Reddit – askscience – ¿Cómo se disuelve una molécula no polar como la glucosa en un disolvente polar como el agua?

En realidad esto es más complicado de lo que parece en un principio. Como han dicho las otras respuestas, la glucosa es una molécula polar debido a todos los grupos OH que posee. Estos grupos formarán enlaces de hidrógeno con el agua, que en general son interacciones favorables.

Sin embargo, resulta que la entalpía de disolución de la glucosa, y de hecho de cualquier betaglucano, es positiva. Esto significa que la disolución de la glucosa en agua no es realmente favorable desde una perspectiva energética, un resultado que es sorprendente a la luz de la discusión anterior sobre el enlace de hidrógeno. La explicación es que, aunque los enlaces de hidrógeno entre la glucosa y el agua son realmente favorables desde el punto de vista energético, la energía de la interacción global entre el agua y la glucosa es menos favorable que la de las interacciones originales entre la glucosa sólida y el agua líquida. Esto, a su vez, se debe tanto a la naturaleza anfifílica (en contraposición a la puramente hidrofílica o puramente hidrofóbica) de la glucosa, como a las interacciones específicas glucosa-glucosa disponibles para el azúcar cuando se encuentra en su estructura cristalina.

Entonces, ¿por qué se disuelve la glucosa en el agua? Bien, la respuesta es una fuerza motriz termodinámica diferente, la entropía. Un sistema compuesto por glucosa disuelta en agua posee una entropía mayor que un cubo sólido de glucosa en agua líquida. La entropía suele explicarse en términos de desorden, es decir, mayor desorden = mayor entropía, lo que tiene sentido en este caso (pero nótese que no siempre es así). Y por razones que van más allá del alcance de este post, el universo tiende hacia los macroestados con mayor entropía.

Una última cosa, el hecho de que la disolución de los beta-glucanos sea contraintuitivamente desfavorable desde el punto de vista energético tiene en realidad algunas implicaciones bastante importantes. La celulosa, el componente principal de las paredes celulares de las plantas, es un beta-glucano con un grado de polimerización de cientos a decenas de miles. Como es mucho más grande que la glucosa, también es desfavorable desde el punto de vista entrópico que se disuelva en el agua, por lo que carece de cualquier fuerza termodinámica de disolución acuosa. Esto es bueno para las plantas (para que no se derritan cuando llueve), pero es malo para nosotros, ya que es un gran problema cuando se intenta procesar la biomasa vegetal para la producción de biocombustibles u otros fines.

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