Svar
I de flesta kemiska reaktioner där bindningar bryts, är andra bindningar bildas. Ta ditt exempel på hydrolys av ATP. En bindning mellan två fosfatgrupper bryts, men en av fosfatgrupperna bildar en ny bindning med syret i vatten. Huruvida energi släpps ut eller tas upp (om reaktionen är exoterm eller endoterm) beror på summan av energierna förknippade med att bryta och skapa bindningar i den reaktionen.
Hur frigör bindningsbildning energi?
I det enklaste fallet i form av kinetisk energi, värmer upp reaktionsblandningen. När det gäller ATP-hydrolys i biologiska processer omvandlas energin ibland till mekanisk energi (muskelsammandragning), används för att köra pumpar (överföring av signaler i nervsystemet) eller andra processer som inte skulle gå framåt på egen hand. / p>
Svar
Jag älskar den här frågan!
Jag undervisar i kemi på olika nivåer och detta koncept kring ATP-hydrolys orsakar fler problem för mina studenter än någon annan. Ofta är det första gången som en student möter ett konkret exempel på bindning (i en biologiklass) och de går så ofta bort med fel uppfattning om processerna för bindningsbildning och brytning.
Att bryta en bindning frigör isolerat aldrig energi. Bindning är ett stabilt tillstånd jämfört med obundna arter, där motsatta laddningar ligger närmare varandra när de är bundna jämfört med obundna och hela systemet har en lägre (elektrisk) potentiell energi. Bindningen som bryts vid hydrolysen av ATP är inte annorlunda. Det är en ganska svag bindning men kräver fortfarande att energi bryts.
Anledningen till att energi frigörs i processen är att de bildade produkterna (ADP och vätefosfat / fosfat) har starkare kovalenta bindningar (plus intermolekylär krafter med den omgivande lösningen och upplösta joner) än utgångsmaterialen. Detta är fallet för alla exoterma processer. När du bryter P-O-bindningen i ATP bildas en ny P-O-bindning i vätefosfatet, men du måste också titta på interaktionerna mellan utgångsmaterialen jämfört med produkterna med lösningen. Vi bör också notera att vattnet som attackerar fosfatgruppen i hydrolysreaktionen då måste deprotoneras och den bildade vätefosfatjonen kommer att dissocieras delvis till fosfat, så det händer mycket!
Också, det är värt att notera att när människor säger ”energi frigörs vid ATP-hydrolys” hänvisar de normalt till Gibbs Free Energy, som också inkluderar bidraget från systementropiändringen (tider temperatur) samt entalpiförändring (bestämd av bindning och annan elektrostatisk interaktionsstyrka). När det gäller ATP-hydrolys har vi under de flesta förhållanden också en ökning av entropin i systemet och detta driver processen att bli ännu mer exergonisk (gynnsam, kan användas för att driva andra processer) än entalpi ensam skulle föreslå. aterials och produkterna. För att verkligen förstå ATP-hydrolys krävs kunskap om alla arts koncentrationer (eftersom detta påverkar drivkraften) inklusive olika upplösta joniska arter som normalt inte ingår i den enkla reaktionsekvationen.
För att svara på din sista del, bindningsbildning från isolerade arter frigör alltid energi eftersom motsatta laddningar närmar sig varandra och potentiell energi minskar.