Por que a enzima muda a energia de ativação da reação?

A energia de ativação é um fator determinante para a ocorrência de uma reação química, tendo grande influência ainda na velocidade da reação.

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Por que as enzimas diminuem a energia de ativação?
Como as enzimas influenciam na energia de ativação?
O que muda a energia de ativação?
Qual e a relação entre uma enzima e a energia de ativação de uma reação?

Fogos de artifício são um exemplo de uma reação com baixa energia de ativação

São vários os exemplos de reações químicas que envolvem o cotidiano do ser humano de uma forma geral, o que torna o estudo sobre elas fundamental. Um exemplo de uma reação muito importante pra nós é a combustão da gasolina em veículos automotores, que ocorre de forma a produzir energia suficiente para que o veículo tenha condição de locomover-se.

Uma reação química pode ser processada em velocidades variadas. Enquanto a reação de formação do diamante é extremamente lenta, por exemplo, a explosão de fogos de artifícios ocorre de forma instantânea.

A parte da Química que estuda a velocidade das reações químicas é a Cinética Química, que se volta de forma mais enfática aos mecanismos que determinam e influenciam a velocidade de uma reação química, como aenergia de ativação.Todavia, não podemos falar de energia de ativação sem comentar sobre o contato entre os reagentes e as colisões favoráveis.

Contato entre os reagentes: Reagentes em contato entre si;
Colisões favoráveis: As moléculas dos reagentes devem colidir umas com as outras de forma que o maior número de átomos delas entre em contato.

Segundo a Termoquímica, durante a ocorrência de uma reação, cada reagente apresenta certa quantidade de energia e, além dessa, ele também deve entrar em contato com uma energia proveniente do meio externo.

A faísca é um exemplo de energia de ativação

De uma forma bem objetiva, podemos definir a energia de ativação (Eat) como a energia necessária para a ocorrência de uma reação. Por exemplo, para que a chama do fogão seja formada, é necessário fornecer uma faísca elétrica para permitir a ocorrência da reação entre o gás oxigênio e o gás de cozinha.

A colisão entre as partículas dos reagentes, com orientação favorável e uma energia de ativação suficiente, sempre resulta em um composto denominadocomplexo ativado.O complexo ativado não é o produto, mas sim um composto intermediário formado entre os reagentes e os produtos. Trata-se de um composto instável que, após ser originado, decompõe-se e forma os produtos. A seguir temos uma representação da formação do complexo ativado do HF a partir da reação entre H2 e F2:

Formação do complexo ativado a partir da reação entre H2 e F2

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Observação: Quanto mais o complexo ativado demorar para ser originado, maior será a energia de ativação utilizada pelos reagentes e maior será a velocidade da reação.

É interessante que a energia de ativação não cessa até que o complexo ativado seja formado. Por isso, o complexo ativado é o resultado da energia de ativação máxima. Esse fato pode ser demonstrado por intermédio de um gráfico que relaciona a quantidade de energia e o caminho da reação. Veja um exemplo:

Gráfico que apresenta indicação da energia de ativação

Podemos observar no gráfico uma seta vermelha que parte dos reagentes e vai em direção ao ponto mais alto da curva (complexo ativado). Essa seta representa o complexo ativado. Em um gráfico com valores, podemos determinar o valor da energia de ativação, como no gráfico a seguir:

Gráfico que apresenta os valores da energia dos reagentes e o complexo ativado

No gráfico acima, podemos observar que a energia dos reagentes tem um valor de 50 KJ, enquanto a energia do complexo ativado é de 130 KJ. Assim, para determinar o valor daenergia de ativação, basta subtrair a energia do complexo ativado pela energia dos reagentes (lembrando que a energia dos reagentes é a que está descrita no eixo y, independentemente do número de reagentes existentes na reação). Veja o exemplo:

Eat = 130 – 50
Eat = 80 KJ

Observação: as reações químicas mais rápidas são aquelas em que a energia de ativação utilizada pelos reagentes é menor, o que resulta em uma formação mais rápida do complexo ativado. Assim, é interessante sempre ter os gráficos das reações que esteja analisando para compará-las.

Comparando o gráfico abaixo com o anterior, podemos perceber que o apresentado logo a seguir indica uma reação química mais rápida que a do outro, pois sua energia de ativação é de 30 KJ.

Energia de ativação de uma reação genérica (Gráfico retirado de um exercício da UEL)

Aproveite para conferir a nossa videoaula relacionada ao assunto:

Por Diogo Lopes Dias

Por que as enzimas diminuem a energia de ativação?

O complexo enzima-substrato também pode diminuir a energia de ativação dobrando as moléculas do substrato de uma forma que facilita a ruptura da ligação, ajudando a alcançar o estado de transição. Finalmente, algumas enzimas diminuem as energias de ativação ao participar, elas mesmas, da reação química.

Como as enzimas influenciam na energia de ativação?

As enzimas são capazes de acelerar uma reação mediante a diminuição da energia de ativação, ou seja, elas reduzem a quantidade de energia que deve ser adicionada para que uma reação tenha início.

O que muda a energia de ativação?

O que é energia de ativação? Energia mínima necessária para formar o complexo ativado em uma reação química, ela pode ser diminuída com a ação de catalisadores.