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Produto (química)

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Produtos são espécies que se formam de reações químicas,[1] ou, em outros termos, um produto é uma substância que forma-se como o resultado de reações químicas ou biológicas (em reações que são bioquímicas).[2][3] Durante uma reação química reagentes são transformados em produtos após passarem por um estado de transição de alta energia. Este processo resulta no consumo dos reagentes. Pode ser um reação espontânea ou mediado por catalisadores que diminuem a energia do estado de transição e por solventes que fornecem o ambiente químico necessário para a reação ocorrer. Quando representados em equações químicas, os produtos são desenhados por convenção do lado direito, mesmo no caso de reações reversíveis.[4] As propriedades de produtos, como suas energias, ajudam a determinar várias características de uma reação química, como se a reação é exergônica ou endergônica. Além disso, as propriedades de um produto podem facilitar a extração e a purificação após uma reação química, especialmente se o produto tiver um estado da matéria diferente dos reagentes. Reagentes são materiais moleculares usados para criar reações químicas. Os átomos não são criados ou destruídos. Os materiais são reativos e os reagentes são reorganizados durante uma reação química. Como um exemplo de reagentes: CH4 + O2. Um não exemplo é CO2 + H2O ou "energia".

Enquanto o produto final de algumas reações pode ser o resultado de reações relativamente rápidas, de nanossegundos a segundos, equilíbrios químicos em sistemas complexos podem requerer anos ou mesmo séculos para serem estabelecidos. Por exemplo, o tempo para equilíbrios em sistemas de água subterrânea com múltiplos componentes podem ser da escala de milênios.[5][6] Quando uma alteração química ocorre, reagentes são rearranjados. O resultado destes rearranjos é a formação de novas e diferentes substâncias (produtos) também tendo o efeito a continuidade da mudança.

Dependendo das quantidades dos reagentes e do equilíbrio da reação, as noções "reagente" e "produto" podem se inverter.

Grande parte da pesquisa química é focada na síntese química e na caracterização de produtos benéficos, bem como na detecção e remoção de produtos indesejáveis. Os químicos sintéticos podem ser subdivididos em químicos de pesquisa que projetam novos produtos químicos e pioneiros em novos métodos para sintetizar produtos químicos, bem como químicos de processo que aumentam a produção química e a tornam mais segura, ambientalmente sustentável e mais eficiente.[7] Outros campos incluem químicos de produtos naturais que isolam produtos criados por organismos vivos e depois caracterizam e estudam esses produtos.[8] Assim como produtos derivados de quimurgia, aplicando reações químicas sobre produtos de origem agrícolas.[9][10]

Determinação da reação

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Os produtos de uma reação química influenciam vários aspectos da reação. Se os produtos tiverem menos energia do que os reagentes, a reação liberará excesso de energia, tornando-a uma reação exergônica. Tais reações são termodinamicamente favoráveis e tendem a acontecer por conta própria. Se a cinética da reação for alta o suficiente, no entanto, a reação poderá ocorrer muito lentamente para ser observada, ou sequer ocorrer. É o caso da conversão de diamante em grafite de menor energia à pressão atmosférica; em tal reação, o diamante é considerado metaestável e não será observado convertendo-se em grafite..[11][12]

Se os produtos são mais energéticos do que os reagentes, a reação exigirá que a energia seja realizada e, portanto, é uma reação endergônica. Além disso, se o produto for menos estável que um reagente, a suposição de Leffler sustenta que o estado de transição será mais parecido com o produto do que com o reagente.[12] Às vezes, o produto difere significativamente o suficiente do reagente para que seja facilmente purificado após a reação, como quando um produto é insolúvel e precipita na solução enquanto os reagentes permanecem dissolvidos.

História

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Desde meados do século XIX, os químicos têm se preocupado cada vez mais com a síntese de produtos químicos.[13] Disciplinas focadas no isolamento e caracterização de produtos, como os produtos químicos derivados de produtos naturais, permanecem importantes para o campo, e a combinação de suas contribuições com os produtos químicos sintéticos resultou em grande parte da estrutura pela qual a química é hoje entendida.[13]

Grande parte da química sintética se preocupa com a síntese de novos produtos químicos, como ocorre no projeto e na criação de novos medicamentos, bem como com a descoberta de novas técnicas sintéticas. A partir do início da década de 2000, desenvolveu-se uma visão de que a química de processos tenha começado a emergir como um campo distinto da química sintética, como campo focado na expansão da síntese química para os níveis industriais, além de encontrar maneiras de tornar esses processos mais eficientes, seguros e ambientalmente responsáveis.[7]

Bioquímica

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Conversação do açúcar dissacarídeo lactose (substrato) em açúcares monossacarídeos (produtos) por lactase (enzima).

