Engenharia Bioquímica I Prof. Júlio César dos Santos 2° Semestre

Engenharia Bioquímica I
Prof. Júlio César dos Santos
2° Semestre 2016
Estequiometria do crescimento e formação do produto
Balanço de elétrons
“Elétrons disponíveis” é um termo que se refere ao número de elétrons disponíveis para
transferência ao oxigênio em uma combustão de uma substância a CO2, H2O e compostos
nitrogenados.
“Grau de redução”, , é o número de equivalentes de elétrons disponíveis na molécula por mol
de carbono.
O grau de redução é calculado considerando-se as valências dos elementos correspondentes a
seu “potencial máximo” de doação de elétrons ao oxigênio. Assim, usam-se:
Para carbono: 4;
Para hidrogênio: 1;
Para fósforo: 5;
Para enxofre: 6;
Nestes cálculos, para o oxigênio usa-se a valência -2 e, para o nitrogênio, usam-se: -3 se a
referência for amônia; 0 se for nitrogênio molecular e 5 se for nitrato.
Exemplo
Calcule o grau de redução para (use a amônia como referência) :
a) C16H34
b) sacarose
c) etanol
d) Escherichia coli CH1,77O0,49N0,24
e) CH1,66O0,27N0,20
Balanço de elétrons (usando-se a amônia como referência)
Seja, por exemplo, a seguinte equação química para crescimento celular:
C16H34+12,48 O2+2,13 NH3 →10,64 CH1,66O0,27N0,20 + 5,37 CO2 + 11,36 H2O
O total de elétrons disponíveis na fonte de carbono corresponde ao produto de seu grau de
redução pelo total de átomos de carbono presentes: 98
O total de elétrons disponíveis na biomassa corresponde ao produto de seu grau de redução
pelo total de átomos de carbono presentes: 4,52 x 10,64=48,1
A diferença entre os dois, 98-48,1=49,9 corresponde ao total de elétrons efetivamente
transferidos ao oxigênio. Como cada átomo de oxigênio pode receber dois elétrons, este
mesmo número pode ser calculado multiplicando-se 12,48 (coeficiente estequiométrico) por 2
(n° de átomos de oxigênio da molécula de O2) por 2 (n° de elétrons que cada átomo de
oxigênio pode receber): 12,48 x 2 x 2=49,9.
Assim, considerando-se a equação química genérica para crescimento celular:
CwHxOyNz + a O2 + b HgOhNi →c CHαOβNδ + d CO2 + e H2O
Têm-se como balanço de elétrons:
w. S-4.a=c. B
Em que S e B correspondem, respectivamente, ao grau de redução do substrato e da
biomassa, respectivamente.