Biblioteca 1033234

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

FÍSICO-QUÍMICA APLICADA A FARMÁCIA
Aula 08: Cinética química e enzimática
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Objetivos desta aula
Compreender o estudo cinético de um processo químico ou biológico;
Analisar o significado das leis de velocidade;
Examinar o significado da ordem de reação.
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
A área da físico-química denominada cinética química desenvolve o estudo da velocidade das reações químicas. 
A cinética química aborda a rapidez com que os reagentes são consumidos e os produtos são formados, como as velocidades de reação respondem a mudanças das condições ou à presença de um catalisador, e a identificação das etapas pelas quais passa uma reação.
Na prática, a importância de se estudar as velocidades de reações é de se poder predizer a rapidez com que uma mistura de reação se aproxima do equilíbrio. Além disso, o estudo das velocidades de reações leva a uma compreensão do mecanismo de uma reação, sua análise em uma sequência de etapas elementares.
Introdução
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
Podemos, por exemplo, através da análise das velocidades de reações bioquímicas, descobrir como elas ocorrem no organismos e contribuem para a atividade de uma célula. 
A velocidade de uma reação pode depender de variáveis sob nosso controle, tais como a pressão, a temperatura e a presença de um catalisador, e podemos ser capazes de otimizá-la pela escolha apropriada de condições.
A cinética enzimática, o estudo do efeito das enzimas nas velocidades de reações, também dá informações importantes sobre como essas macromoléculas funcionam.
Enzimas são catalisadores biológicos homogêneos, isto é, se encontram na mesma fase que a da mistura reacional.
Introdução
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
As velocidades das reações
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
Se 𝐉 é um reagente, sua concentração diminuirá e ∆[𝐉] será negativa, mas |∆[𝐉]| é positivo. Com a medida da concentração em número de moles por litro e do tempo em segundos, a velocidade de reação é obtida em número de moles por litro por segundo (mol L-1 s-1).
Como as velocidades às quais os reagentes são consumidos e os produtos são formados mudam no decorrer de uma reação, é necessário considerar a velocidade instantânea, , da reação; ou seja, sua velocidade em um instante específico. 
A velocidade instantânea pode ser calculada a partir da derivada da função que relaciona a concentração molar de uma espécie com o tempo. Para a reação simples:
A		B
As velocidades das reações
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
As velocidades das reações
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
Em geral, os vários reagentes de uma determinada reação são consumidos a velocidades diferentes, e os vários produtos também são formados a velocidades diferentes. Entretanto, essas velocidades estão relacionadas pela estequiometria da reação. 
Por exemplo, na decomposição da uréia, (NH2) 2CO, em solução ácida,
(NH2) 2CO(aq) + 2 H2O(l)		2 NH4+ (aq) + CO32-(aq)
Desde que quaisquer intermediários não estejam presentes em quantidades significativas, a velocidade de formação do NH4+ é duas vezes a velocidade de desaparecimento do (NH2) 2CO, porque, para 1 mol de (NH2) 2CO consumido, 2 mol de (NH4 +) são formados.
As velocidades das reações
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
As velocidades das reações
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
As velocidades das reações
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
Leis de velocidade e constantes de velocidade
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
O coeficiente 𝐤, que é característico da reação em estudo, é chamado de constante de velocidade. A constante de velocidade é independente das concentrações das espécies que tomam parte da reação, mas depende da temperatura. 
Uma equação experimentalmente determinada desse tipo é chamada de “lei de velocidade” da reação.
De maneira mais formal, uma lei de velocidade é uma equação que expressa a velocidade da reação em termos das concentrações molares (ou das pressões parciais) das espécies presentes na reação global (inclusive, possivelmente, os produtos).
As unidades de 𝐤 são sempre tais que possam converter o produto das concentrações em uma velocidade expressa como uma variação da concentração dividida pelo tempo.
Leis de velocidade e constantes de velocidade
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
Ordem de reação
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
Ordem de reação
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
É muito importante observar que uma lei de velocidade é estabelecida experimentalmente e, em geral, não pode ser inferida a partir da equação química para a reação. A reação de uma enzima com um substrato, por exemplo, tem uma estequiometria muito simples, mas a sua lei de velocidade é complicada. 
Todavia, em certos casos, acontece de a lei de velocidade refletir a estequiometria da reação, por exemplo, no caso da renaturação do DNA.
Ordem de reação
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
