eletrofisiologia 2008a. c. cassola1 físico-química de soluções eletrolíticas

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 1

Físico-química de soluções eletrolíticas

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 2

Cargas elétricas em soluções: íons

)(

)(

,

ohmsR

SSiemensG

mCfGR

VI

ou

VGI

III

iii

i

ii

i

Em soluções correntes são geradas pelo movimento de íons. Diferenças de potencial elétrico surgem por separação de cargas dos íons

e-

+

--- +

+

A

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 3

Energia térmica – dimensões microscópicas (átomos, moléculas)

termicaEEE 0

Eletrônica

Vibracional

Rotacional

Translacional

M

RTc

RTE transltermica

8

2

3

transltermicaE Difusão

s

m

molkg

x

KmolKJ

cco 3781001.4414.3

2983145.88

3

_

2

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 4

q

Energia térmica – dimensões macroscópicas

Energia Livre de Gibbs

0S

S: Entropia – medida de

Desordem, aleatoriedade

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 5

Energia Livre de Gibbs

0

STHG

STHGEm processos espontâneos

Para P=0

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 6

Segunda lei: Transformações Espontâneas

Energia Livre de Gibbs

q

32

ADP+P

ATP

w

0 STHGS

SATP GG

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 7

1

2

1

2

ln

ln

c

cRT

n

G

c

cnRTG

Em processos isotérmicos, para gases ideais

Diferença de Potencial Químico

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 8

UNIDADES

Energia

Caloria

cal

erg (CGS) J

Joule J(MKS)

0,239 107 1

cal 1 4,1840 *107 4,1840

1 mmHg 1,316*10-3 atm 1 torr

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 9

Constantes

GasesR 1,9872 cal/(mol*K) 8,314 J/(mol*K) 8,314 VC/(mol*K)

k (Boltzmann) k = R/NA 1,381*10-23 J/K

Elétricas

e- (carga) 1,60*10-19 coul

F (Faraday) F=NA*e-=96484 coul/mol

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 10

[Na]=10

[ATP]=4mM

[ADP]=0.001mM

[Pi]=2mM

[Na]=140mM

molkJG

ATP

PADPRTGG

PADPATP

IATP

iHOH

/30

][

]][[ln

250

0

molkJx

xGATP /67

104

)102()10(ln310314.830

3

36

Cálculos para uma célula

Energia livre de reação químicas

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 11

Transporte passivo nas membranas celulares por difusão ou eletrodifusão

- +

1

2ln

0~

c

c

zF

RTV

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 12

VzFc

RT

c

cRT

C

2

1

2

1ln~

ln

Diferença de potencial eletroquímico

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 13

Fluxos de íons, equações de Nernst-Planck e de Planck

dx

dcs

dx

dcDM ss

ds

dx

dcM ss

es

dx

dc

dx

dcDM

MMM

sss

ss

es

dss

Nernst-Planck

Fz

RTD

s

ss

dx

dc

RT

FzD

dx

dcDM s

sssss

dx

dc

RT

Fz

dx

dcDM s

ssss

(Stokes-Einstein) Na condição de equilíbrio Ms=0.

dx

dc

cFz

RT

dx

d

dx

dc

RT

Fz

dx

dc

s

ss

sss

1

0

exs

ics

si c

c

Fz

RTE ln Nernst

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 14

Interações fracas, não-covalentes, entre espécies químicas

0,6kcal/mol

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 15

Van der Waals (Dipolos induzidos)

1 kcal/m

ol

1 kcal/m

ol

Interações fracas....

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 16

Na+ Cl-2,8Å

Interação eletrostática

1-3 kcal/m

ol

1-3 kcal/m

ol

Interações fracas....

Pontes de H

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 17

Soluções aquosas

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 18

Propriedades da molécula da água biologicamente importantes

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 19

Hidrofílicos

Eletrofisiologia 2008 A. C. Cassola 20

Hidrofóbicos