clase 2 bqe 2010
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La fórmula molecular de la glucosa es C6H12O6 . Los números másicos (pesos atómicos)
de los elementos constitutivos son C = 12, H = 1 y O = 16.a) Calcule el número de moles y moléculas que hay en 1,8 Kg de glucosa.b) ¿Cuántos gramos se necesitan para preparar 100 ml de una solución 0,05 mM ?
a) Número de moles en 1,8 Kg de glucosa
1 mol es la masa molecular (peso molecular) expresada en gramos.C6H12O6
12 H = 12 x 1 = 126 O = 6 x 16 = 96
6 C = 6 x 12 = 72
180
180 g = 1 mol de glucosa
Masa atómica (A)C = 12H = 1O = 16
Masa molecular (Peso molecular)
1,8 Kg de glucosa
= 1800 g = 10 moles de glucosa
= 6 x 1023 moléculas
= 10 x 6 x 1023 moléculas= 6 x 1024 moléculasb) Gramos de glucosa para 100 ml de solución 0.05 mM0.05 mM significa 0,05 milimoles en 1 litro de solución
1 mol = 180 g 1 milimol = 0,180 g 0.5 milimoles = 0,09 g0,009 g para 1 litro (1000 ml) para 100 ml 0,0009 g
0.05 milimoles = 0,009 g
2.- Calcule los gramos, el número de moles y el de moléculas, contenidos en 112 litros deCO2 en condiciones normales de T y P. Calcule además el número de átomos de carbonoy oxígeno contenidos en dicho volumen.
En condiciones normales, 1 mol de cualquier gas ocupa un volumen de 22,4 litros
22,4 litros 1 mol 112 litros X mol
X = 5 moles
Masa molecular del CO2
C = 12O = 16
C = 122O = 32
4444 g 1 mol X g 5 moles X = 220 g
= 6 x 1023 moléculas= 5 x 6 x 1023 moléculas= 30 x 1023 moléculas= 3 x 1024 moléculas
En 1 mol de CO2 hay 1 mol de átomo de C y 2 moles de átomo de O.En 5 moles de CO2 hay 5 moles de átomo de C y 10 moles de átomo de O.En 1 mol de átomo de C hay 6 x 1023 átomos de C, en 5 moles de átomo de C hay
En 1 mol de átomo de O hay 6 x 1023 átomos de O, en 10 moles de átomo de O hay5 x 6 x 1023 átomos de C (3 x 1024 átomos de C).
10 x 6 x 1023 átomos de O (6 x 1024 átomos de O).
H2O H+ + OH-
= K1 [ H2O ]v1
= K2 [H+] v2 [OH-]=v1 v2
=k1 [ H2O ] k2 [H+] [OH-]
= k1
k2
[H+] [OH-][ H2O ]
= k1
k2K’eq = [H
+] [OH-][ H2O ]
K’eq = [H+] [OH-][ H2O ]
[ H2O ] = 55,5 M
K’eq = [H+] [OH-][ 55,5 ]
K’eq = 1,8 x 10-16
1,8 x 10-16 [ 55,5 ]= 1,0 x 10-14
Kw = [H+] [OH-] 1,0 x 10-14=
[H+] [OH-] 1,0 x 10-14=
[H+]2 1,0 x 10-14=
[H+] 1,0 x 10-14=
[H+] [OH-] 10-7= = - log [H+] - log 10-7=
pH = 7 - log [OH-] - log 10-7=
pOH = 7
pH + pOH = 14
HA H+ + A-
=[H+][HA]
[A-]
[H+] = Ka [HA]
[A-]
Ka
- log [H+] = - log Ka - log [HA][A-]
pH = pKa + log [HA][A-]
Ecuación de Henderson-Hasselbach
D I P L O M A
EN CIENCIAS DE LA ACTIVIDAD FISICA
UNIVERSIDAD DE CHILE
Prof. BQ Jorge Soto Labbé FACULTAD
DE MEDICINA UNIVERSIDAD DE CHILE
2009
Definiciones básicas de la Termodinámica
Primera Ley de la Termodinámica
Procesos a presión constante: Entalpía (H)Segunda Ley de la Termodinámica
Energía libre (G) y espontaneidad de las reacciones químicas
Entropía (S)
Reacciones REDOX
Potenciales de reducción y energía libre
Compuestos ricos en energía: ATP
ATP y metabolismo energético
real o hipotética donde se realizan transferencias de Energía y/o Masa.Cantidad de materia definida limitada por una superficie cerrada,
temperatura
presión
volumen
energía
entalpía
energía libre
entropía
calor
trabajo
(TS ≠ TE )
V)número de moles
E = cambio en la E E = Efinal - Einicial
interna del sistema
E
H
GS
Ciencia que estudia las transferencias de
energía capacidad para realizar un trabajocalor
energía transferida entre dos cuerpos o sistemastrabajo
energía (calor y trabajo) que acompañana un cambio de estado en un sistema
1 g de H2O 1ºC
Caloría (cal) 1 cal = 4,184 joule1 joule = 1 x 107 erg
1 joule = 0,239 cal1 erg = 1 x 10-7 joule
PV = nRT
R = PV/nT
R = 0,082 atm x L /mol x ºK
R = 1,987 cal /mol x ºK
R = 8,315 J /mol x ºK
R = 1 atm x 22,4 L/1mol x 273 ºK
Atm x L Joule Caloría
Si los reaccionantes pasan a productos,
El estudio del intercambio de energía
permite predecir en qué sentido
En que medida ocurre el cambio, o sea,
y la cantidad de reaccionantes
una vez terminada la reacción, o sea,
entre un sistema y su medio ambiente
puede ocurrir el cambio químico.
