O processo de respiração de E. coli para a produção de enzima, consome Glicose gerando dióxido de carbono, água e energia de acordo com as equações abaixo:
Dado: Glicose:
; dióxido de carbono:
;
Considere que a diferença entre as condições padrões e
(temperatura de crescimento da E. coli) seja insignificante e que toda a energia gerada na reação esteja na forma de calor. Determine a quantidade de energia liberada por unidade de tempo para um consumo de glicose de
para cada litro de reação.
Considere que a diferença entre as condições padrões e
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você tem um exercício sobre o processo de respiração da bactéria E. coli e quer descobrir quanta energia é liberada por litro de reação por minuto quando ela consome glicose. O conteúdo envolve termodinâmica química, especialmente o cálculo da entalpia de reação usando entalpias de formação. Vamos precisar das fórmulas químicas, das entalpias de formação dos reagentes e produtos, e saber como aplicar essas informações para encontrar a energia liberada.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar a reação química dada:
Essa é a reação de respiração celular da E. coli, onde a glicose reage com o oxigênio para formar dióxido de carbono, água e liberar energia.
Passo 3
Agora, precisamos calcular a entalpia da reação (
). A fórmula para isso é:
Isso significa que somamos todas as entalpias de formação dos produtos e subtraímos a soma das entalpias de formação dos reagentes.
Passo 4
Vamos listar as entalpias de formação (
) fornecidas:
- Glicose (
): - Dióxido de carbono (
):
Faltou a entalpia de formação da água (
), que geralmente é
. Vamos usar esse valor.
Passo 5
Agora, aplicamos a fórmula:
Sabemos que a entalpia de formação do oxigênio (
) é zero porque é uma substância no estado padrão.
Passo 6
Substituindo os valores:
Calculando cada parte:
-
Produtos:
-
-
- Total dos produtos:
-
-
Reagentes:
-
-
- Total dos reagentes:
-
Então,
Passo 7
Agora, sabemos que a reação libera
por mol de glicose consumido. Mas queremos saber a energia liberada por minuto por litro, dado que a taxa de consumo é de
.
Primeiro, vamos converter milimols para mols:
Passo 8
Agora, multiplicamos a entalpia por reação pela quantidade consumida por minuto:
Resposta
A quantidade de energia liberada é aproximadamente
por minuto para cada litro de reação.