Termodinamica

Termodinámica

Mapa metabólico

Bioquímica
Carbohidratos
ADP ATP Grasa Proteína NADP+ NADPH Triose-P Triose-P Tetrose-P Tetrose-P Pentose-P Pentose-P Hexose-P Hexose-P Acety-S-CoA Acety-S-CoA Amino ácidos Nucleótidos Otros Y
X ATP

Catabolismo Catabolismo

Biosíntesis Biosíntesis

ADP

Crecimiento Crecimiento

CO2

Termodinámica (1782)
Termo - calor Dinámica - Poder
Es elestudio del calor, trabajo, energía, y los cambios que ellos producen en los estados de los sistemas. Es el estudio de la relación de la temperatura con las propiedades macroscópicas y el comportamiento de la materia.

Termodinámica
Definiciones
sistema - la parte del universo que está bajo estudio

Aislado
Alrededores

Abierto
Alrededores

Cerrado
Alrededores

alrededores - laparte del universo que interacciona con el sistema

Termodinámica
Calor- energía transferida dentro o fuera del sistema como consecuencia de una diferencia en temperatura entre el sistema y sus alrededores (q) Trabajo - cualquier otro tipo de intercambio de energía entre el sistema y sus alrededores (w) Energía interna - energía dentro del sistema (E) Función de estado - parámetro que alespecificar su estado, su valor está fijo, y no importa como llegó a ese valor (∆E, ∆H, ∆S, ∆G)

The First and Second Law
You can’t pass heat from a cooler to a hotter. Try if you like, you far better notter, ‘cause the cold in the cooler will get hotter as a ruler, ‘cause the hotter body’s heat will pass to the cooler, Oh you can’t pass heat from a cooler to a hotter. Try if you like, you’d only looka fooler, Cold in the cooler will get hotter as a ruler – That is a physical law.

ra 1

Ley Termodinámica
A C B

El cambio de energía de un sistema depende solamente de su estado inicial y final, y no de la ruta. La primera ley de Termodinámica NO puede predecir si una reacción ocurre espontáneamente o no.
Glucosa-6-fosfato + H2O

∆E Glucosa + Pi D

∆Etot = ∆Esis + ∆Ealred.

ra 1Ley Termodinámica
∆ETotal = EFinal - EInicial ∆E = q - w
función de estado

La energía no se puede crear ni destruir. La energía es conservada en el universo aunque puede cambiar dentro de un sistema:

Rudolf Clausius

William Thomson

Entalpía (a presión constante) H = E +PV En sistemas biológicos los ∆H = ∆E + P∆V cambios en volumen son insignificantes ∆H = qp

ra 1

LeyTermodinámica
∆Hformación = ∆Hprod. - ∆Hreact.

Entalpía está dada por el número de enlaces y los tipos de enlaces químicos.

En bioquímica los cambios en V y P son tan pequeños que: ∆E = ∆H ∆H° - condición estándar (1M, 25°C, 1 atm) ∆H° = –R [d (ln Keq)/ d (1/T)]

Entalpía-van’t Hoff
30 20

R ln Keq

10 0 -10 -20 -30 2.98 3.00 3.02

m = (y2-y1)/(x2-x1)

∆H°

3.04

3.06

3.083.10

1000 (K-1) T

Ejemplo
La constante de equilibrio (Keq) para el proceso A B es 0.5 a 20°C y 10 a 30°C. Asumiendo que ∆H° es independiente de temperatura en este rango de temperatura, calcule el ∆H° para la reacción.
1. Cambiar de °C a K 2. Sacar el reciproco de la temperatura. 3. Calcular ln 0.5 y ln 10 4. Multiplicar resultados de 3 por R (8.314 J/mol•K ó 1.98 cal/mol•K) 5. Utilizarecuación para una línea recta. (y2-y1)/(x2-x1)

Entropía
Rudolf Clausius

Agua

Agua con 1.0M NaCl

Requiere energía

Máxima entropía Equilibrio
Ludwig Boltzmann

Entropía

Entropía

Heat Death
Heat is work and work’s a curse And all the heat in the universe Is gonna cool down Because it can’t increase Then there’ll be no more work and there’ll be perfect peace Really? Yeah.That’s entropy, man! All because the Second Law of Thermodynamics!

da 2

Ley Termodinámica

Entropía
•Los sistemas proceden de un sistema ordenado a uno desordenado. •Un proceso ocurre espontáneamente sólo si la suma de las entropías (sistema + alrededores) aumenta (∆Ssist. +∆Salred. > 0 ; ∆STotal > 0) •Con la segunda ley solamente no se puede determinar si la reacción es espontánea o...