vastaus
Useimmissa kemiallisissa reaktioissa, joissa sidokset rikkoutuvat, muut sidokset ovat muodostettu. Ota esimerkki ATP: n hydrolyysistä. Kahden fosfaattiryhmän välinen sidos katkeaa, mutta yksi fosfaattiryhmistä muodostaa uuden sidoksen veden hapen kanssa. Vapautuuko vai imeykö energia (onko reaktio eksoterminen vai endoterminen), riippuu reaktioiden hajoamiseen ja sidosten muodostumiseen liittyvien energioiden summasta.
Miten sidoksen muodostuminen vapauttaa energiaa?
Yksinkertaisimmassa tapauksessa reaktioseoksen lämmittäminen kineettisen energian muodossa. Biologisissa prosesseissa tapahtuvan ATP-hydrolyysin tapauksessa energia muunnetaan joskus mekaaniseksi energiaksi (lihasten supistuminen), käytetään pumppujen käyttämiseen (signaalien välittäminen hermostossa) tai muihin prosesseihin, jotka eivät menisi eteenpäin itsestään. / p>
Vastaus
Rakastan tätä kysymystä!
Opetan kemiaa eri tasoilla ja tätä käsitettä ATP-hydrolyysin ympärillä aiheuttaa enemmän ongelmia opiskelijoilleni kuin mikään muu. Usein tämä on ensimmäinen kerta, kun opiskelija tapaa konkreettisen esimerkin sidonnasta (biologiatunnilla), ja he käyvät niin usein väärällä ajatuksella sidoksen muodostumisesta ja hajoamisesta.
sidos, erillään, ei koskaan vapauta energiaa. Liimaus on vakaa tila verrattuna sitoutumattomiin lajeihin, joissa vastakkaiset varaukset ovat lähempänä toisiaan sitoutuneena verrattuna sitoutumattomiin ja koko järjestelmä on pienemmällä (sähköisellä) potentiaalienergialla. ATP: n hydrolyysissä hajonnut sidos ei ole erilainen. Se on melko heikko sidos, mutta vaatii silti energiaa.
Syy prosessin vapautumiseen johtuu siitä, että muodostuneilla tuotteilla (ADP ja vetyfosfaatti / fosfaatti) on vahvemmat kovalenttiset sidokset (plus molekyylien väliset) ympäröivän liuoksen ja liuenneiden ionien kanssa) kuin lähtöaineet. Tämä pätee mihin tahansa eksotermiseen prosessiin. Kun katkaiset P-O-sidoksen ATP: ssä, vetyfosfaattiin muodostuu uusi P-O-sidos, mutta sinun on myös tarkasteltava lähtöaineiden vuorovaikutusta verrattuna tuotteisiin liuoksen kanssa. Meidän on myös huomattava, että vesi, joka hyökkää fosfaattiryhmään hydrolyysireaktiossa, on sitten poistettava deprotonoituna ja muodostunut vetyfosfaatti-ioni dissosioituu osittain fosfaatiksi, joten siellä on paljon meneillään!
on syytä huomata, että kun ihmiset sanovat ”energia vapautuu ATP-hydrolyysissä”, he yleensä viittaavat Gibbsin vapaaseen energiaan, joka sisältää myös järjestelmän entropian muutoksen (kertaa lämpötila) sekä entalpian muutoksen (määritetty sidoksen avulla) ja muut sähköstaattisen vuorovaikutuksen voimakkuudet). ATP-hydrolyysin tapauksessa useimmissa olosuhteissa myös järjestelmän entropia on lisääntynyt ja tämä ajaa prosessia entistä eksergonisemmaksi (suotuisampaa, sitä voidaan käyttää muiden prosessien ohjaamiseen). kuin pelkästään entalpia ehdottaa.
Ymmärrä: tässä mukana oleva kemia on itse asiassa hyvin monimutkainen ja käytettävissä oleva kokonaiskäytettävissä oleva energia riippuu monista tekijöistä lähtöalueen m aineet ja tuotteet. ATP-hydrolyysin todellinen ymmärtäminen edellyttää kaikkien lajien ”pitoisuuksien tuntemusta (koska se vaikuttaa liikkeellepanevaan voimaan), mukaan lukien erilaiset liuenneet ionilajit, joita ei normaalisti sisällytetä yksinkertaiseen reaktioyhtälöön.
Viimeiseen osaan vastaamiseksi sidosten muodostuminen eristetyistä lajeista vapauttaa aina energiaa, kun vastakkaiset varaukset lähestyvät toisiaan ja potentiaalinen energia vähenee.