martes, 22 de junio de 2010

Energía libre de Gibbs



Se describe como la energía útil o utilizada en un sistema, energía para hacer trabajo. Es una función de estado.

G= H-TS
Proceso reversible (Equilibrio)
ΔG=0

Proceso irreversible (Espontáneo)
ΔG‹0

Proceso no espontáneo (no natural)
ΔG›0

ΔG=-RTlnKp

Kp=Constante de equilibrio a cierta T.

2da. y 3ra. Ley de la Termodinámica




La entropía (S) es una función de estado de un sistema. En un proceso irreversible la entropía del universo se incrementa. En un proceso reversible la entropía del universo permanece constante. Y en ningún momento la entropía del universo disminuye.

Proceso reversible.
ΔS(sist)= nRlnV2/V1 ΔS(alred)= -nRlnV2/V1

Proceso irreversible al vacío.

ΔS(sist)= nRlnV2/V1 ΔS(alred)= 0

ΔS(total)= ΔS(sist)+ΔS(alred)

3ra. Ley de la termodinámica


La entropía de un cristal perfecto de cada elemento y compuesto, es cero en el cero absoluto de temperatura. No hay rotación, movimiento, vibración. Por lo tanto ΔS=0

ΔS(reversible)= Σ S(prod)- Σ S(react)

1ra. Ley de termodinámica




La energía se conserva cuando se consideran los efectos del calor. "Para cada sistema termodinámico hay una cantidad de energía interna ( ΔE) y es una función de estado del sistema. "

ΔE= q-W
q= + (Calor al sistema) q=- (Calor a los alrededores)
W= + (Trabajo sobre los alrededores) W= - (Trabajo sobre el sistema)

Entalpía
Es la energía de enlace entre las moléculas

H=E+PV
P=Presión V=Volumen

En un gas ideal, su expansión:

ΔE=nCv(T2-T1)
n=moles Cv=Capacidad calorífica a volumen constante T1 y T2= Temperaturas

ΔH=nCp(T2-T1)
n=moles Cv=Capacidad calorífica a presión constante T1 y T2= Temperaturas

Conceptos y definición de termodinámica

La termodinámica estudia únicamente sistemas en condiciones de equilibrio, es decir un sistema en la que todas sus variables permanecen sin cambios a través del tiempo.

  • Un sistema es la parte del universo bajo investigación, puede tener fronteras físicas o ficticias.

Variables

  • Varibles extensivas son las que dependen de la cantidad de sustancia como la masa, mol, volúmen, etc.
  • Variables intensivas no dependen de la cantidad de sustancia por ejemplo la presión, temperatura, densidad, etc.
  • Variables de estado son las variables que definen el estado de agregación del sistema, y participan en las funciones de estado.

Sistemas

  • Abierto permite intercambio de materia y energía.
  • Cerrado permite intercambio únicamente de energía.
  • Aislado no hay intercambio de materia ni energía (sistema ideal).
  • Homogéneo sus variables intensivas no cambian.
  • Heterogéneo sus variables intensivas cambian.

Ley de gases ideales

PV=nRT

P-Presión; V- Volumen; n-moles; R-constante de gases; T-Temperatura.


miércoles, 16 de junio de 2010

Lectura 8

RADIACIÓN SOLAR, APLICACIONES DE LA RADIACIÓN, CAPA PROTECTORA DE OZONO, FOTOSÍNTESIS, ATMÓSFERA OXIDANTE, CONDICIONES APROPIADAS PARA LA VIDA ANIMAL.

ALFONSO ROMO

El sol genera mucha energía por reacciones termonucleares que llegan a la Tierra en forma de radiaciones 8 minutos después de ser generadas. Éstas viajan en forma de ondas a una velocidad constante, la porción del espectro que vemos (luz visible) tiene una longitud de onda de 400 a 800 nm. La luz ultravioleta es una radiación de alta energía que ioniza facilmente las moléculas. En la atmósfera primitiva la luz UV degradaba el vapor de agua en H2 y O2, así que la producción de oxígeno era constante y después era activado por la misma radiación para convertir el O2 en O3 formando una capa protectora de la luz UV a 30 Km de la superficie. La luz UV también da orígen a radicales libres.

Reacciones fotoquímicas

Una molécula excitada da una reacción química o fotoquímica, como la visión.
La luz llega a la retina, el retinal absorbe la luz y cambia su conformación que se traduce en un cambio de color. El trans retinal se reduce anzimáticamente a vitamina A es transportada al hígado, de regreso al ojo para combinarse con la opsina y formar rodopsina (pigmento que absorbe luz).