Como a ordem de reação é um conceito muito importante para a classificação das reações bioquímicas, é necessário que saibamos como ela é determinada experimentalmente.
A determinação de uma lei de velocidade é simplificada pelo método do isolamento, em que todos os reagentes, à exceção de um, estão presentes em grande excesso. Podemos encontrar a dependência que a velocidade tem de cada um dos reagentes isolando um de cada vez – tendo-se todas as outras substâncias presentes em grande excesso – e montando um quadro da lei de velocidade global.
Se um reagente 𝐁 está em grande excesso, por exemplo, é uma boa abordagem considerar sua concentração constante durante toda a reação. Então, embora a verdadeira lei de velocidade possa ser
Determinação da lei de velocidade
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
Determinação da lei de velocidade
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
As leis de velocidade resumem informação importante a respeito do progresso de uma reação e nos permitem prever a composição de uma mistura de reação a qualquer instante, incluindo as concentrações de intermediários bioquímicos significativos.
Leis de velocidade integradas têm dois empregos principais. Um deles é prever a concentração
de uma espécie em qualquer momento após o início da reação. O outro é ajudar a encontrar a constante de velocidade e a ordem da reação. 
Na verdade, embora tenhamos apresentado leis de velocidade por meio de uma discussão da determinação das velocidades de reação, essas velocidades raramente são medidas diretamente, pois os coeficientes angulares são muito difíceis de determinar de maneira exata.
Leis de velocidade integradas
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
Quase todo trabalho experimental em cinética química trata com leis de velocidade integradas; sua maior vantagem é que são expressas em termos de concentração com o tempo, que são as grandezas observadas experimentalmente.
Leis de velocidade integradas
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
Leis de velocidade integradas
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
Leis de velocidade integradas
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
Leis de velocidade integradas
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
Leis de velocidade integradas
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
Leis de velocidade integradas
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
Leis de velocidade integradas
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
Leis de velocidade integradas
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
Reação de segunda ordem
Portanto, ao contrário de uma reação de primeira ordem, a meia-vida de uma substância em uma reação de segunda ordem varia com a concentração inicial. 
Uma consequência prática dessa dependência é que as espécies que decaem por reações de segunda ordem (que incluem algumas substâncias prejudiciais ao ambiente) podem persistir em baixas concentrações por longos períodos porque suas meias-vidas são longas quando suas concentrações são baixas.
Leis de velocidade integradas
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
As velocidades da maioria das reações químicas aumentam à medida que a temperatura eleva. Reações em fase gasosa geralmente têm velocidades que são muito pouco sensíveis à temperatura.
Reações catalisadas por enzimas podem apresentar uma dependência da temperatura mais complexa, pois elevar a temperatura pode provocar mudanças conformacionais e até desnaturação e degradação, o qual baixa a efetividade da enzima.
O balanço de reações no organismo depende fortemente da temperatura: esta é uma das funções da febre, que modifica as velocidades de reação no organismo responsável pela infecção e, assim, o destrói.
A equação de Arrhenius
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Leis de velocidade e ordem de reação
A equação de Arrhenius
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
Saiba mais
Aprofundar os temas trabalhados
Atividades Experimentais Simples para o Entendimento de Conceitos de Cinética Enzimática: Solanum tuberosum – Uma Alternativa Versátil.
Novaes, F. J. M.; Aguiar, D. L. M.; Barreto, M. B.; Afonso, J.C. Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc35_1/05-RSA-104-11.pdf>. Acesso em: 13 mai. 2017. 
Estudo de reações químicas homogêneas via método de Monte Carlo.
Farias, R. R.; Cardoso, L. A. M.; Oliveira-Neto, N. M.; Junior, B. B. N.
Disponível em: <http://quimicanova.sbq.org.br/imagebank/pdf/Vol36No5_729_19-ED12525.pdf>. Acesso em: 14 mai. 2017.
Estudo da velocidade das reações: Cinética química.
 Disponível em: <http://cejarj.cecierj.edu.br/pdf_mod3/CN/Unid3_CN_Quimica_Modulo_3_Vol_1.pdf>. Acesso em: 14 mai. 2017.
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina
VAMOS AOS PRÓXIMOS PASSOS?
 
Determinação experimental da ordem da reação;
Determinação experimental da lei de velocidade de uma reação;
Tratamento de dados;
Influência da concentração dos reagentes na velocidade da reação.
AVANCE PARA FINALIZAR A APRESENTAÇÃO.
AULA 08: CINÉTICA QUÍMICA E ENZIMÁTICA
Físico-química aplicada a farmácia
AULA 01: NOME DA AULA
Disciplina