Energia

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Os químicos noruegueses Guldberg e Waage estabeleceram entre 1864 e 1879 a relação entre a rapidez de uma reação e a massa das substâncias reagentes:
LEI DE AÇÃO DAS MASSAS:
A rapidez de uma reação química em um dado tempo é proporcional a concentração dos reagentes presentes neste tempo.
Concentração molar (mols/L).
É preciso notar que a lei se refere a concentrações moleculares e não às quantidades totais — tem que levar em conta o volume.
A velocidade de uma reação química representa o número de moléculas que são transformadas por unidade de tempo (por segundo ou minuto). Tal velocidade é melhor expressa por medidas de aparecimento do(s) produto(s) da reação.
v  [reagentes]
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v (produtos / min)
Reagente (mols de A ou B por L)
k pode ser idealizado como o coeficiente angular de cada uma das retas ao lado pois a equação da função que as definem é y = a.x, que é a equação da reta.
vA = ka [A]
vB = kb [B]
A
B
Note-se que se [A] é igual a [B] as velocidades serão diferentes (vA > vB), visto que ka > kb , 
mas se [B] >> [A], então vB > vA.
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A
k 1
C + D
vf = k 1 [A]
k 1
A
C
+
 D
k 2
é uma constante de velocidade de segunda ordem. Porque dobrando [C] dobra vr . Dobrando [D] dobra vr . Dobrando ambos, [C] e [D], aumenta a vr quatro vezes.
é uma constante de proporcionalidade ou constante de velocidade específica (de primeira ordem porque vf só depende da concentração de uma única substância – A, elevada a potência um).
k 2
vr = k 2 [C] [D]
Constantes de velocidade específica
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[C]
[D]
[C]
[D]
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Constantes de Equilíbrio
A + B
k 1
k -1
Keq = 
__________
[C] [D]
[A] [B]
k1
____
k -1
[C] [D]
[A] [B]
Esta razão é definida como uma
Ou:
=
constante de equilíbrio:
Quando as concentrações de A, B, C e D não mais mudarem, o sistema estará em equilíbrio: vf = vr
Ou: k 1 [A] [B] = k -1 [C] [D]
______
C + D
vf C e D = k 1 [A] [B]
C + D
A + B
vfA e B = k -1 [C] [D]
Produto das concentrações dos produtos
Produto das concentrações dos reagentes
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A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO INDICA
Alto valor da Keq
Baixo valor da Keq
Até atingir o equilíbrio a reação produz, comparativamente, quantidades elevadas de produtos
Até atingir o equilíbrio a reação produz, comparativamente, quantidades baixas de produtos
A Keq é uma indicação da afinidade química dos reagentes
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A + B + Enz
Enz + C + D
Então a expressão da Keq, será:
Keq =
[C] [D] [Enz]
[A] [B] [Enz]
=
[C] [D]
[A] [B]
Logo, as enzimas não alteram o equilíbrio das reações que catalisam. 
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Energia
Do grego: en , dentro + ergon, ação, trabalho, efeito.
Ergofobia =
horror ao trabalho
Ergasiomania = desejo patológico de trabalhar permanentemente
Energia potencial -
Energia cinética -
Energia potencial é energia armazenada, energia não associada com movimento.
Ex.: Energia armazenada em uma pilha (que pode fornecer energia elétrica quando conectada a um aparelho), energia dos alimentos (que será usada num organismo quando de seu metabolismo), energia na água do topo de uma cachoeira (que, ao vir abaixo, pode transformar-se em energia cinética e fornecer energia mecânica). 
Energia cinética é a energia do movimento, ou seja, energia que está fazendo algo neste momento. 
Ex.: Energia térmica obtida de madeira queimando, a energia luminosa de uma lâmpada incandescente, a energia mecânica de um motor, a energia atômica produzida em um reator nuclear.
Existem duas categorias de energia:
Todos os processos que ocorrem no universo estão submetidos às três leis básicas da termodinâmica
1ª Lei – Energia não pode ser criada ou destruída.
Em qualquer dado processo uma forma de energia pode ser transformada em outra, mas a energia total permanece constante.
Todos os processos naturais ocorrem na direção que leva a um nível mínimo de energia potencial, isto é, em direção ao equilíbrio. A entropia do universo aumenta constantemente.
2ª Lei –
Reações espontâneas liberam energia à medida em que acontecem em direção ao equilíbrio e – teoricamente -- tal energia pode ser transformada em trabalho.
Em todas estas reações espontâneas a energia é conservada; o calor perdido por um corpo é ganho pelo corpo mais frio. Entretanto, algo é perdido – este algo é a capacidade ou potencial para fazer trabalho (para transferir ainda mais energia). A energia é distribuída de um modo qualitativamente diferente depois de uma reação espontânea.
