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FÍSICO-QUÍMICA APLICADA A FARMÁCIA
Aula 6: Termodinâmica
AULA 6: TERMODINÂMICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 03: SISTEMA ÚNICO DE SAÚDE (LEIS 8080/90 E 8142/90)
Físico-química Aplicada a Farmácia
Compreender o conceito de equilíbrio; 
Identificar os fatores que nele influenciam;
Examinar o conceito de sistemas ideais e não ideais;
Conhecer as aplicações da termodinâmica em sistemas biológicos.
Objetivos da aula
AULA 6: TERMODINÂMICA
Físico-química aplicada a farmácia
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Termoquímica
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Físico-química aplicada a farmácia
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Equilíbrio químico e constante de equilíbrio
 
Equilíbrio químico é a situação em que a proporção entre os reagentes e produtos de uma reação química se mantém constante ao longo do tempo. 
Apesar das concentrações dos reagentes e dos produtos serem constantes no equilíbrio químico de uma reação, os fenômenos direto e inverso do processo, que é reversível, continuam ocorrendo, ambos na mesma velocidade.
Dessa forma, as reações direta e inversa se anulam, o que justifica o fato das concentrações dos produtos e dos reagentes serem constantes no equilíbrio químico, apesar da reação nunca ser interrompida.
O equilíbrio químico é atingido quando, na mistura reacional, as velocidades das reações direta (reagentes formando produtos) e inversa (produtos formando regenerando os reagentes) ficam iguais.
Espontaneidade das reações químicas
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Espontaneidade das reações químicas
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Espontaneidade das reações químicas
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Equilíbrio químico e constante de equilíbrio
 
A termodinâmica química é usada para prever se uma mistura de reagentes tem tendência espontânea a se transformar em produtos, para prever a composição da mistura de reação no equilíbrio e para prever como a composição no equilíbrio será modificada ao se alterarem as condições do sistema.
Na biologia, vida é ausência de equilíbrio, e alcançar o equilíbrio é a morte.
Podemos determinar se uma reação bioquímica é viável, ou não, por meio do conhecimento das condições de equilíbrio que possibilitam estabelecer que espécies, reagentes ou produtos são favorecidos em determinadas condições.
O material que vamos abordar nesta aula é de importância crucial para entendermos os processos do transporte de oxigênio no sangue, os processos do metabolismo e de todos os processos que ocorrem no interior dos organismos.
Espontaneidade das reações químicas
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Espontaneidade das reações químicas
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Espontaneidade das reações químicas
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Espontaneidade das reações químicas
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Espontaneidade das reações químicas
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Fugacidade e Atividade 
 
Sistemas ideais são aqueles que apresentam um determinado comportamento sob determinadas condições.
Sistemas reais ou não ideais são aqueles que apresentam um desvio de comportamento em relação ao ideal.
De modo a levar em conta os desvios em relação ao comportamento ideal, iremos introduzir o conceito de fugacidade e atividade.
A fugacidade 𝐟 leva em conta os afastamentos do comportamento do gás em relação ao do gás perfeito, de maneira a alterar o mínimo a forma das equações.
𝛍 = 𝛍^𝐨 +𝐑𝐓 𝐥𝐧⁡𝐟
Espontaneidade das reações químicas
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Espontaneidade das reações químicas
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Fugacidade e Atividade 
 
Cálculo da variação de energia interna 
Os nutricionistas estão interessados no uso da energia pelo corpo humano, que pode ser considerado um “sistema” termodinâmico. Suponha que, durante um experimento, uma pessoa produza 622 kJ de trabalho em uma bicicleta ergométrica e perca 82 kJ de calor. Qual é a variação de energia interna da pessoa? Despreze qualquer perda de massa por perspiração. 
Estratégia: Este exemplo é um exercício de como observar os sinais corretos das grandezas envolvidas. Quando o sistema perde energia, w ou q é negativo. Quando o sistema ganha energia, w ou q é positivo.
Espontaneidade das reações químicas
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Aplicações da termodinâmica em sistemas biológicos
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Aplicações da termodinâmica em sistemas biológicos
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Aplicações da termodinâmica em sistemas biológicos
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Físico-química Aplicada a Farmácia
Exemplos de reações em organismos vivos 
Aplicação da lei de Hess 
Nas células biológicas que têm suprimento abundante de O2, a glicose é completamente oxidada a CO2 e H2O. As células musculares podem ficar com falta de O2 durante exercícios vigorosos. Nesse caso, uma molécula de glicose é convertida em duas moléculas de ácido láctico pelo processo de glicólise. Dadas as equações termoquímicas para a combustão da glicose e do ácido láctico:
C6H12O6 (s) + 6 O2 (g)  6 CO2 (g) + 6 H2O (l) H = - 2808 kJ
CH3CH(OH)COOH (s) + 3 O2 (g)  3 CO2 (g) + 3 H2O (l) H = - 1344 kJ
Aplicações da termodinâmica em sistemas biológicos
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Exemplos de reações em organismos vivos 
Calcule a entalpia-padrão para a glicólise:
C6H12O6 (s)  2 CH3CH(OH)COOH (s)
Existe alguma vantagem, do ponto de vista biológico, entre a oxidação completa da glicose e a glicólise? Explique sua resposta.
Estratégia: Devemos somar ou subtrair as equações termoquímicas juntamente com quaisquer outras que sejam necessárias.
Aplicações da termodinâmica em sistemas biológicos
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Exemplos de reações em organismos vivos 
Solução: obtemos a equação termoquímica para a glicólise a partir da seguinte soma:
C6H12O6 (s) + 6 O2 (g)  6 CO2 (g) + 6 H2O (l) H = - 2808 kJ
6 CO2 (g) + 6 H2O (l)  2 CH3CH(OH)COOH (s) + 6 O2 (g) H = 2 x (+ 1344 kJ)
Global: C6H12O6 (s)  2 CH3CH(OH)COOH (s) H = - 120 kJ
Segue-se que a entalpia-padrão
de conversão da glicose em ácido láctico durante a glicólise é -120 kJ mol-1, apenas 4% da entalpia de combustão da glicose. Portanto, a completa oxidação da glicose é metabolicamente mais útil que a glicólise, pois, no primeiro processo, mais energia fica disponível para a realização de trabalho. 
Aplicações da termodinâmica em sistemas biológicos
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Aplicações da termodinâmica em sistemas biológicos
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Aprofundar os temas trabalhados
Equilíbrio químico. Araujo, H. Disponível em: <http://web.ccead.puc-rio.br/condigital/mvsl/Sala%20de%20Leitura/conteudos/SL_equilibrio_quimico.pdf>. Acesso em: 07 mai. 2017.
Algumas Experiências Simples Envolvendo o Princípio de Le Chatelier. Ferreira, L. H.; Hartwig, D. H.; Romeu C. Rocha-Filho, R. C. Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc05/exper1.pdf>. Acesso em: 07 mai. 2017. 
Termodinâmica aplicada à Bioquímica. Azevedo, E. G. Disponível em: <http://www.spq.pt/magazines/BSPQ/558/article/3000401/pdf>. Acesso em: 07 mai. 2017.
Saiba mais
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VAMOS AOS PRÓXIMOS PASSOS?
 
Soluções ideais;
Soluções reais;
Propriedades Coligativas;
Soluções eletrolíticas.
AVANCE PARA FINALIZAR A APRESENTAÇÃO.
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