válasz
A legtöbb kémiai reakcióban, ahol a kötések megszakadnak, más kötések vannak alakított. Vegyünk példát az ATP hidrolízisére. Két foszfátcsoport közötti kötés megszakad, de az egyik foszfátcsoport új kötést képez a víz oxigénjével. Az, hogy az energia felszabadul-e vagy felszívódik-e (függetlenül attól, hogy a reakció exoterm vagy endoterm), attól függ, hogy mekkora energiák társulnak a reakció megszakadásához és kötések kialakításához.
Hogyan szabadítja fel a kötésképződés energiát?
A legegyszerűbb esetben kinetikus energia formájában melegítve a reakcióelegyet. A biológiai folyamatokban végzett ATP-hidrolízis esetén az energiát időnként mechanikai energiává (izomösszehúzódássá) alakítják át, szivattyúk futtatására használják (jelek továbbítása az idegrendszerben), vagy más folyamatokra, amelyek önmagukban nem mennének előre. / p>
Válasz
Szeretem ezt a kérdést!
Különböző szinteken tanítom a kémiát és ezt a koncepciót az ATP hidrolízis körül több kérdést okoz hallgatóim számára, mint bármely más. Gyakran ez az első alkalom, hogy egy hallgató találkozik a kötés konkrét példájával (egy biológia órán), és oly gyakran elmennek a kötésképződés és a megszakadás folyamatairól szóló téves elképzelésekkel. a kötés önmagában soha nem szabadít fel energiát. A kötés stabil állapot a kötés nélküli fajokhoz képest, ahol az ellentétes töltések egymáshoz közelebb vannak egymáshoz kötve a kötés nélküliekhez képest, és az egész rendszer alacsonyabb (elektromos) potenciális energián van. Az ATP hidrolízisében megszakadt kötés nem különbözik egymástól. Ez meglehetősen gyenge kötés, de még mindig meg kell szakítani az energiát.
A folyamat során felszabaduló energia azért van, mert a képződött termékek (ADP és hidrogén-foszfát / foszfát) erősebb kovalens kötésekkel rendelkeznek (pl. Intermolekuláris oldatokkal és oldott ionokkal), mint a kiindulási anyagok. Ez minden exoterm folyamat esetében érvényes. Ahogy megszakítja a P-O kötést az ATP-ben, egy új P-O kötés képződik a hidrogén-foszfátban, de meg kell vizsgálnia a kiindulási anyagok és az oldat termékeihez viszonyított kölcsönhatásait is. Azt is meg kell jegyeznünk, hogy a hidrolízis reakció során a foszfátcsoportot megtámadó vizet deprotonálni kell, és a képződött hidrogén-foszfátion részlegesen disszociál a foszfáttá, ezért sok minden történik!
Továbbá, érdemes megjegyezni, hogy amikor az emberek azt mondják, hogy “az energia felszabadul az ATP hidrolízisében”, akkor általában a Gibbs szabad energiára utalnak, amely magában foglalja a rendszer entrópiájának változását (a hőmérséklet szorzatát), valamint az entalpia változását (kötéssel meghatározva). és az egyéb elektrosztatikus kölcsönhatás erőssége). Az ATP hidrolízis esetén a legtöbb esetben a rendszer entrópiája is megnő, és ez még exergonikusabbá teszi a folyamatot (kedvező, más folyamatok meghajtására használható) mint azt önmagában az entalpia sugallná.
Kérjük, értse meg: az itt szereplő kémia valójában nagyon összetett, és a rendelkezésre bocsátott teljes felhasználható energia sok tényezőtől függ, amely túlmutat a kiindulási m szerkezetén. az anyagok és a termékek. Az ATP hidrolízisének megértéséhez minden faj “koncentrációjának ismerete szükséges (mivel ez befolyásolja a hajtóerőt), beleértve a különböző oldott ionos fajokat is, amelyek általában nem szerepelnek az egyszerű reakcióegyenletben.
Az utolsó rész megválaszolásához az izolált fajokból álló kötésképződés mindig felszabadítja az energiát, mivel az ellentétes töltések egyre közelebb kerülnek egymáshoz, és a potenciális energia csökken.