertidos dois mols de reagente em três mols de produto.
E o que acontece quando aumentamos número de moléculas químicas presentes em solução ?
Aumenta a desordem do sistema, aumentando o número de graus de liberdade rotacional, vibracional e translacional molecular. Este é um aumento efetivo no número de estados moleculares disponíveis causando também aumento na entropia.
Eita... tudo por causa de um fósforo a mais na reação?
Exatamente!
Passo 2
Agora na letra b, teremos que em pH fisiológico, os átomos de oxigênio do são desprotonados com carga negativa, e a molécula é melhor representada como .
O que nós esperamos aqui é que aconteçam repulsões eletrostáticas entre os átomos de oxigênio e os altamente carregados que aconteça uma troca energética e torne a entalpia de hidrólise negativa.
E o que aconteceu com aquele pequeno fósforo fujão?
O produzido na quebra do tem algumas estruturas de ressonância maiores que o
Além disso, a espécie de fosfato desprotonado, P; (aq), produzida na hidrólise ATP tem mais estruturas de ressonância do que .
Acontece que a ressonância diminui a energia do fosfato dissociado, tornando a entalpia de hidrólise mais negativa e contribuindo para a exergonicidade da hidrólise. Isso significa que, como a energia liberada não pode ser destruída, ela será convertida em algo, faz sentido?
Agora, a cereja do bolo para encerrar: o íon fica entre átomos de oxigênio carregados negativamente, produzindo a tal da reduzindo assim as repulsões e estabilizando a molécula de ATP.
Ufa, esse foi longo!