Resposta
Na maioria das reações químicas onde as ligações são quebradas, outras ligações são formado. Veja o seu exemplo da hidrólise do ATP. Uma ligação entre dois grupos fosfato se quebra, mas um dos grupos fosfato forma uma nova ligação com o oxigênio da água. Se a energia é liberada ou absorvida (se a reação é exotérmica ou endotérmica) depende da soma das energias associadas à quebra e formação de ligações nessa reação.
Como a formação da ligação libera energia?
No caso mais simples, na forma de energia cinética, aquecendo a mistura de reação. No caso da hidrólise de ATP em processos biológicos, a energia às vezes é convertida em energia mecânica (contração muscular), usada para fazer funcionar bombas (transmissão de sinais no sistema nervoso) ou outros processos que não avançariam por conta própria.
Resposta
Eu amo essa pergunta!
Eu ensino Química em vários níveis e este conceito em torno da hidrólise de ATP causa mais problemas para meus alunos do que qualquer outro. Freqüentemente, esta é a primeira vez que um aluno encontra um exemplo concreto de vínculo (em uma aula de biologia) e eles costumam sair com a ideia errada sobre os processos de formação e quebra de vínculo.
Quebrando um o vínculo, isoladamente, nunca libera energia. A ligação é um estado estável em comparação com as espécies não ligadas, onde cargas opostas estão mais próximas quando ligadas em comparação com as não ligadas e todo o sistema está com uma energia potencial (elétrica) mais baixa. A ligação quebrada na hidrólise do ATP não é diferente. É uma ligação bastante fraca, mas ainda requer energia para ser quebrada.
A razão pela qual há energia liberada no processo é porque os produtos formados (ADP e hidrogenofosfato / fosfato) têm ligações covalentes mais fortes (mais intermoleculares forças com a solução circundante e íons dissolvidos) do que os materiais de partida. Esse é o caso de qualquer processo exotérmico. Conforme você quebra a ligação P-O no ATP, uma nova ligação P-O é formada no hidrogenofosfato, mas você também precisa observar as interações dos materiais iniciais em comparação com os produtos com a solução. Devemos também observar que a água que ataca o grupo fosfato na reação de hidrólise precisará ser desprotonada e o íon hidrogenofosfato formado se dissociará parcialmente em fosfato, portanto, “há muita coisa acontecendo!
Além disso, É importante notar que quando as pessoas dizem que “energia é liberada na hidrólise do ATP”, normalmente se referem à Energia Livre de Gibbs, que também inclui a contribuição feita pela mudança de entropia do sistema (vezes a temperatura), bem como a mudança de entalpia (determinada pela ligação e outra força de interação eletrostática). No caso da hidrólise de ATP, na maioria das condições, também temos um aumento na entropia do sistema e isso faz com que o processo seja ainda mais exergônico (favorável, pode ser usado para conduzir outros processos) do que a entalpia por si só poderia sugerir.
Por favor, entenda: a química envolvida aqui é realmente muito complexa e a energia utilizável total disponibilizada depende de muitos fatores além das estruturas do m inicial materiais e os produtos. Para entender verdadeiramente a hidrólise de ATP é necessário o conhecimento das concentrações de todas as espécies (já que isso afeta a força motriz), incluindo várias espécies iônicas dissolvidas que normalmente não são incluídas na equação de reação simples. a formação de ligações de espécies isoladas sempre libera energia conforme as cargas opostas se aproximam e a energia potencial diminui.