Bookshelf

reacțiile chimice se desfășoară prin stări de tranziție cu energie ridicată

toate reacțiile chimice se desfășoară prin unul sau mai mulți intermediari ai stării de tranziție al căror conținut de energie liberă este mai mare decât cel al reactanților sau al produselor. Pentru reactia simpla r(reactanti) p (produse), putem scrie

unde S este reacția intermediară cu cea mai mare energie liberă; K inkt este constanta de echilibru a reacțieir int. s, conversia reactantului în intermediarul de înaltă energie S; și v este constanta teratică pentru Conversia lui S în produsul P. relația energetică dintre reactanții inițiali și produsele unei reacții poate fi de obicei descrisă așa cum se arată în figura 2-27. Energia liberă de activationΔG‡ este egală cu diferența gratuit energybetween tranziție-starea intermediară S și reactivul R. Pentru că, în general, o cantitate foarte mare de energie pozitivă, doar o mică parte din moleculele reactantului vor fi dobândit în orice moment această energie liberă, iar rata totală a reacției va fi limitată de rata de formare a acesteia.

figura 2-27

modificări energetice ipotetice în conversia areactantului — să zicem, gliceraldehidă 3-fosfat(G3P) — la un produs — să zicem,fosfat de dihidroxiacetonă (DHAP) — în (mai mult…)

viteza V a reacției globale R Inktoks S va fi proporțională cuconstanta vitezei v și la numărul de molecule din starea de tranziție S,adică concentrația intermediarului stării de tranziție,:

dar din moment ce S este în echilibru cu R, reactantul, putem scrie

ca și în cazul tuturor constantelor de echilibru, k-ul și al-ul-ul-ul sunt corelate așa cum se arată în ecuația 2-10, decică

din această ecuație, se poate observa că scăderea energiei de activare — adică scăderea energiei libere a stării de tranziție de la hectolitru — conduce la o accelerare a vitezei globale de reacție V prin creșterea concentrației de S. o reducere a concentrației de la hectolitru de 1.36 kcal / molduce la o creștere de zece ori a concentrației de S și, astfel, o creștere de zece ori a rateireacția (vezi Tabelul 2-5). În mod similar, areducerea de 2,72 kcal/mol la un nivel de 0,70 kcal la un nivel de 100 de ori mai mare a vitezei de reacție. Astfel, modificările relativ mici ale lui hectar pot duce la schimbări mari în overallrate-ul reacției.

în unele reacții, anumite legături covalente sunt mutate într — o poziție tensionată în starea de tranziție, iar un aport de energie — energia de activare a energiei de la A la Z-este esențial pentru ca acest lucru să se întâmple. În alte reacții, formarea stării de tranziție implicăexcitația electronilor, care necesită, de asemenea, o intrare de energie; numai atunci electronii se pot împerechea, formând o legătură covalentă în produs. În alte reacții, moleculele au nevoie doar de suficientă energie pentru a depăși repulsia reciprocă a norilor lor de electroni pentru a se apropia suficient pentru a reacționa.

pentru a ilustra conceptul de stare de tranziție, considerăm din nou conversia gliceraldehidei 3-fosfat (G3P) în fosfat de dihidroxiacetonă (DHAP), care implică cel puțin o reacție intermediară (figura 2-28, sus). Ca forme intermediare, au loc următoarele evenimentesimultan: un proton este îndepărtat din carbonul 2 al G3P, un alt proton este donat oxigenului thealdehidă pe carbonul 1 și perechile de electroni se deplasează de la o legătură la alta. Energia de activare cerută de fiecare dintre aceste evenimente contribuie la energia generală de activare necesară pentru a forma acest intermediar de reacție, care apoi se rearanjează printr-o a doua stare de tranziție intermediară pentru a genera produsul final de reacție (figura 2-28, partea de jos). Fiecare etapă dintr-o astfel de reacție multiplă are propria sa energie de activare (a se vedea Figura2-27), dar pentru ca reacția generală să se desfășoare, trebuie să se realizeze cea mai mare energie de activare.

figura 2-28

conversia gliceraldehidei 3-fosfat (G3P) în fosfat de dihidroxiacetonă(DHAP) implică un intermediar. Două grupuri, o bază B-și un acid HA, sunt părți ale triosefosfateizomerazei, enzima care catalizează această reacție. Pentru a forma (mai mult…)

la temperatura camerei sau a corpului, energia cinetică medie, energia mișcării, a unei tipicemolecule este de aproximativ 1,5 kcal/mol. Deși multe molecule vor avea mai multă energie cinetică decât aceasta, energia cinetică a moleculelor care se ciocnesc este, în general, insuficientă pentru a furniza energia de activare necesară pentru a converti un reactant în starea de tranziție și, astfel, pentru a permite reacția aparticulară să continue. Fără un mecanism de accelerare a reacțiilor, celulele ar fi capabile să efectueze puține, dacă există, dintre reacțiile biochimice necesare pentru a susține viața.