Termodinámica
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Termodinámica Termodinámica Presentation Transcript

  • Unidad IIALL YOU NEED TO KNOW BY BR. CARLOS PEDROZA
  • Universidad Central de Venezuela Facultad de Medicina Escuela “José María Vargas” Cátedra de BioquímicaTERMODINÁMICA Br. Carlos Pedroza
  • TermodinámicaALL YOU NEED TO KNOW BY BR. CARLOS PEDROZA
  • Conceptos Básicos En términos físicos,ENERGÍA Capacidad de un sistema para realizar trabajoTRABAJO W=F.d Es la energía, presente en todo tipo deCALOR materia, que se produce por el movimiento de los átomos y las moléculas. Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • ¿Por qué es importante este tema? Concepto de Termodinámica• Es un área de la física que estudia los procesos deintercambio, transformación y circulación de la energía enlos procesos naturales y de origen humano. Bioenergética• Especialidad de la termodinámica que estudia de formacuantitativa las transducciones de la energía en losorganismos vivos y los mecanismos mediante los cuales losestos adquieren, almacenan, utilizan y liberan la energía. Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • ¿Por qué es importante este tema? Metabolismo• Conjunto de todos los procesos químicos y físicosparticipantes en: ▪La producción y consumo de energía a partir de fuentes exógenas y endógenas. ▪La síntesis y degradación de componentes tisulares estructurales y funcionales. ▪La eliminación de los productos de desecho. Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • ¿Por qué es importante este tema? Polímeros Proteínas, Ácidos Nucleicos, Procesos Catabólicos Polisacáridos, Lípidos Monómeros Aminoácidos, Nucleótidos, Procesos Anabólicos Monosacáridos, Ácidos GrasosCatabolismo Anabolismo Intermediarios Piruvato, Acetil-CoA, Glucosa-6-P Moléculas sencillas CO2, NH3, H2O Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Más conceptos básicos Parte del universo queSISTEMA se aisla para su estudio Parte del Universo queENTORNO no es puesta en estudioUNIVERSO Sistema + Entorno Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Más conceptos básicos Aquel estado en que las propiedades macroscópicasESTADOS DEEQUILIBRIO del sistema están bien definidas y no cambian con el tiempoFUNCIÓN DE ESTADOTERMODINÁMICAVARIABLES Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Más conceptos básicos Aquel estado en que las Glucosa Glicólisis propiedades macroscópicasESTADOS DEEQUILIBRIO del sistema están bien Descarboxilación definidas y no cambian con el Ciclo de Krebs oxidativa del tiempo Piruvato Propiedad de un sistema que tiene un valor definido paraFUNCIÓN DE ESTADO Fosforilación cada estado, con Oxidativa Energía independencia de cómo se alcanza este estado. TERMODINÁMICAVARIABLES Energía + CO2 Glucosa + O2 + H2O Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Más conceptos básicos Aquel estado en que las Glucosa Glicólisis propiedades macroscópicasESTADOS DEEQUILIBRIO del sistema están bien Descarboxilación definidas y no cambian con el Ciclo de Krebs oxidativa del tiempo Piruvato Propiedad de un sistema que tiene un valor definido paraFUNCIÓN DE ESTADO Fosforilación cada estado, con Oxidativa Energía independencia de cómo se alcanza este estado. TERMODINÁMICAVARIABLES Energía + CO2 Glucosa + O2 + H2O Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Más conceptos básicos Aquel estado en que las propiedades macroscópicasESTADOS DEEQUILIBRIO del sistema están bien ▪ Presión → P → atm definidas y no cambian con el ▪ Volumen → V → L. tiempo ▪ Temperatura → T → ºK. Propiedad de un sistema que tiene un valor definido para ▪ Número de moles.FUNCIÓN DE ESTADO cada estado, con ▪ Carga → q → Joule. independencia de cómo se ▪ Trabajo → w → Joule. alcanza este estado. ▪ Energía Interna → E Variables mesurables ▪ Entalpía (H) y Entropía (S). TERMODINÁMICA usadas para el cálculoVARIABLES ▪ Energía libre → G. de las funciones de estado Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Esquema Leyes de la Termodinámica Energía Libre de Gibbs y EquilibrioCálculo de la Variación de la Energía Libre Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Esquema Leyes de la Termodinámica Energía Libre de Gibbs y EquilibrioCálculo de la Variación de la Energía Libre Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Leyes de la TermodinámicaLey Cero de la Termodinámica Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Leyes de la TermodinámicaLey Cero de la Termodinámica A B C Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Leyes de la TermodinámicaPrimera Ley de la Termodinámica “En cualquier cambio físico o químico, la cantidad total de energía en el universo permanece constante” Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Leyes de la TermodinámicaPrimera Ley de la Termodinámica Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Leyes de la TermodinámicaPrimera Ley de la Termodinámica “Los cambios de energía de un sistema vienen dados por la cantidad de calor, transferida o absorbida, y el trabajo realizado por o sobre el sistema”. Primera Fórmula ΔE Variación de la energía interna del proceso q Calor absorbido o liberado por el sistema Trabajo realizado por el sistema sobre el entorno o del entorno sobre él w Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Leyes de la TermodinámicaPrimera Ley de la Termodinámica “Los cambios de energía de un sistema vienen dados por la cantidad de calor, transferida o absorbida, y el trabajo realizado por o sobre el sistema”. Primera Fórmula Volumen constante Presión constante “La cantidad de calor liberada a los alrededores es ligeramente superior a presión constante porque el sistema realiza trabajo”. Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Leyes de la TermodinámicaTres Conceptos Más Importantes Contenido calórico del sistema de reacción. ENTALPÍA Refleja el número y la clase de enlaces químicos en los reactivos y los productos La cantidad de calor liberada a presión constante ENTROPÍA Entalpía como función de estado ENERGÍA LIBRE ΔH > 0 ΔHF > ΔHI Reacción endotérmica ΔH < 0 ΔHF < ΔHI Reacción exotérmica Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Leyes de la TermodinámicaSegunda Ley de la Termodinámica “Todos los procesos naturales del universo tienden siempre hacia un aumento de la entropía” La tendencia es minimizar la energía Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Leyes de la TermodinámicaTres Conceptos Más Importantes Contenido calórico del sistema de reacción. ENTALPÍA Refleja el número y la clase de enlaces químicos en los reactivos y los productos Expresión cuantitativa de la aleatoriedad o ENTROPÍA del desorden de un sistema Cantidad de energía capaz de realizar ENERGÍA LIBRE trabajo durante una reacción a temperatura y presión constante Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Leyes de la TermodinámicaTres Conceptos Más Importantes ENTALPÍA Expresión cuantitativa de la aleatoriedad o del desorden de un sistema Baja Entropía Alta Entropía Hielo a 0 º C. Agua a 25 ºC k Constante de Boltzman → 1,38 x 10-23 J/K Un diamante a 0ºK Vapor de carbono a 1.000.000 ºK Número de estados posibles para un sistema Una proteína en su estado nativo La misma proteína desnaturalizada “Don Quijote de La Mancha” Una serie aleatoria de letras Tu escritorio Mi escritorio Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Leyes de la TermodinámicaTres Conceptos Más Importantes Cantidad de energía capaz de realizar ENERGÍA LIBRE trabajo durante una reacción a temperatura y presión constante ↑G ↓G Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Leyes de la TermodinámicaTres Conceptos Más Importantes Cantidad de energía capaz de realizar ENERGÍA LIBRE trabajo durante una reacción a temperatura y presión constante Fosfoenolpiruvato Piruvato Piruvato Fosfoenolpiruvato Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Leyes de la TermodinámicaTres Conceptos Más Importantes Cantidad de energía capaz de realizar ENERGÍA LIBRE trabajo durante una reacción a temperatura y presión constante Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Leyes de la TermodinámicaTres Conceptos Más Importantes Cantidad de energía capaz de realizar ENERGÍA LIBRE trabajo durante una reacción a temperatura y presión constante Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Leyes de la TermodinámicaTres Conceptos Más Importantes Cantidad de energía capaz de realizar ENERGÍA LIBRE trabajo durante una reacción a temperatura y presión constante Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Leyes de la TermodinámicaTres Conceptos Más Importantes Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Leyes de la TermodinámicaTres Conceptos Más Importantes Cantidad de energía capaz de realizar ENERGÍA LIBRE trabajo durante una reacción a temperatura y presión constante ΔE → Energía interna Capacidad para hacer trabajo. ΔG → Energía libre Trabajo ÚTIL que puede realizar un sistema. Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Leyes de la TermodinámicaTres Conceptos Más Importantes Cantidad de energía capaz de realizar ENERGÍA LIBRE trabajo durante una reacción a temperatura y presión constante Segunda Fórmula ΔG Variación de Energía Libre ΔH Número de estados posibles para un sistema T Temperatura absoluta ΔS Variación de Entropía Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Leyes de la TermodinámicaTres Conceptos Más Importantes Segunda Fórmula ↓Entalpía ↓Entalpía ↑Entalpía ↑Entropía ↓Entropía ↑EntropíaFermentación de la glucosa Descomposición del Combustión del etanol a etanol Pentaóxido de Nitrógeno Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Esquema Leyes de la Termodinámica Energía Libre de Gibbs y EquilibrioCálculo de la Variación de la Energía Libre Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Energía Libre de Gibbs y EquilibrioaA + bB cC + dD Esta tendencia puede ser aprovechada para generar trabajo químico útil → Durante una reacción química se genera un ΔG aprovechable, hasta que se alcanza el equilibrio. Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Energía Libre de Gibbs y Equilibrio aA + bB cC + dD La cantidad de Energía Libre de Gibbs Se establece siempre por comparación que posee un compuesto depende de maneracon otro compuesto de referencia. inversamente proporcional de su estabilidad El valor del ΔG dependerá de cuan química → Mientras más inestable sea unlejanas estén [S] y [P] (iniciales) del equilibrio de compuesto, más trabajo útil podrá generarla reacción. buscando alcanzar su estabilidad. Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Energía Libre de Gibbs y EquilibrioaA + bB cC + dD Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Energía Libre de Gibbs y EquilibrioaA + bB cC + dD Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Energía Libre de Gibbs y EquilibrioaA + bB cC + dD Tercera Fórmula Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Esquema Leyes de la Termodinámica Energía Libre de Gibbs y EquilibrioCálculo de la Variación de la Energía Libre Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Cálculo de la Variación de la Energía LibreaA + bB cC + dD Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza
  • Cálculo de la Variación de la Energía LibrePrimera FórmulaSegunda FórmulaTercera FórmulaCuarta Fórmula Material elaborado por el Br. Carlos Pedroza