Questão 09. Durante exercícios físicos, as gorduras reagem com a água para gerar os ácidos graxos. Estes então reagem com oxigênio (
) gasoso para gerar água líquida e dióxido de carbono gasoso, esta reação libera energia para o organismo. Um ácido graxo típico é o ácido láurico,
, que tem o mesmo número de átomos de carbono do carboidrato sacarose,
. Dados: Massas molares
:
.
a) Considerando que a sacarose reaja com o oxigênio de maneira similar ao ácido láurico, escreva equações químicas para a oxidação da sacarose e do ácido láurico.
b) Determine a massa de sacarose necessária para produzir a mesma energia gerada na oxidação de
de ácido láurico. Para isso, considere os dados apresentados no quadro abaixo.
Composto
c) A partir dos dados obtidos no item anterior (b), por que é mais eficiente armazenar energia na forma de gordura do que na forma de carboidratos?
a) Considerando que a sacarose reaja com o oxigênio de maneira similar ao ácido láurico, escreva equações químicas para a oxidação da sacarose e do ácido láurico.
b) Determine a massa de sacarose necessária para produzir a mesma energia gerada na oxidação de
| Composto |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Passo 1
O enunciado pede três coisas:
- (a) Escrever as equações químicas balanceadas da oxidação (combustão) da sacarose e do ácido láurico.
- (b) Determinar a massa de sacarose necessária para liberar a mesma energia que é gerada na oxidação de
de ácido láurico, usando os valores de entalpia padrão de formação fornecidos na tabela. - (c) Explicar por que armazenar energia como gordura é mais eficiente do que como carboidratos, a partir dos dados do item (b).
Informações relevantes dadas no enunciado (vou listar exatamente como estão):
- Fórmulas: ácido láurico
e sacarose . - Entalpias padrão de formação (em
):
- Massas atômicas (em
): , , . - A massa de ácido láurico que será queimada:
.
Passo 2
Primeiro vamos identificar claramente as fórmulas moleculares e contar átomos (isso é importante para balancear as equações).
-
A fórmula escrita
significa: - Carbonos:
(do ) (dos ) (do ) . - Hidrogênios:
(do ) (dos ) (do ) . - Oxigênios:
(do grupo ).
Portanto a fórmula condensada é.
- Carbonos:
-
A sacarose já está dada:
.
Vou usar essas fórmulas para montar as reações de combustão.
Passo 3
Regra prática para combustão completa (oxidar totalmente C e H para
e
):
Para uma molécula
, a combustão balanceada geral é
Explico rapidamente de onde vem essa expressão:
- Cada carbono vira
(um C consume uma molécula de com 2 oxigênios). - Cada par de hidrogênios vira uma molécula de
(logo são necessárias moléculas de água). - A quantidade de
necessária é a soma dos oxigênios que aparecem nos produtos (contando os átomos de oxigênio já presentes no reagente) dividida por 2 (pois cada tem 2 átomos de oxigênio). O resultado da fórmula vem desse balanço.
Passo 4
Aplicando a regra ao ácido láurico
:
-
, , . - Coeficiente de
: . - Produtos:
e .
Portanto a equação balanceada é
Verifique contagem de átomos: C:
; H:
; O:
no reagente e
nos produtos — tudo fechado.
Passo 5
Aplicando ao sacarose
:
-
, , . - Coeficiente de
: . - Produtos:
e .
Equação balanceada:
Verificação: C:
; H:
; O:
no reagente e
nos produtos — ótimo.
Passo 6
Agora vamos calcular as entalpias de reação. Fórmula útil (usando entalpias padrão de formação
):
onde
são os coeficientes estequiométricos. Observação:
pois é a forma padrão do elemento.
Vou aplicar isso separadamente para cada combustão.
Passo 7
Entalpia da combustão do ácido láurico (
) por mol:
Produtos:
Soma dos produtos:
Reagentes:
Logo
Interpretação: cada mol de ácido láurico queimado libera
(valor negativo indica liberação de energia).
Passo 8
Entalpia da combustão da sacarose (
) por mol:
Produtos:
Soma dos produtos:
Reagentes:
Logo
Ou seja, cada mol de sacarose queimado libera
.
Passo 9
Precisamos agora converter para energia por grama, então calculamos massas molares com as massas atômicas fornecidas.
Massa molar do ácido láurico
:
Cálculo:
Soma:
Massa molar da sacarose
:
Cálculo:
Soma:
Passo 10
Energia liberada por grama (valor absoluto, kJ por grama):
- Ácido láurico:
(ou seja, cada grama de ácido láurico libera aproximadamente
).
- Sacarose:
(ou seja, cada grama de sacarose libera aproximadamente
).
Passo 11
Energia liberada pela queima de
de ácido láurico:
Passo 12
Massa de sacarose necessária para liberar a mesma energia
:
Passo 13
Interpretação e resposta para (c): por que gordura é mais eficiente?
-
Comparando os números que obtivemos: ácido láurico libera
enquanto a sacarose libera . Assim, a gordura libera cerca de vezes mais energia por grama do que a sacarose. Isso explica por que, para obter a mesma energia de de ácido graxo, seriam necessários cerca de de sacarose. -
Razões químicas e fisiológicas fáceis de entender:
- Quimicamente, gorduras são mais “reduzidas”: têm mais ligações C–H e menos oxigênio por átomo de carbono do que carboidratos. A oxidação de ligações C–H libera energia; como há mais dessas ligações nas gorduras, cada grama contém mais energia armazenada.
- Em termos de armazenamento corporal, carboidratos (glicogênio) são armazenados com muita água ligada (cada grama de glicogênio traz consigo vários gramas de água), então a densidade energética prática dos carboidratos no corpo é ainda menor. Gorduras são hidrofóbicas e são armazenadas praticamente sem água, oferecendo maior energia por massa efetivamente armazenada.
- Portanto, por grama e por volume, gorduras são uma forma de armazenamento energético mais densa e eficiente do que carboidratos.
Força aí — agora você tem as equações, os cálculos passo a passo e a intuição química para justificar por que gordura armazena mais energia que carboidrato. Boa sorte na prova!
Resposta
a)
\n
b) de sacarose.
c) Porque gorduras são quimicamente mais reduzidas (mais ligações C–H e menos O por C), liberando mais energia por grama; além disso, carboidratos são armazenados com água, reduzindo sua densidade energética efetiva.
b)
c) Porque gorduras são quimicamente mais reduzidas (mais ligações C–H e menos O por C), liberando mais energia por grama; além disso, carboidratos são armazenados com água, reduzindo sua densidade energética efetiva.