Chimica propedeutica biochimica di Giordano Perin. Un altro bel ...

Giordano Perin; chimica 10: termodinamica
NON ESISTONO NEL NOSTRO UNIVERSO PROCESSI COMPLETAMENTE REVERSIBILI,
MA UNICAMENTE PROCESSI DI NATURA IRREVERSIBILE, non potrebbero per definizione
esistere processi di tipo irreversibile per il semplice fatto che richiederebbero un tempo infinito per
giungere a compimento.
Possiamo quindi fare una considerazione di questo tipo: un processo tanto più si avvicina alla
reversibilità, tanto più lavoro può produrre, allo stesso modo tanto più si discosta dalla reversibilità,
tanto meno lavoro può produrre. Complessivamente possiamo quindi comprendere quale sia il
legame fra le due grandezze: QUANDO IL PROCESSO VIENE CONDOTTO IN CONDIZIONI
IDEALI DI REVERSIBILITÀ, ALLORA IL LAVORO COINCIDE ESATTAMENTE CON ΔG.
In ogni caso si tratta quindi di un legame di natura ideale, che non è verificabile in termini pratici.
ESEMPIO: combustione di una mole di glucosio = 180g: questa può avvenire in modi diversi, in
particolare:
1. SU UNA FIAMMA: produzione unicamente di energia termica.
2. IN UNA MACCHINA IDEALE: produzione di 606 kcal di energia.
3. IN UNA CELLULA DEL NOSTRO CORPO: produzione di una quantità media di calorie,
questo per combinare due fattori essenziali: velocità e resa; la resa dei processi di
demolizione del nostro corpo è studiata per garantire il fabbisogno energetico tramite una
quantità adeguata di introito giornaliero e allo stesso tempo una velocità di demolizione
sufficientemente elevata.
VALUTAZIONE E CALCOLO DI ΔG:
Il valore di ΔG dipende sostanzialmente da H e S, queste due grandezze dipendono in modo molto
stretto dalle condizioni fisiche in cui si trovano i reagenti, risulta quindi necessario fissare delle
condizioni come standard dalle quali partire per avere termini paragonabili:
QUANTITÀ = 1mole.
PRESSIONE = 1atm.
PRESENZA DI SOLUTI = concentrazione 1molare.
TEMPERATURA = 25°C
La ΔG calcolata a queste condizioni viene chiamata ΔG°, tuttavia le reazioni in linea generale
avvengono in condizioni molto diverse, i questo caso il parametrodi spontaneità non è ΔG°, ma ΔG
che si calcola in questo modo:
ΔG = ΔG°+ 2,303RT logQ
dove R=1,987, si tratta della costante dei gas espressa in forma energetica; la temperatura viene
espressa in Kelvin e Q è il quoziente di reazione.
Nel caso in cui una reazione raggiunga la condizione di equilibrio, si avrà che Q = K e ΔG = 0;
quindi posso impostare una reazione di questo tipo:
ΔG° = ­2,303RTlogK
Si può impostare un calcolo di questo tipo anche per una reazione redox, in particolare ottengo che:
ΔG° = ­nFE°
Ma per esprimere ΔG° in calorie devo esprimere F come 96487 / 4,184 = 23060cal.
BIOENERGETICA: si tratta della branca della chimica che si occupa dei processi energetici negli
esseri viventi, in particolare per rendere ben comprensibile tale materia è necessario introdurre
nuovi concetti:
● REAZIONI ENERGETICAMENTE ACCOPPIATE: si tratta di un sistema tipicamente
utilizzato per realizzare reazioni energeticamente sfavorite, sostanzialmente UNA
REAZIONE CON ΔG POSITIVO VIENE ACCOPPIATA CON UNA REAZIONE CON
ΔG FORTEMENTE NEGATIVO di modo da renderne possibile la realizzazione. Per poter
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