Entropia, de símbolo S, é uma medida da aleatoriedade (sujeito ao acaso, ao randômico, à incerteza) e da desorganização da energia e da matéria em um sistema.
3ª Lei -
À temperatura de zero absoluto (graus K) -- em que todo o movimento ao acaso cessa -- a entropia de um cristal de qualquer substância vale zero, isto é, todos os átomos estão ordenados ao máximo.
Medidas de energia:
O calor é a forma mais comum de energia; muitas outras formas de energia podem ser convertidas em energia térmica. A unidade de energia térmica é a caloria (cal).
1 cal é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 g de H2O em 1 K ou 1 ℃. Existe a kcal, ou grande caloria (Cal), em que são listados os valores calóricos dos alimentos. 
Outra unidade de calor é o joule (J); 1 cal é igual a 4,18 J.
TRABALHO
(Com o qual alteramos nosso ambiente para produzir conforto)
ENERGIA DE ALIMENTOS - ENERGIA DA EXCRETA
G – Energia Livre de Gibbs
É a quantidade de energia útil (efetivamente capaz de produzir trabalho)
∆G = Σ Gprodutos – Σ Greagentes
A energia liberada ou utilizada numa reação química representa a diferença entre o conteúdo de energia de produtos e reagentes.
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A 
B + 15 kcal
Para que A dê origem a B mais uma quantidade de energia, o conteúdo de energia livre de A tem de ser maior que o conteúdo de energia livre de B.
G
= (algum valor de GB) - (algum valor - maior - de GA)
G
= valor negativo
= - 15 kcal
Por causa da definição de G, reações exergônicas têm valores negativos de G, enquanto as reações endergônicas têm valores positivos de G.
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Figure 1-9a
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(a). A razão [P] / [S] no início da reação é menor que a razão no equilíbrio.
(b). A razão [P] / [S] é igual a razão do equilíbrio.
A reação avançará “espontaneamente” de S para P (caso seja aberta a torneira).
[P] / [S] = Keq . Não há mais produção de trabalho.
Relação entre G e a razão [P] / [S]
Consideremos a reação S  P em que S é o reagente ou substrato (de uma enzima) e P é o produto. Qual a relação entre a quantidade de energia liberada e as concentrações de S e P?
(c). A razão [P] / [S] é maior do que no equilíbrio. A reação avançará “espontaneamente” na direção P  S (caso a torneira seja aberta).
G = - 2,3 R T log Keq + 2,3 R T log 
Variação da energia livre de Gibbs padrão, o Go 
[P1]a [P2]b. . .
[S1]c [S2]d . . .
Os físico-químicos catalogam e comparam os valores de G quando as concentrações dos reagentes e produtos são mantidas nas concentrações de equilíbrio dinâmico (steady-state) de 1 M; o Go.
G = - 2,3 R T log Keq + 2,3 R T log 
1 x 1
1 x 1
Como log 1 = 0 , vem:
Go = - 2,3 R T log Keq
Assim, podemos escrever:
Note-se que se [P1]a , [P2]b, [S1]c e [S2]d forem as concentrações do equilíbrio significa que o ΔG vale zero.
G = - 2,3 R T log Keq + 2,3 R T log 
Variação da energia livre de Gibbs padrão, o Go 
[P1]a [P2]b. . .
[S1]c [S2]d . . .
Não é possível saber quanto de energia uma reação de fato produz ou consome ao ocorrer nos corpos vivos. Então, os valores de G são comparados em um estado padrão, já que nas células as reações são mantidas fora do equilíbrio. 
Os físico-químicos catalogam e comparam os valores de G quando as concentrações dos reagentes e produtos são mantidas a concentrações de steady-state de 1 M -- o Go.
G = - 2,3 R T log Keq + 2,3 R T log 
1 x 1
1 x 1
Como log 1 = 0 , vem:
Go = - 2,3 R T log Keq
Assim, podemos escrever:
A + B
C
+ D
No equilíbrio ΔG é zero, então:
As mudanças na energia livre determinam a direção e o estado de equilíbrio das reações químicas
ΔGo negativo significa que Keq é > 1 (logaritmo de um número maior que 1 é positivo). Neste caso as concentrações de produtos presentes no equilíbrio são maiores que as de reagentes.
ΔGo positivo significa que Keq é < 1 (logaritmo de um número menor que 1 é negativo). Neste caso as concentrações de reagentes no equilíbrio são maiores que as de produtos.
ΔG’o é o ΔG padrão que é medido quando as concentrações de produtos e reagentes são um molar, em pH 7,0.
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Figure 1-9b