Enunciado

Reações acopladas são utilizadas por organismos para fazer funcionar processos bioquímicos importantes. As reações químicas podem ser acopladas para formar uma rede de reações. A energia livre de Gibbs total da rede é a soma das energias livres de Gibbs de cada reação da rede. Assim, por exemplo, ATP é a molécula que armazena e libera energia para disparar reações químicas vitais que não são espontâneas em nosso organismo. A geração de STP a partir de ADP, porém, não é espontânea e deve estar acoplada a uma reação espontânea. Este processo é chamado de fosforilação oxidativa e inclui as seguintes reações:

(1)   AD P 3- aq +  HP O 4 2- aq   +   H + aq  →  AT P 4- aq + H 2 O l        AG= +30 , 5   k J

( 2 )  NADH aq    →   NA D + aq  +  H + aq  + 2  e -        AG= -158,3  kJ

(3 )   1 2 O 2 g  + 2 H + aq  +  2 e -  →   H 2 O l        AG= -61 , 9   k J

(As energias livres de Gibbs são para pH = 7, porém as demais condições são padrão.) Que quantidade (em mols) de ATP seria formada se toda a energia livre de Gibbs liberada na oxidação de 3,00 mols de NADH fosse usada para gerar ATP?

Passo 1

O autor quer que o discente utilize as equações dadas e encontre uma relação na formação do ATP, para desta maneira encontrar a quantidade do elemento.

Passo 2

  • Primeiramente dadas as equações, devemos encontrar a equação de oxidação do NADH, esta pode ser encontrada adicionando, ou seja somando a equação 3 e 2, lembrar que elementos igualitários nesse tipo de contexto são cancelados, assim a equação de oxidação é esta:
  •   NADH aq   +      1 2 O 2 g   +  H + aq  +     H 2 O l           AG= -220 , 2   kJ

  • Como o aluno esta avaliando a formação para 3 mols de NADH, podemos multiplicar a equação total por 3;
  •    3 NADH aq  +    3 2 O 2 g   +  3 H + aq   →    3 NA D + aq  +    3 H 2 O l           AG= -660 , 6   kJ

  • Assim a energia livre utilizada para 3,00 mols de NADH é -660,6 kJ

Passo 3

Baseado no resultado obtido anteriormente, podemos constatar que, já que +30 kJ é a energia livre utilizada para a formação de 1 mol de ATP, só basta descobrir qual a quantidade de ATP que será formado com 660,6 kJ.

660,6   k J   .   1 m o l 30.5   k J = 21.7   m o l

Resposta

21.7 mols

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