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:
C6 H12 O6+12 O2 6 CO2+6 H2 O
Dado: Glicose: Hf ^0=-1271 KJ / mol; dióxido de carbono: Hf ^0=-393,5 KJ / mol;
Considere que a diferença entre as condições padrões e 37^circ C (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 10 mmol / min L para cada litro de reação.

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:
C6H12O6 + 12,O2 6,CO2 + 6,H2O
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 ( Deçã). A fórmula para isso é:
De=ntes) çã
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 ( De) fornecidas:
  • Glicose ( C6H12O6): -1271,kJ/mol
  • Dióxido de carbono ( CO2): -393,5,kJ/mol
Faltou a entalpia de formação da água ( H2O), que geralmente é -285,8,kJ/mol. Vamos usar esse valor.

Passo 5

Agora, aplicamos a fórmula:
Deçã
Sabemos que a entalpia de formação do oxigênio ( O2) é zero porque é uma substância no estado padrão.

Passo 6

Substituindo os valores:
Deçã
Calculando cada parte:
  • Produtos:
    • 6 times (-393,5) = -2361,kJ
    • 6 times (-285,8) = -1714,8,kJ
    • Total dos produtos: -2361 - 1714,8 = -4075,8,kJ
  • Reagentes:
    • 1 times (-1271) = -1271,kJ
    • 12 times 0 = 0,kJ
    • Total dos reagentes: -1271,kJ
Então,
Deçã

Passo 7

Agora, sabemos que a reação libera 2804,8,kJ por mol de glicose consumido. Mas queremos saber a energia liberada por minuto por litro, dado que a taxa de consumo é de 10,mmol/minL.
Primeiro, vamos converter milimols para mols:
10,mmol = 0,010,mol

Passo 8

Agora, multiplicamos a entalpia por reação pela quantidade consumida por minuto:
Energia por minuto por litro = 0,010,mol/minL times (-2804,8,kJ/mol) = -28,048,kJ/minL

Resposta

A quantidade de energia liberada é aproximadamente 28,05,kJ por minuto para cada litro de reação.

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