Termodinamica y Cinetica - Aclaraciones

AMPLIACIONES Y ACLARACIONES DE LA SEMANA 3:

A. TERMODINÁMICA y CINÉTICA

1. Existe un error en la diapositiva 7: se define la energía libre de Gibbs (G) como una suma cuando en realidad es una resta, tal como se muestra en la ecuación correspondiente entre paréntesis.

2. La energía libre de Gibbs puede terminar de entenderse de otras dos maneras: 1) si entalpía (H) es una medida decalor generable, y TS es una medida de calor NO disponible para hacer trabajo, entonces G es una medida del calor generable que SÍ está disponible para hacer trabajo. Dicho trabajo extraible no es de expansión del sistema pero sí de naturaleza química del sistema, o sea energía utilizable para una reacción.

3. Por el punto anterior, si suponemos que ha ocurrido un proceso, necesariamente losreactivos deben tener un valor menor de G por definición, lo cual explica por qué a una reacción espontánea le corresponde un G negativo.

4. Para predecir si un proceso es espontáneo o no, NO es suficiente con determinar el valor de G. Es un requisito previo, no termodinámico, que exista un MECANISMO que permita, en el caso de una reacción química por ejemplo, convertir los reactivos en productos.Un mecanismo no es más que una secuencia ininterrumpida de estados que permiten conectar un estado inicial con otro final. Si este mecanismo no existiera, G no significaría absolutamente nada.

5. A partir del slide 9 hay algunas preguntas cuyas respuestas se declaran a continuación:

SLIDE 9
¿A cuál de éstos corresponde un sistema biológico?
Un sistema biológico corresponde un sistemaabierto: claramente intercambia energía y materia con su entorno. Sin embargo, únicamente para fines de estudio es posible hacer una simplificación y hablar de un proceso que tenga una duración infinitesimal, en cuyas condiciones uno puede considerar al sistema cerrado.

SLIDE 12
¿Cuáles pueden ser algunos indicios de aumento de entropía en un sistema?

La expansión; la absorción de calor por elsistema (sin que se compense por un trabajo sobre el entorno); el cambio de estado físico del sólido al gaseoso; la adición o multiplicación de partículas; etc.

SLIDE 15
¿A cuál podría corresponder el caso de un ser vivo?
Al segundo caso en el que hay mantenimiento o aumento de orden, propiedad fundamental de la vida, compensado con liberación de calor.
¿Cuál es el significado de lacombinación que corresponde a la vida?
Que el mantenimiento de orden de un sistema está relacionado a un gasto energético exotérmico.
¿Cuáles son las implicaciones de la combinación que corresponde a la vida?
Que al menos esta producción de calor colabora con el aumento de entropía del entorno y el universo. La cita famosa es: “la vida compra su existencia con la muerte del universo”.
¿Cuáles sonalgunos indicios de estas implicaciones?
Precisamente que generamos y transferimos calor a nuestro entorno, y que (dado que somos sistemas abiertos) devolvemos más partículas al entorno de las que tomamos de él (oxidación de glucosa p.e.).
¿Cuáles son los procesos celulares (u organismales) que reflejan el significado de la combinación propia de la vida?
Es decir, procesos energéticamente carospero que generan orden: síntesis de ADN, ARN y proteínas con secuencias específicas; transporte activo; ensamblaje y desensamblaje de estructuras; movimiento; regulación de todos estos procesos; etc.
¿Qué relación guardan estas ideas con la definición de vida?
Definimos vida (en la primera semana) como un sistema de agentes orgánicos capaces de reproducción autocatalizada; asimismo, vimos que laestabilidad de los agentes “replicadores” es una consecuencia de esto, y que dicha estabilidad puede, por selección natural, mantenerse. Entonces, para empezar, la reproducción debe ser exergónica; además, a medida que se gana mayor estabilidad y se mantiene a pesar del entorno (homeostasis), es que la complejidad (orden) aumenta lo que requiere de mayor gasto energético.

SLIDE 21
¿Por qué...