FISICO QUIMICA TERMOQUIMICA DO ATP

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Tarefa: Termoquímica do ATP
1) Adenosina trifosfato (ATP) é a molécula responsável pela transferência de energia em todos os organismos. A transferência de energia ocorre quando o ATP reage com a água na presença de um catalisador biológico chamado enzima. A reação resultante forma difosfato de adenosina (ADP) e H3PO4:
                     enzima
 ATP + H20 (l)    -->     ADP + H3PO4
Como catalisador, a enzima participa na reação, mas não é consumido por ele.
O laboratório virtual contém soluções aquosas de ATP, assim como o catalisador para esta reação enzimática. Use o Laboratório Virtual para determinara entalpia desta reação. (Note que o ATP está numa solução aquosa, de modo que a adição de água não é necessária. Os componentes do lado esquerdo da reação química já são combinados nas soluções disponíveis, mas nada acontecerá sem a enzima. Assuma que o calor específico da solução de enzima é a mesma que a da água, 4,184 J / g °C).
RESPOSTA
É possível calcular a entalpia desta reação, calculando a quantidade de calor do sistema em pressão constante.
ΔH=Q
a) 100mL da solução com ATP a 0,1Mol + 100mL da solução com a enzima a 1 microM. (1microM = 1,0 x 10-6 M).
Sabendo - se que: 
Q= m × C × ΔT e tendo como calor específico (C) = 4,184 J/g.°C, calculou-se Q para a solução final. A partir dos dados experimentais obtidos, em um sistema isolado termicamente:
Temperatura inicial: 25 °C e temperatura final: 25, 25°C, portanto:
ΔT = (Tf − Ti) ⇒ (25,25°C − 25°C) = 0,25°C
Considerando a densidade da solução igual à da água, visto que é uma solução aquosa, 1,0 g/mL. Foi possível achar a massa:
d= m/v 
= 1g / 1ml 
= m/200ml 
= m= 200g
Q= m × C × ΔT
Q= 200g x 4,184J/g°C x 0,25°C
Q= 209,2J
Como ΔH= Q
ΔH = - 209,2J
b) 100mL da solução com ATP a 0,3Mol + 100mL da solução com a enzima a 1 microM. (1microM = 1,0 x 10-6 M).
Sabendo - se que: Q=m×C×ΔT e tendo como calor específico = 4,184 J/g.°C, calculou-se Q para a solução final. A partir dos dados experimentais obtidos, em um sistema isolado termicamente:
Temperatura inicial: 25 °C e temperatura final: 25, 75°C, portanto:
ΔT = (Tf − Ti) ⇒ (25,75C − 25°C) = 0,75° C
Considerando a densidade da solução igual à da água, visto que é uma solução aquosa, 1,0 g/mL. Foi possível achar a massa:
d= m/v 
= 1g / 1ml 
= m/200ml 
= m= 200g
Q= m × C × ΔT
Q= 200g x 4,184J/g°C x 0,75°C
Q= 627,6J
Como ΔH= Q, em pressão constante
ΔH= - 627,6J
2) Usando a informação na tabela abaixo, calcular a entalpia de reação, tendo em conta a quebra ligação e formação de ligação. As fórmulas químicas para a reação são mostradas abaixo.
RESPOSTA 
Para a formação de ADP a partir do ATP, foi necessária a quebra da ligação O-P, e a quebra da ligação O-H na molécula de água, portanto a energia envolvida nos reagentes foi absorvida: 
355+ 460 = 815 KJ/mol
A energia envolvida para a formação dos produtos foi liberada e refere-se a ligação feite entre O-P, que havia ficado livre: -355KJ/mol.
ΔH= H (produtos) – H ( reagentes)
ΔH= -355 – (+815)
ΔH= -1170KJ/mol
3) Podemos assumir que as energias de ligação são as mesmas para as ligações OH nos reagentes e produtos. Com base em seus resultados experimentais, o que você pode dizer sobre a diferença da força de ligação para a ligação P-O dos reagentes e produtos?
RESPOSTA: 
Alguns fatores contribuem para diferenças entre as energias de ligações entre mesmos átomos em diferentes moléculas. Quanto maior for a energia de ligação, mais estável será a ligação, portanto o ATP apresenta maior instabilidade com relação ao ADP. Também quanto maior for a ordem de ligação, isto é, quanto maior for a densidade eletrônica na região situada entre dois átomos ligados numa molécula, maior é o valor da energia de ligação, entretanto ambas as moléculas (ATP e ADP) apresentam ligações simples, logo esse fator não exerce influência para a energia de ligação. Por fim, quanto maior for o comprimento de uma ligação química entre dois átomos, isto é, quanto mais distantes estiverem dois átomos ligados, menor é a energia da ligação, logo as eletronegatividades dos átomos envolvidos têm influência sobre a energia de ligação, visto que os átomos de P exercem forças repulsivas entre si, portanto a energia de ligação entre O – P para ATP é me menor que no ADP.
4) Quando um livro de biologia diz que "A energia é armazenada em ATP", como é que esta energia é armazenada? Por favor, discutir. (Pode ser bom conversar isso com seus colegas, antes de elaborar a resposta). 
RESPOSTA:
Para a formação de uma ligação sempre há a liberação de energia, processo exotérmico, portanto quando há a formação de ADP a partir de um ATP a formação de uma ligação no grupo fosfato, altamente energético, libera mais energia do que a absorção na quebra das ligações presentes entre os átomos das moléculas de ATP e água. Dessa forma, a reação global acaba se tornando exotérmica.
REFERÊNCIAS
ATKINS, P. W.; JONES, Loretta. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 3.ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.
<https://pt.wikipedia.org/wiki/Trifosfato_de_adenosina>. Acesso em: 14 jun.2017.