Pourquoi la rupture de liaison dans lATP libère-t-elle de lénergie? [dupliquer]

Cette question a déjà des réponses ici :

Réponse

Dans la plupart des réactions chimiques où les liaisons sont rompues, dautres liaisons sont formé. Prenons votre exemple de lhydrolyse de lATP. Une liaison entre deux groupes phosphate se rompt, mais lun des groupes phosphate forme une nouvelle liaison avec loxygène de leau. Le fait que lénergie soit libérée ou absorbée (que la réaction soit exothermique ou endothermique) dépend de la somme des énergies associées à la rupture et à la création de liaisons dans cette réaction.

Comment la formation de liaisons libère-t-elle de lénergie?

Dans le cas le plus simple sous forme dénergie cinétique, réchauffer le mélange réactionnel. Dans le cas de lhydrolyse de lATP dans les processus biologiques, lénergie est parfois convertie en énergie mécanique (contraction musculaire), utilisée pour faire fonctionner des pompes (transmission de signaux dans le système nerveux), ou dautres processus qui ne se feraient pas deux-mêmes.

Réponse

Jadore cette question!

Jenseigne la chimie à différents niveaux et ce concept autour de lhydrolyse de lATP cause plus de problèmes à mes élèves que tout autre. Souvent, cest la première fois quun étudiant rencontre un exemple concret de liaison (dans un cours de biologie) et ils repartent si souvent avec une mauvaise idée sur les processus de formation et de rupture des liens.

Bond, isolément, ne libère jamais dénergie. La liaison est un état stable par rapport aux espèces non liées, où les charges opposées sont plus proches les unes des autres lorsquelles sont liées par rapport aux non liées et le système entier est à une énergie potentielle (électrique) inférieure. La liaison rompue lors de lhydrolyse de lATP nest pas différente. Cest une liaison assez faible, mais qui nécessite toujours de lénergie pour être rompue.

La raison pour laquelle de lénergie est libérée dans le processus est que les produits formés (ADP et hydrogénophosphate / phosphate) ont des liaisons covalentes plus fortes (plus intermoléculaires forces avec la solution environnante et les ions dissous) que les matières premières. Cest le cas de tout processus exothermique. Lorsque vous rompez la liaison P-O dans lATP, une nouvelle liaison P-O se forme dans lhydrogénophosphate, mais vous devez également examiner les interactions des matériaux de départ par rapport aux produits avec la solution. Il faut également noter que leau qui attaque le groupe phosphate dans la réaction dhydrolyse devra alors être déprotonée et que lion hydrogénophosphate formé se dissociera partiellement en phosphate, donc il se passe beaucoup de choses!

Aussi, il est à noter que lorsque les gens disent que « lénergie est libérée lors de lhydrolyse de lATP », ils se réfèrent normalement à Gibbs Free Energy, qui comprend également la contribution apportée par le changement dentropie du système (multiplié par la température) ainsi que le changement denthalpie (déterminé par bond Dans le cas de lhydrolyse de lATP, dans la plupart des conditions, nous avons également une augmentation de lentropie du système et cela conduit le processus à être encore plus exergonique (favorable, peut être utilisé pour conduire dautres processus) que lenthalpie seule suggérerait.

Veuillez comprendre: la chimie impliquée ici est en fait très complexe et lénergie totale utilisable rendue disponible dépend de nombreux facteurs au-delà des structures du m de départ les matériaux et les produits. Pour vraiment comprendre lhydrolyse de lATP, il faut connaître les concentrations de toutes les espèces (car cela affecte la force motrice), y compris diverses espèces ioniques dissoutes qui ne sont normalement pas incluses dans léquation de réaction simple.

Pour répondre à votre dernière partie, la formation de liaisons à partir despèces isolées libère toujours de lénergie car les charges opposées se rapprochent et lénergie potentielle diminue.

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