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

CINETICA

Non è detto che un processo termodinamicamente favorito

avvenga in modo veloce. Affinché questo avvenga dovremo

intervenire su qualcosa che incida sulla velocità.

Dal diagramma dell’energia di un processo

termodinamicamente favorito ci aspetteremmo che esso

avvenga, ma pur essendo tale questo processo è lento

perché l’andamento dell’energia non è lineare dai reagenti

ai prodotti, ma è un andamento che prevede un valore

massimo dell’energia, che corrisponde ad uno stato del

sistema definito stato di transizione cioè uno stato del

BIOCHIMICA – LEZIONE 2 – 05-05-2016

sistema intermedio ai reagenti e ai prodotti, che contiene

molecole intermedie tra i reagenti e i prodotti. Le molecole

per reagire e trasformarsi devono urtare tra di loro. Il valore

massimo di energia è quella energia richiesta affinché le

molecole reagiscano. Affinché le molecole reagiscano è

necessario che esse urtino tra di loro con una certa

frequenza(numero di volte che le molecole si scontrano)

che dipende strettamente dall’energia cinetica (infatti per

muoversi hanno bisogno di un contenuto energetico).

Tuttavia le molecole non possono urtarsi casualmente,

occorre infatti che l’urto abbia un orientamento

adeguato(fattore sterico). La combinazione di questi tre

fattori incide sulla velocità della reazione.

Il fattore energetico è l’energia corrispondente al sistema

nello stato di transizione. L’energia associata allo stato di

transizione è chiamata energia di attivazione, corrisponde

alla differenza tra energia dello stato di transizione ed

energia dei reagenti, ed è l’energia da fornire al sistema

affinchè la reazione avvenga, non fornendo questa energia

pur essendo favorito essa non avviene. Esistono diversi

processi, ad esempio i processi ad uno stadio che

prevedono un unico stato di transizione, e processi a due

stadi.

Lo stato di transizione non è isolabile/stabile perché tende

ad un minimo di energia, mentre lo stato di transizione si

trova ad un massimo. Pertanto lo stato di transizione si

evolve verso un’energia più bassa(reagenti o prodotti).

In un processo a due stadi è possibile identificare una zona

del sistema che ha un’energia che corrisponde ad un

minimo(relativo), punto in cui l’energia ha un valore stabile

identificabile. In questo punto il sistema viene definito

intermedio di reazione, esso è una molecola che

corrisponde ad un minimo di energia che si forma nel

processo. Possiamo dunque definire più reazioni, una che

porta all’intermedio e una che porta ai prodotti.

Nella cellula il processo di degradazione avviene in più

stadi corrispondenti a diverse energie di attivazione.

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L’energia di attivazione si abbassa grazie alla catalisi

enzimatica.

ACIDI E BASI

Secondo la definizione di Bronsted-Lowry prevede che:

- Un acido è una molecola che in soluzione acquosa

+

cede ioni H . Cioè una molecola che in virtù della rottura

+

di un legame covalente polarizzato, cede ioni H

+¿ ¿

H O

−¿+ 3 ¿

A H O → A

+ 2

- Una base è una molecola che abbia un atomo

elettronegativo e contenga doppietti elettronici non

condivisi che in acqua generi un catione monovalente

più la formazione di uno ione ossidrile. Una base in

acqua determina un aumento degli ioni ossidrilici.

Accetta protoni

−¿ ¿

H

+¿+O ¿

B+ H O → B H

2

Tra i vari gruppi funzionali quello che ha il carattere più

acido è il composto in cui la differenza di elettronegatività

tra idrogeno ed eteroatomo è maggiore. Il legame O-H è

quello più acido perché la separazione di carica è maggiore

e tenderà più facilmente a dare una scissione eterolitica.

Tuttavia c’è differenza tra la differenza di elettronegatività

tra gli alcoli e gli acidi carbossilici.

La differenza sta nell’elettrofilia, essa infatti porta

all’attrazione degli elettroni di legame anche da parte