o sea, si la reacción es espontánea o no.
las cantidades de productos que se obtienen
que quedan sin reaccionar,
cuando se alcanza el estado de equilibrio.
A B
A B
A B
procesos espontáneos
Eint = Q W
PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
ΣEint = 0
“La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma.”
“La energía total del universopermanece constante.”
Eint = Ef Ei
Eint = Q W
PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICAPVGASES
a V constante V = 0
Eint = QV
a P constante
Eint = QP PV QP = HH = entalpía
Eint = H PVH = Eint PV
LÍQUIDOS
a P constante V = 0
H = Eint H = QP
H = Eint nR
Variación de entalpía estándar de formación = Hºf
Variación de entalpía estándar de reacción = Hºr
P = 1 atm , T = 25 °C, concentración = 1 M
H°r = ΣΣH°°ff(P) - - ΣΣH°°ff(R)
Hºf Elementos = 0
Hºr < 0
Hºr > 0
REACCIÓN EXOTÉRMICA
REACCIÓN ENDOTÉRMICA
Hºf Compuestos ≠ 0
...este es el calor de combustióncombustión
Propano + O2 CO2 + H2O
C3H8 (g) + 5O2 (g) 3CO2 (g) + 4H2O (l)
Hºf Elementos = 0
Hºf O2 = 0 Hºf CO2
= – 94,05 Kcal
Hºf C3H8 = 24,83 Kcal
Hºf H2O = – 68,32 Kcal
H°r = ΣΣH°°ff(P) - - ΣΣH°°ff(R)
3H°f CO2 + 4H°f H2O – (H°fC3H8
+ 5H°f O2 )H°r =
3(– 94,05 Kcal) + 4(– 68,32 Kcal) – (24,83 Kcal + 5 x 0 Kcal)H°r =
– 580,26 KcalH°r =
Ley de Hess
C(grafito) + O2(g) = CO2 (g) Hºr = - 393,5 kJ
El cambio de energía calórica que acompaña a una reacciónquímica a volumen y presión constante (ΔH) es independientedel número y de la naturaleza de los estados intermedios.
C(grafito) + ½ O2(g) = CO(g) Hºr = - 110,5 kJ
CO(g) + ½ O2(g) = CO2 (g) Hºr = - 283,0 kJ
“En todos los procesos naturales la entropía del
G = H - TS
SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
universo aumenta.”
G = 0 = TSEquilibrio
qrev = TSS = qrev /T
S > qirrev /T
Ene
rgía
libr
eE
ntro
pía
tiempo
no equilibrio equilibrio
no equilibrio equilibrio
G < 0
S > 0
G = 0
S = 0
tiempo
SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
SEGUNDA LEY DE LA TERMODINÁMICA
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O
G = - 686.000 cal/mol
H = - 673.000 cal/mol
G = H - TS
TS = H - G
S = H - GT
S = -673.000 – (-686.000)298
S = + 44 cal/ºK
S = 13.000 298
S = + 44 cal/ºK
GG GºGº Gº’Gº’
ENERGÍA LIBRE DE GIBBS
aA + bB cC + dD
Q = [C]c [D]d [A]a [B]b
GG = GºGº + RT ln Q
GºGº = _ RT ln Keq
Gº’Gº’ = _ RT ln K’eq
[R y P]i = 1M, P = 1 atm, T = 298ºK, pH = 0
[R y P]i = 1M, P = 1 atm, T = 298ºK, pH = 7
K’eq = 1 Gº’ = 0
K’eq > 1 Gº’ < 0 NEGATIVO K’eq < 1 Gº’ > 0 POSITIVO
GG = 0 Q = Keq
REACCIONES ACOPLADAS
Glucosa + Pi Glucosa-6-P + H2O Gº’ = 13,8 kJ/mol
ATP + H2O ADP + Pi Gº’ = _ 30,5 kJ/mol
Glucosa + ATP Glucosa-6-P + ADP Gº’ = _ 16,7 kJ/mol
por los organismos vivos.
