Energia libera di Gibbs - potenziale normale di riduzione - definizione di energia di attivazione - stato di transizione - intermedio di reazione - acidi e basi

Biochimica – Lezione 2 – 05-05-2016

Energia libera di Gibbs e processi esoergonici/endoergonici

Per classificare i processi esoergonici ed endoergonici si parla dell’energia libera di Gibbs. In generale i valori di G vengono calcolati nelle cosiddette condizioni normali indicate con G°: temperatura 25°C, pressione 1 atm, concentrazione 1 mol. A livello fisiologico molti valori subiscono delle variazioni perché le condizioni fisiologiche sono diverse da quelle normali.

In generale si può associare ad ogni composto un valore di formazione (energia di formazione del composto). È ΔG l’energia che viene consumata o prodotta nel processo di formazione di quel prodotto a partire dagli elementi che lo costituiscono. Questa può essere calcolata sottraendo alla somma ΔG dell’energia di formazione dei prodotti, la somma dell’energia di formazione dei reagenti. Nel caso di una reazione esoergonica, ΔG < 0.

Potenziale normale di riduzione

Il potenziale normale di riduzione (V) misura la tendenza della soluzione elettrolitica a perdere o acquisire elettroni. Una soluzione con un potenziale di riduzione maggiore tenderà a guadagnare elettroni a discapito delle nuove specie, cioè sarà ridotta ossidando le nuove specie, mentre una soluzione con un potenziale di riduzione minore tenderà a perdere elettroni, cioè sarà ossidata riducendo nuove specie.

È l’energia associata ad un processo di riduzione specifica. In questa reazione un reagente acquista degli elettroni e simultaneamente diminuisce il suo numero di ossidazione generando una specie ridotta. È il lavoro elettrico necessario per trasferire elettroni da una specie ad un'altra. Non è possibile infatti avere una riduzione senza una ossidazione. I potenziali normali di riduzione vengono calcolati considerando un elemento di riferimento. La reazione di riferimento è la riduzione dell’idrogeno.

Tabelle dei potenziali redox

In generale nelle tabelle relative ai potenziali redox si parte da valori negativi per andare verso valori più positivi.

• Zn²⁺ + 2e^- = Zn, E° = -0,7 V
• Cu²⁺ + 2e^- = Cu, E° = +0,1 V

Da queste relazioni notiamo che per due reazioni di riduzione differenti abbiamo due valori di energia (E) differenti. Nel caso dello zinco è negativo, mentre nel rame positivo. Avremo dunque due reazioni termodinamicamente differenti.

Conclusione

La differenza di potenziale normale di riduzione non è altro che l’energia libera di Gibbs nel caso dei processi di ossido-riduzione.