Estudo de caso - Fisico Quimica

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Estudo de Caso-Físico Química 
Um processo ocorre espontaneamente, sem adição de energia, se ele aumentar a entropia do universo como um todo - essa é a Segunda lei da Termodinâmica. Essa é uma ideia bastante abstrata e de difícil aplicação. Basicamente, se torna necessário algum tipo de métrica que prenda os efeitos de uma reação na entropia do universo, incluindo a reação do sistema e seus arredores. Favoravelmente, ambos os fatores estão contemplados em um apropriado valor chamado de energia livre de Gibbs.
A energia livre de Gibbs (G) de um sistema é a medida da quantidade de energia utilizável (energia que pode realizar trabalhos) naquele sistema. A mudança na energia livre de Gibbs durante uma reação fornece informação útil sobre a energética e espontaneidade da ação (se pode acontecer sem adicionar energia).
Em outras palavras, ΔG é a alteração de energia livre de um sistema quando este vai de um estado inicial, como, por exemplo, todos são reagentes, a um outro estado, final, por exemplo, todos são produtos. Este valor nos indica a energia máxima aproveitável liberada (ou absorvida) neste processo do estado inicial para o final. Além disso, seu sinal (de positivo ou negativo) nos diz se a reação vai ocorrer espontaneamente, ou seja, sem adição de energia.
 
Um exemplo de processo espontâneo é o processo de glicólise, em que a conversão da glicose (Glu) para formar glicose-6-fosfato (G6P) requer que o ATP esteja presente como descrito pela seguinte equação:
Glu  + ATP → G6P  +  ADP      ∆G0 =-17kJ   ( 298K)
Neste processo, o ATP torna-se resumido pela seguinte equação:
ATP  →  ADP   ∆G0 = -30 kJ   ( 298K)
 
Determine a mudança de energia livre padrão para a reação a seguir e explique por que o ATP é necessário para impulsionar esse processo:
Glu →G6P     ∆G0= ?   ( 298K)
Resposta
A energia livre de Gibbs que prevê a espontaneidade de uma reação química, tendo como base para ser calculada três grandezas: entalpia, entropia e temperatura. Na qual a entalpia é uma propriedade termodinâmica que estuda a liberação ou absorção de energia em uma reação. Já a entropia estuda a ordem de um sistema, ou seja, apresenta a ideia de um sistema organizado ou desorganizado. A energia livre de Gibbs é, então, a energia medida que um sistema utiliza para realizar trabalho.
      A equação  Glu  → G6P     ∆G0 =+13kJ é uma equação não espontânea pois apresenta um  ∆G positivo. As reações com ∆G positivo precisam de entrada de energia para acontecer, essa, por sua vez, ocorre com o consumo de ATP para que o sistema realize trabalho.
Referências bibliográficas:
PEIXOTO, Juliana Luna Bilheiro. Físico-Química. Apostila da IES Uningá. Acesso em: 10 de agosto de 2021.
Khan Academy. Energia livre. Disponível em: https://pt.khanacademy.org/science/biology/energy-and-enzymes/free-energy-tutorial/a/gibbs-free-energy. Acesso em: 10 de agosto de 2021.