El flujo de electronesen las reacciones deoxidación-reducciónes responsable, directa o indirectamente, de todo el trabajo hecho
REACCIONES REDOX
AGENTE OXIDANTE
AGENTE REDUCTOR
e-
e- AGENTE OXIDANTE
REDUCCIÓNOXIDACIÓN
AGENTE REDUCTOR
e-
e-
AGENTE OXIDADO
AGENTE REDUCIDO
entrega electrones
recibe electrones
POTENCIALES DE REDUCCIÓNESTÁNDAR E0
’ ( 25°C y pH 7 )
½ O2 + 2H+ + 2 e- H2O
0,816 V
NAD+ + 2H+ + 2 e- NADH
- 0,320 V
2H+ + 2 e-
H2 (estándar a pH 0) 0,000 V
2H+ + 2 e- H2 (a pH 7) - 0,414 V
Fumarato2- + 2H+ + 2 e- Succinato2- 0,031 V
-Cetoglutarato + CO2 + 2H+ + 2 e- Isocitrato - 0,380 V
Citocromo a (Fe+3) + e- 0,290 VCitocromo a (Fe+2)
recibe electrones
CH3 – CH3
CH3 – CH2OH
CH3 – CHO
CH3 – COOH
CO2
H – C – C – HH H
H H
H – C – C – OHH H
H H
H – C – C
H HH
O
H – C – C
H OH
H
O
O = C = O
+1
+1
+1
-3
+1
+1-2
+1
-1
-2
+1
+1
-2
-2+1
+3
-2-2 +4
POTENCIALES DE REDUCCIÓN
de ede e- está relacionado con está relacionado con G°’.G°’.
El potencial de reducción estándar El potencial de reducción estándar E°’E°’ para la transferencia para la transferencia
G°’ = G°’ = _ n F n F E°’E°’
= 23.000 cal/V = 23.000 cal/V · mol
n = n° n = n° ee- transferidos transferidosF = constante Faraday = 96.485 J/VF = constante Faraday = 96.485 J/V · mol
G°’ = - RTlnKG°’ = - RTlnKeqeq = -2,3 RT log K = -2,3 RT log Keqeq
G°’ = -n F G°’ = -n F E°’E°’ = -2,3 RT log K= -2,3 RT log Keqeq
E°’E°’== 2,3 RT log K2,3 RT log KeqeqnFnF
Adenina
Ribosa
Adenosina
ESTRUCTURA DEL ATP
Fosfato
enlaces ricos en energía
(nucleósido)
Adenosina-trifosfato (ATP)(nucleótido)
(base nitrogenada)
(azúcar)
VALORES DE G°r DE HIDRÓLISIS
ATP
COMPUESTO PRODUCTOS G’ºr
ADP + Pi
(kJ/mol) (kcal/mol)
-30,5 -7,3
ADP AMP + Pi -32,8 -7,8Fosfocreatina Creatina + Pi -43,0 -10,3ATP AMP + Pi -45,6 -10,91,3-bisfosfoglicerato 3-fosfoglicerato + Pi -49,3 -11,8fosfoenolpiruvato piruvato + Pi -49,3 -11,8
glucosa-1-P glucosa + Pi -20,9 -5,0PPi 2Pi -19,2 -4,0fructosa-6-P fructosa + Pi -15,9 -3,8
glucosa-6-P glucosa + Pi -13,8 -3,3AMP adenosina + Pi -14,2 -3,4
glicerol-P glicerol + Pi -9,2 -2,2
Acetil-CoA Acetato + CoA -31,4 -7,5
FOSFORILACIÓN DE ADP POR FOSFOCREATINA
P-creatina + H2O creatina + Pi Gº’ = -43,1 kJ/mol
ADP + Pi ATP + H2O Gº’ = +30,4 kJ/mol
P-creatina + ADP creatina + ATP Gº’ = -12,7 kJ/mol
COOHCH2
CH3
NH2
HOHO
OP
NC
N COOHCH2
CH3
NH2
HOHO
OP
NC
N
REACCIONES EXOTÉRMICAS
REACCIONES ENDOTÉRMICAS
ATP
REACCIONES EXERGÓNICAS
REACCIONES ENDERGÓNICAS
DegradaciónHidratos de carbonoLípidosProteínas
CO2
H2ONH3
CATABOLISMO
SíntesisAzúcares PolisacáridosAcidos grasos TriacilglicerolesAminoácidos ProteínasNucleótidos Acidos nucleicos
ANABOLISMO
ATP
NADPH
ADP
NADP+
METABOLISMO