Processos químicos que são desencadeados por fótons também podem ser entendidos utilizando os conceitos cinéticos apresentados neste capítulo. Um exemplo é a química da visão. O mecanismo da visão atualmente aceito envolve um composto chamado rodopsina, formado de uma molécula de proteína (opsina) ligada a uma molécula de um polieno colorido, chamado cis-retinal. (Cis-retinal está relacionado quimicamente a uma classe de moléculas chamadas carotenos, que são compostos bastante coloridos, responsáveis pela cor de cenouras e tomates. Comer cenouras ajuda a visão, principalmente com luz fraca.) O processo da visão começa quando cis-retinal absorve
um fóton e isomeriza uma de suas duplas ligações formando trans-retinal:
A reação é energeticamente favorecida; a energia do fóton é, aparentemente, necessária apenas para superar a barreira de energia de ativação.
(a) O fóton menos energético que pode ser considerado como luz visível tem um comprimento de onda de 750 nm . Qual é a energia de ativação para a reação de isomerização?
(b) Se a constante de velocidade, a 37^circ C, for 3 times 10^11s^-1, qual será o valor do fator pré-exponencial para essa reação?
(c) O icefish é um peixe antártico que vive em águals do hemisfério sul que podem atingir -2^circ C. Admitindia que este processo químico é o mesmo no olho desserie peixe, qual será o valor de k a essa temperatura?
Passo 1
O enunciado descreve a isomerização fotoinduzida
cis-retinalxrightarrowhnutrans-retinal
que é termodinamicamente favorecida, mas requer um fóton de energia igual à barreira de ativação Ea. Vamos usar:
– Equação de Planck–Einstein para energia de fóton.
– Relação de Arrhenius para obter A e depois k em outra temperatura.
Passo 2
A energia de ativação por mol é dada por
Ea = NAh,clambda
Tomando h=6,626times10^-34,J,s, c=3,00times10^8,m/s, lambda=750,nm=7,50times10^-7,m e NA=6,022times10^23,mol^-1, temos