O que é energia de ativação?

Toda a matéria é composta de moléculas. Muitas moléculas podem coexistir pacificamente quase indefinidamente. Algumas moléculas, no entanto, causam algum tipo de reação quando entram em contato com certas moléculas. Para que essa reação ocorra, as moléculas devem estar extremamente próximas umas das outras e em uma orientação específica. A energia de ativação também está envolvida em muitas reações, porque normalmente as reações também envolvem a quebra de ligações pré-existentes.

Uma quantidade substancial de energia é frequentemente necessária para que uma reação química ocorra, devido à força das ligações que precisam ser quebradas. A quantidade de energia de ativação necessária para iniciar uma reação é freqüentemente chamada de barreira energética. Essa energia raramente é fornecida pelas moléculas em colisão; portanto, outros fatores são necessários para ajudar as moléculas a eliminar a barreira energética e facilitar a reação química. O calor, um fator físico e a adição de uma enzima apropriada, um fator químico, são dois exemplos de fatores que ativam moléculas.

Uma vez iniciada uma reação química, ela libera energia suficiente, geralmente como calor, para ativar a próxima reação e assim por diante em uma reação em cadeia. É exatamente isso que acontece com um incêndio. A madeira pode permanecer em uma pilha de lenha por anos sem explodir em chamas espontaneamente. Uma vez incendiado, ativado por uma faísca, ele literalmente se consome à medida que o calor liberado fornece a energia de ativação para manter o restante da madeira queimando. Aquecer uma mistura aumentará a velocidade da reação.

Para a maioria das reações biológicas, o aquecimento é impraticável, pois a temperatura corporal é limitada a uma faixa muito pequena. O calor só pode ser usado como uma maneira de superar a barreira de energia em uma extensão muito limitada antes que as células sejam danificadas. Para que as reações da vida aconteçam, as células devem usar enzimas para diminuir seletivamente a energia de ativação das reações.

As enzimas são moléculas de proteína que atuam como catalisadores biológicos. Um catalisador é uma molécula que acelera uma reação química, mas permanece inalterada no final da reação. Quase todas as reações metabólicas que ocorrem dentro de um organismo vivo são catalisadas por uma enzima. As enzimas têm formas tridimensionais precisas e possuem um local ativo, onde a molécula pode se ligar à enzima. A forma do sítio ativo permite que certas moléculas se liguem perfeitamente, de modo que cada tipo de enzima geralmente atue em apenas um tipo de molécula, chamada molécula de substrato. As reações catalisadas por enzimas ocorrerão rapidamente a temperaturas muito mais baixas do que sem elas.

Por exemplo, durante a respiração, as moléculas de glicose reagem com as moléculas de oxigênio e são decompostas para formar dióxido de carbono e água e liberar energia. Como a glicose e o oxigênio não são naturalmente reativos, uma pequena quantidade de energia de ativação deve ser adicionada para iniciar o processo de respiração. Quando uma das moléculas do substrato se liga à enzima necessária, o formato da molécula será ligeiramente alterado. Isso, por sua vez, facilita a ligação dessa molécula a outras moléculas ou a alteração no produto da reação. Como tal, a enzima reduziu a energia de ativação da reação ou facilitou a ocorrência da reação.

Se a barreira de energia não existisse, as moléculas complexas de alta energia das quais a vida depende seriam instáveis ​​e quebrariam muito mais facilmente. A barreira de energia de ativação impede, portanto, a maioria das reações. Isso garante um ambiente estável para todos os seres vivos.