La luz también puede reaccionar para formar vitamina D2 (antirraquítica). Así como para la transformación a energía eléctrica por medio de celdas fotovoltáicas.
La luz tiene una función muy importante en la vida, ya que es escencial para la fotosíntesis la cual desecha el oxígeno que tanto necesitamos. Los organelos encargados de este proceso es el cloroplasto y el pigmento principal es la clorofila ya que sólo ella transforma la energía luminosa en energía química, aunque también actúan los carotenos y xantofilas, todos ellos absorben diferente longitud de onda.
El fotosistema lamda (800nm) produce clorofila a principalmente, y el fotosistema II (680nm) produce clorofila b principalmente.

Lectura 7

LOS PRIMEROS SISTEMAS VIVIENTES: UNA PERSPECTIVA BIOENERGÉTICA
David W. DEAMER

¿Qué requirieron los primero organismos en la tierra para sobrevivir y después evolucionar?

Dependiendo de la hipótesis consultada se habla de un orígen diferente de vida.
Por ejemplo la teoría de la panspermia la cual dice que una espora viajera llegó de otro planeta transportada por un meteorito, en este artículo específico habla de que ese planeta pudo haber sido de Marte debido a que varios análisis mostraron vida similar en la misma época. La mejor evidencia que se puede encontrar de vida en este u otro planeta son los fósiles, algunos encontrados en meteoritos (como los provenientes de Marte).

Otra hipótesis un poco más aprobada es la de Oparin en la cual habla de que la atmósfera en esa época era muy reducida (poco oxígeno), la temperatura era mayor a la actual, los rayos UV eran directos, etc. y que después de una descarga eléctrica derivada de una tormenta, hizo reaccionar estos factores para formar coacervados (células primitivas). Miller y Urey, dos investigadores estadounidenses llevaron a cabo el experimento para comprobar esta teoría y se comprobó que al propiciar estas condiciones se formaron aminoácidos escenciales (ác. glutámico, glicina, alanina, ác. aspártico) y vapor de agua. Esto no comprueba del todo la teoría de Oparin pero es una teoría con bastantes fundamentos.

Esto nos lleva a pensar en los componentes orgánicos de la atmósfera primitiva: el cianuro y el formaldehído son considerados como los reactantes clave, ya que en simulaciones de este medio se generaron caminos químicos prebióticos. Los resultados fueron que la adenina puede ser sintetizada a partir de cianuro hidrogenado. La suposición de que la materia orgánica fue formada a partir de condiciones prebióticas, fue derivada de que los meteoritos contenían una gran mezcla de componentes orgánicos.

La obtención de energía es otro factor muy importante, ya sea energía calorífica (temperatura ambiente), química (reacciones químicas en el ambiente y más adelante en el mismo organismo), luminosa (captación de energía por medio de pigmentos para convertirla en química), potenciales iónicos de membrana (paso de iones a través de una membrana simepermeable) primero membranas sencillas (vesículas) y después bilipídicas para encapsular sustancias como macromoléculas.

martes, 1 de junio de 2010

Lectura 6

EL PRIMER PROCESO CELULAR BIOENERGÉTICO: GENERACIÓN PRIMITIVA DE LA FUERZA PROTÓN-MOTRÍZ

ARTHUR L. KOCH Y THOMAS M. SCHMIDT



Se ha propuesto que el sistema de transducción de energía del primer organismo celular, fue impulsado por la oxidación del sulfato de hidrógeno y el sulfato férrico a pirita de fierro y 2 protones. El gradiente de protones resultante a través de la membrana provee una fuerza protón-motríz, es decir energía para hacer todo tipo de trabajo. Los reactantes propuestos son parte de la composición que se cree que pudo haber tenido la atmósfera de la Tierra primitiva.

La vida tiene varias características como la propagación y energía de transducción. Gracias a las mutación-replicación-selección propuestas por Darwin, se pudo incrementar la eficiencia de procesos anteriores. Este tipo de evolución comenzó cuando los productos de los genes fueron segregados tanto a vesículas lipídicas como al sustrato mineral.

Se ha propuesto que los mecanismos iniciales fueron la respiración, fotosíntesis o fosforilación del sustrato. Aunque en organismos actuales la fuerza protón-motríz es generado por el flujo de electrones gracias a la cadena respiratoria, fotosíntesis o actividad de ATPasa.
Otra hipótesis es que la quinona reducida carga con ella protones, la cual tiene actividad tanto fuera como dentro de la célula. En varios organismos actuales, la fuerza protón-motríz es generada también por reacciones redox.

Entonces si varias reacciones necesitan entrada y/o salida de electrones, sólo necesitan reacciones de reducción de un lado de la memebrana y de oxidación en el otro lado.

Los autores proponen que lso electrones son intermediarios pero el hidrógeno molecular no.
La reducción del CO2 en la metanogénesis y la reducción del sulfato como ha sido practicado por los organismos actuales son procesos evolutivos y avanzados: tienen muchas etapas, muchos cofactores, y la membrana, muchas funciones especializadas. Ellos creen que la mayoría de los organismos tienen restos de la forma de generación de energía primitiva, ya que todos generan fuerza protón-motríz por un flujo de electrones, interno.