Svar
I de fleste kemiske reaktioner, hvor bindinger brydes, er andre bindinger dannet. Tag dit eksempel på hydrolyse af ATP. En binding mellem to fosfatgrupper går i stykker, men den ene af fosfatgrupperne danner en ny binding med vandets ilt. Hvorvidt energi frigives eller optages (om reaktionen er eksoterm eller endoterm) afhænger af summen af de energier, der er forbundet med at bryde og skabe bindinger i denne reaktion.
Hvordan frigiver bindingsdannelse energi?
I det enkleste tilfælde i form af kinetisk energi opvarmes reaktionsblandingen. I tilfælde af ATP-hydrolyse i biologiske processer omdannes energien undertiden til mekanisk energi (muskelsammentrækning), der bruges til at køre pumper (transmission af signaler i nervesystemet) eller andre processer, der ikke vil gå fremad alene. / p>
Svar
Jeg elsker dette spørgsmål!
Jeg underviser i kemi på forskellige niveauer og dette koncept omkring ATP hydrolyse forårsager flere problemer for mine studerende end nogen anden. Ofte er det første gang, at en studerende møder et konkret eksempel på binding (i en biologiklasse), og de går så ofte væk med den forkerte idé om processerne med dannelse og brydning af bånd.
At bryde en binding frigiver isoleret aldrig energi. Binding er en stabil tilstand sammenlignet med de ikke-bundne arter, hvor modsatte ladninger er tættere på hinanden, når de er bundet sammenlignet med ikke-bundne, og hele systemet har en lavere (elektrisk) potentiel energi. Båndet brudt i hydrolyse af ATP er ikke anderledes. Det er en forholdsvis svag binding, men kræver stadig energi til at blive brudt.
Årsagen til, at der frigøres energi i processen, er, at de dannede produkter (ADP og hydrogenphosphat / phosphat) har stærkere kovalente bindinger (plus intermolekylær kræfter med den omgivende opløsning og opløste ioner) end udgangsmaterialerne. Dette er tilfældet for enhver eksoterm proces. Når du bryder P-O-bindingen i ATP, dannes der en ny P-O-binding i hydrogenphosphatet, men du skal også se på interaktionerne mellem udgangsmaterialerne sammenlignet med produkterne med opløsningen. Vi skal også bemærke, at vandet, der angriber fosfatgruppen i hydrolysereaktionen, derefter skal deprotoneres, og den dannede hydrogenphosphation vil delvist dissocieres til fosfat, så der sker meget!
Også, det er værd at bemærke, at når folk siger “energi frigives i ATP-hydrolyse” henviser de normalt til Gibbs Free Energy, som også inkluderer bidraget fra systementropiændring (gange temperatur) samt entalpiændring (bestemt af binding og anden elektrostatisk interaktionsstyrke. I tilfælde af ATP-hydrolyse har vi under de fleste betingelser også en stigning i systemets entropi, og dette driver processen til at blive endnu mere exergonisk (gunstig, kan bruges til at drive andre processer) end entalpi alene ville antyde.
Forstå venligst: den involverede kemi her er faktisk meget kompleks, og den samlede anvendelige energi, der stilles til rådighed, afhænger af mange faktorer ud over strukturen i startm luftarter og produkterne. For virkelig at forstå ATP-hydrolyse kræves viden om alle arts “koncentrationer (da dette påvirker drivkraften) inklusive forskellige opløste ioniske arter, der normalt ikke er inkluderet i den enkle reaktionsligning.
For at besvare din sidste del, bindingsdannelse fra isolerede arter frigiver altid energi, da modsatte ladninger nærmer sig hinanden, og potentiel energi falder.