Reddit – askscience – Cum se dizolvă o moleculă nepolară, cum ar fi glucoza, într-un solvent polar, cum ar fi apa?

Acest lucru este de fapt mai complicat decât pare la prima vedere. Așa cum au spus și celelalte răspunsuri, glucoza este o moleculă polară datorită tuturor grupărilor OH pe care le posedă. Aceste fracțiuni vor forma legături de hidrogen cu apa, care în general sunt interacțiuni favorabile.

Totuși, după cum se pare, entalpia de soluție a glucozei și, de fapt, a oricărui beta-glucan, este pozitivă. Acest lucru înseamnă că dizolvarea glucozei în apă nu este de fapt favorabilă din punct de vedere energetic, un rezultat care este surprinzător în lumina discuției de mai sus privind legăturile de hidrogen. Explicația este că, deși legăturile de hidrogen glucoză-apă sunt într-adevăr favorabile din punct de vedere energetic, energetica interacțiunii globale apă-glucoză este mai puțin favorabilă decât cea a interacțiunilor inițiale glucoză-glucoză solidă și apă-apă lichidă. Acest lucru, la rândul său, provine atât din natura amfifilă (spre deosebire de cea pur hidrofilă sau pur hidrofobă) a glucozei, cât și din interacțiunile specifice glucoză-glucoză disponibile pentru zahăr atunci când se află în structura sa cristalină.

Atunci, de ce se dizolvă glucoza în apă? Ei bine, răspunsul este o forță motrice termodinamică diferită, entropia. Un sistem compus din glucoză dizolvată în apă posedă o entropie mai mare decât un cub solid de glucoză în apă lichidă. Entropia este de obicei explicată în termeni de dezordine, adică dezordine mai mare = entropie mare, ceea ce are sens în acest caz (dar rețineți că nu este întotdeauna așa). Și din motive care depășesc scopul acestei postări, universul tinde spre macrostări cu entropie mai mare.

Un ultim lucru, faptul că dizolvarea beta-glucanilor este contra-intuitiv nefavorabilă din punct de vedere energetic are de fapt niște implicații destul de importante. Celuloza, componenta majoră a pereților celulari ai plantelor, este un beta-glucan cu un grad de polimeriatoane de ordinul sutelor sau zecilor de mii. Deoarece este mult mai mare decât glucoza, este, de asemenea, nefavorabil din punct de vedere entropic pentru ea să se dizolve în apă și, prin urmare, îi lipsește orice forță conducătoare termodinamică pentru dizolvarea apoasă. Acest lucru este bun pentru plante (pentru ca acestea să nu se topească atunci când plouă), dar este rău pentru noi, deoarece reprezintă o mare problemă atunci când încercăm să procesăm biomasa vegetală pentru producția de biocombustibili sau în alte scopuri.

.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.