En la mayoría de las reacciones químicas en las que se rompen enlaces, otros enlaces son formado. Tome su ejemplo de la hidrólisis de ATP. Se rompe un enlace entre dos grupos fosfato, pero uno de los grupos fosfato forma un nuevo enlace con el oxígeno del agua. Si la energía se libera o absorbe (si la reacción es exotérmica o endotérmica) depende de la suma de las energías asociadas con la ruptura y la formación de enlaces en esa reacción.
¿Cómo libera energía la formación de enlaces?
En el caso más simple en forma de energía cinética, calentando la mezcla de reacción. En el caso de la hidrólisis de ATP en procesos biológicos, la energía a veces se convierte en energía mecánica (contracción muscular), utilizada para hacer funcionar bombas (transmisión de señales en el sistema nervioso), u otros procesos que no avanzarían por sí solos.
¡Me encanta esta pregunta!
Enseño Química en varios niveles y este concepto en torno a la hidrólisis de ATP. causa más problemas a mis alumnos que cualquier otro. A menudo, esta es la primera vez que un estudiante se encuentra con un ejemplo concreto de vinculación (en una clase de Biología) y con frecuencia se alejan con una idea equivocada sobre los procesos de formación y ruptura de vínculos.
Romper un vínculo Bond, de forma aislada, nunca libera energía. La unión es un estado estable en comparación con las especies no unidas, donde las cargas opuestas están más juntas cuando están unidas en comparación con las no unidas y todo el sistema tiene una energía potencial (eléctrica) más baja. El enlace roto en la hidrólisis del ATP no es diferente. Es un enlace bastante débil, pero aún requiere energía para romperse.
La razón por la que se libera energía en el proceso es porque los productos formados (ADP e hidrogenofosfato / fosfato) tienen enlaces covalentes más fuertes (más intermoleculares fuerzas con la solución circundante y los iones disueltos) que los materiales de partida. Este es el caso de cualquier proceso exotérmico. A medida que se rompe el enlace P-O en ATP, se forma un nuevo enlace P-O en el hidrogenofosfato, pero también es necesario observar las interacciones de los materiales de partida en comparación con los productos con la solución. También debemos tener en cuenta que el agua que ataca al grupo fosfato en la reacción de hidrólisis deberá desprotonarse y el ion hidrogenofosfato formado se disociará parcialmente en fosfato, ¡así que están sucediendo muchas cosas!
Además, Vale la pena señalar que cuando la gente dice «la energía se libera en la hidrólisis de ATP», normalmente se refieren a Gibbs Free Energy, que también incluye la contribución del cambio de entropía del sistema (multiplicado por la temperatura), así como el cambio de entalpía (determinado por enlace y otra fuerza de interacción electrostática). En el caso de la hidrólisis de ATP, en la mayoría de las condiciones, también tenemos un aumento en la entropía del sistema y esto hace que el proceso sea aún más exergónico (favorable, se puede usar para impulsar otros procesos) de lo que sugeriría la entalpía sola.
Por favor, comprenda: la química involucrada aquí es realmente muy compleja y la energía utilizable total disponible depende de muchos factores más allá de las estructuras de la m inicial materiales y productos. Para comprender verdaderamente la hidrólisis de ATP se requiere conocer las concentraciones de todas las especies (ya que esto afecta la fuerza impulsora), incluidas varias especies iónicas disueltas que normalmente no se incluyen en la ecuación de reacción simple.
Para responder a su última parte, La formación de enlaces de especies aisladas siempre libera energía a medida que las cargas opuestas se acercan y la energía potencial disminuye.