Introduction
A glicose é um açúcar que desempenha um papel central como fornecedor de energia para a maioria dos organismos vivos. Ela está envolvida no processo de respiração celular. Para os seres humanos, a glicose é a principal fonte de energia para o cérebro, as células vermelhas do sangue e os músculos durante atividades intensas. A regulação adequada dos níveis de glicose é essencial para a saúde, pois tanto a glicemia alta quanto a baixa podem levar a doenças graves, como diabetes e hipoglicemia.
A glicose existe em várias formas. A L-glucose e a D-glucose têm a mesma fórmula química, mas diferem estruturalmente: uma é a imagem espelhada da outra. Além disso, a D-glicose existe em duas formas diferentes, chamadas alfa (α) e beta (β), que podem se interconverter de uma para a outra. A D-glucose é a forma de glicose que ocorre naturalmente nos organismos vivos, principalmente em plantas e animais.
A cinética da Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição da glicose é importante porque nos ajuda a entender como a glicose se decompõe ao longo do tempo sob diferentes condições; esse conhecimento é vital em vários contextos biológicos, industriais e médicos.
A seguir, as medições termogravimétricas são usadas para realizar estudos cinéticos da Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. reação de decomposição da α-D-glicose.
Measurement Conditions
Para isso, quatro amostras com uma massa inicial entre 2,7 e 2,9 mg foram preparadas em cadinhos de óxido de alumínio. Cada cadinho foi colocado na termobalança e submetido a um aquecimento controlado sob um fluxo dinâmico de nitrogênio. Cada amostra foi medida em uma taxa de aquecimento diferente, entre 1 e 10 K/min.
TGA Measurements
A Figura 1 mostra as curvas resultantes das medições termogravimétricas nas diferentes taxas de aquecimento.
Duas etapas de perda de massa são detectadas. Durante a primeira, as curvas correm paralelamente uma à outra. O aumento da taxa de aquecimento leva a uma mudança nos efeitos detectados em direção a temperaturas mais altas, mas não influencia a quantidade de perda de massa. Consequentemente, a etapa de reação terá a forma:
em que A e B são os reagentes e os produtos, respectivamente.
Em contraste, a segunda etapa de perda de massa resulta em diferentes massas residuais, dependendo da taxa de aquecimento. Essa dependência da perda de peso em relação à taxa de aquecimento indica que esse estágio de Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição contém pelo menos duas reações concorrentes que ocorrem simultaneamente. Isso corresponde às seguintes etapas de reação:
em que C e D são os produtos de ambas as reações competitivas.
Kinetic Analysis
A cinética da reação foi analisada com o software Kinetics Neo, usando o modelo de reação em três etapas descrito acima.
Para cada uma dessas etapas, o software calcula os parâmetros cinéticos, ou seja, tipo de reação, energia de ativação e ordem de reação, para um tipo de reação específico. Uma reação de autocatálise foi selecionada para a primeira etapa da reação e reações de ordem zero para ambas as etapas competitivas.
A Tabela 1 exibe os parâmetros cinéticos determinados para o cálculo e a Figura 2 mostra as curvas calculadas com esses parâmetros em comparação com as curvas medidas.
Table 1: Kinetic analysis of α-D-glucose decomposition
| A → B | B → C | B → D | |
|---|---|---|---|
| Reaction type | Autocatalysis | nth order | nth order |
| Equation | see [1] | see [2] | see [3] |
| Activation energy | 96.53 | 1.13 | 182.28 |
| Log(PreExp) | 7.69 | -3.39 | 14.45 |
| Reaction order n | 1.76 | 13.96 | 1.96 |
| Log(AutocatPreExp) | 0.69 | - | - |
| Contribution | 0.28 | 0.36 | 0.37 |
As curvas calculadas e medidas estão de acordo muito bem, com um coeficiente de correlação superior a 0,999.
Prediction of the Glucose Decomposition
Com base nos parâmetros cinéticos determinados, o site Kinetics Neo é capaz de simular o comportamento de Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição da glicose para qualquer condição de tempo/temperatura, prevendo assim sua estabilidade e prazo de validade.
Um exemplo é dado na Figura 3, que mostra a simulação do processo de Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição para diferentes isotermas entre 20°C e 200°C. Como esperado, quanto mais alta a temperatura, mais rápida é a reação. Uma conversão de 1 corresponde à conclusão da reação. Esse estado é alcançado após aproximadamente 20 meses a 200°C.
A Figura 4 mostra as concentrações correspondentes dos reagentes A e dos produtos B, C e D que são produzidos durante a reação.
Conclusion
A cinética de Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição da α-D-glicose foi investigada usando medições termogravimétricas e o software Kinetics Neo.
O software Kinetics Neo permite a simulação do comportamento do material em qualquer condição de tempo/temperatura e, portanto, é uma ferramenta eficaz para prever a estabilidade e o prazo de validade.