Em bioquímica, enzimas atuam como catalisadores biológicos convertendo substrato a produtos.[14] Por exemplo, os produtos da enzima lactase são galactose e glucose, que são produzidos a partir do substrato lactose.

  • Onde S é substrato, P é produto e E é enzima.

Promiscuidade de produto

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Algumas enzimas exibem uma forma de promiscuidade onde eles convertem um único substrato em vários produtos diferentes. Isso ocorre quando a reação ocorre através de um estado de transição de alta energia que pode conduzir a uma variedade de produtos químicos diferentes.[15]

Inibição de produto

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Algumas enzimas são inibidas pelo produto de sua ação catalítica que liga-se à enzima e reduz sua atividade.[16] Isso pode ser importante na regulação do metabolismo como uma forma de realimentação negativa (feedback negativo) controlando vias metabólicas.[17] A inibição de produto também é um tópico importante em biotecnologia, pois superar esse efeito pode aumentar o rendimento de um produto.[18]

Ver também

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Referências

  1. ↑ McNaught, A. D.; Wilkinson, A. (2006). [product] Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book". [S.l.]: Blackwell Scientific Publications, Oxford. ISBN 978-0-9678550-9-7. doi:10.1351/goldbook 
  2. ↑ Louise Eaton, Kara Rogers; Examining Biochemical Reactions; Encyclopædia Britannica, 2017.
  3. ↑ Debabrata Das, Debayan Das; Biochemical Engineering: An Introductory Textbook; CRC Press, 2019.
  4. ↑ McNaught, A. D.; Wilkinson, A. (2006). [chemical reaction equation] Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). [S.l.]: Blackwell Scientific Publications, Oxford. ISBN 978-0-9678550-9-7. doi:10.1351/goldbook 
  5. ↑ Mitja Prelovšek; The Dynamics of Present-Day Speleogenetic Processes in the Stream Caves of Slovenia; Založba ZRC, 2012.
  6. ↑ Viatcheslav V. Tikhomirov; Hydrogeochemistry Fundamentals and Advances, Mass Transfer and Mass Transport; John Wiley & Sons, 2016.
  7. ↑ a b Henry, Celia M. «DRUG DEVELOPMENT». Chemical and Engineering News. Consultado em 13 de setembro de 2014 
  8. ↑ Rensheng Xu, Yang Ye, Weimin Zhao; Introduction to Natural Products Chemistry; CRC Press, 2011.
  9. ↑ Wheeler McMillen; New riches from the soil: the progress of chemurgy; D. Van Nostrand Co., inc., 1947.
  10. ↑ Peter C.K. Lau; Quality Living Through Chemurgy and Green Chemistry; Springer, 2017. pág. 1.
  11. ↑ McNaught, A. D.; Wilkinson, A. (2006). [diamond] Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). [S.l.]: Blackwell Scientific Publications, Oxford. ISBN 978-0-9678550-9-7. doi:10.1351/goldbook 
  12. ↑ a b McNaught, A. D.; Wilkinson, A. (2006). [metastability] Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). [S.l.]: Blackwell Scientific Publications, Oxford. ISBN 978-0-9678550-9-7. doi:10.1351/goldbook 
  13. ↑ a b Yeh, Brian J; Lim, Wendell A (2007). «Synthetic biology: lessons from the history of synthetic organic chemistry». Nature Chemical Biology. 3 (9): 521–525. PMID 17710092. doi:10.1038/nchembio0907-521 
  14. ↑ Cornish-Bowden, A (2 de setembro de 2013). «The origins of enzyme kinetics.». FEBS Letters. 587 (17): 2725–30. PMID 23791665. doi:10.1016/j.febslet.2013.06.009 
  15. ↑ Yoshikuni, Y; Ferrin, TE; Keasling, JD (20 de abril de 2006). «Designed divergent evolution of enzyme function.». Nature. 440 (7087): 1078–82. Bibcode:2006Natur.440.1078Y. PMID 16495946. doi:10.1038/nature04607 
  16. ↑ Walter C, Frieden E (1963). The prevalence and significance of the product inhibition of enzymes. Adv. Enzymol. Relat. Areas Mol. Biol. Col: Advances in Enzymology - and Related Areas of Molecular Biology. 25. [S.l.: s.n.] p. 167–274. ISBN 978-0-470-12270-9. PMID 14149677. doi:10.1002/9780470122709.ch4 
  17. ↑ Hutson NJ, Kerbey AL, Randle PJ, Sugden PH (1979). «Regulation of pyruvate dehydrogenase by insulin action». Prog. Clin. Biol. Res. 31: 707–19. PMID 231784 
  18. ↑ Schügerl K, Hubbuch J (2005). «Integrated bioprocesses». Curr. Opin. Microbiol. 8 (3): 294–300. PMID 15939352. doi:10.1016/j.mib.2005.01.002 
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