În majoritatea reacțiilor chimice în care legăturile sunt rupte, alte legături sunt format. Luați exemplul hidrolizei ATP. O legătură între două grupuri fosfat se rupe, dar una dintre grupările fosfat formează o nouă legătură cu oxigenul apei. Dacă energia este eliberată sau captată (dacă reacția este exotermă sau endotermă) depinde de suma energiilor asociate cu ruperea și realizarea legăturilor în acea reacție.
Cum eliberează legătura formarea legăturilor?
În cel mai simplu caz, sub formă de energie cinetică, încălzirea amestecului de reacție. În cazul hidrolizei ATP în procesele biologice, energia este uneori convertită în energie mecanică (contracția musculară), utilizată pentru a rula pompe (transmiterea semnalelor în sistemul nervos) sau alte procese care nu ar merge mai departe de la sine.
Îmi place această întrebare!
Învăț chimie la diferite niveluri și acest concept despre hidroliza ATP provoacă mai multe probleme elevilor mei decât oricare alta. Adesea, aceasta este prima dată când un student întâlnește un exemplu concret de legătură (într-o clasă de biologie) și se îndepărtează atât de des de ideea greșită despre procesele de formare și rupere a legăturilor.
legătura, izolat, nu eliberează niciodată energie. Legătura este o stare stabilă în comparație cu speciile nelegate, unde sarcinile opuse sunt mai apropiate între ele atunci când sunt legate în comparație cu nelegate și întregul sistem are o energie potențială (electrică) mai mică. Legătura ruptă în hidroliza ATP nu este diferită. Este o legătură destul de slabă, dar necesită totuși să se rupă energia.
Motivul pentru care există energie eliberată în acest proces este că produsele formate (ADP și hidrogenfosfat / fosfat) au legături covalente mai puternice (plus intermoleculare) forțe cu soluția înconjurătoare și ioni dizolvați) decât materiile prime. Acesta este cazul pentru orice proces exoterm. Pe măsură ce spargeți legătura P-O în ATP, se formează o nouă legătură P-O în hidrogenfosfat, dar trebuie să vă uitați și la interacțiunile materiilor prime în comparație cu produsele cu soluția. De asemenea, ar trebui să menționăm că apa care atacă grupul fosfat în reacția de hidroliză va trebui apoi deprotonată și ionul hidrogenfosfat format se va disocia parțial la fosfat, deci „se întâmplă multe!
De asemenea, este demn de remarcat faptul că, atunci când oamenii spun că „energia este eliberată în hidroliza ATP”, se referă în mod normal la energia gratuită Gibbs, care include și contribuția adusă de modificarea entropiei sistemului (ori temperatura), precum și schimbarea entalpiei (determinată de legătură și alte forțe de interacțiune electrostatică) .În cazul hidrolizei ATP, în cele mai multe condiții, avem și o creștere a entropiei sistemului și acest lucru determină procesul să fie și mai exergonic (favorabil, poate fi folosit pentru a conduce alte procese) decât ar sugera entalpia singură.
Vă rugăm să înțelegeți: chimia implicată aici este de fapt foarte complexă și energia totală utilizabilă pusă la dispoziție depinde de mulți factori dincolo de structurile m inițiale ateriale și produsele. Pentru a înțelege cu adevărat hidroliza ATP necesită cunoașterea tuturor concentrațiilor speciilor (deoarece aceasta afectează forța motrice), inclusiv diferite specii ionice dizolvate care nu sunt incluse în mod normal în ecuația simplă a reacției.
Pentru a răspunde la ultima parte, formarea de legături din specii izolate eliberează întotdeauna energie, deoarece sarcinile opuse se apropie și energia potențială scade.