me encanta esta pregunta!

Enseño Química en varios niveles y este concepto en torno a la hidrólisis de ATP causa más problemas para mis estudiantes que cualquier otro. A menudo, esta es la primera vez que un estudiante se encuentra con un ejemplo concreto de vinculación (en una clase de biología) y con frecuencia se aleja con la idea equivocada sobre los procesos de formación y ruptura de vínculos.

Romper un vínculo, de forma aislada, nunca libera energía. La unión es un estado estable en comparación con las especies no unidas, donde las cargas opuestas están más juntas cuando se unen en comparación con las no unidas y todo el sistema tiene una energía potencial (eléctrica) más baja. El enlace roto en la hidrólisis del ATP no es diferente. Es un vínculo bastante débil, pero aún requiere energía para romperse.

La razón por la que se libera energía en el proceso es porque los productos formados (ADP e hidrogenofosfato/fosfato) tienen enlaces covalentes más fuertes (más fuerzas intermoleculares con la solución circundante y los iones disueltos) que los materiales de partida. Este es el caso de cualquier proceso exotérmico. A medida que rompe el enlace P-O en ATP, se forma un nuevo enlace P-O en el hidrogenofosfato, pero también debe observar las interacciones de los materiales de partida en comparación con los productos con la solución. También debemos tener en cuenta que el agua que ataca al grupo fosfato en la reacción de hidrólisis tendrá que desprotonarse y el ion hidrogenofosfato formado se disociará parcialmente al fosfato, por lo que hay mucho que hacer.

Además, vale la pena señalar que cuando la gente dice «la energía se libera en hidrólisis de ATP», normalmente se refieren a la Energía Libre de Gibbs, que también incluye la contribución hecha por el cambio de entropía del sistema (tiempos de temperatura), así como el cambio de entalpía (determinado por el enlace y otra fuerza de interacción electrostática). En el caso de la hidrólisis de ATP, en la mayoría de las condiciones, también tenemos un aumento en la entropía del sistema y esto hace que el proceso sea aún más exergónico (favorable, se puede usar para impulsar otros procesos) de lo que sugeriría la entalpía sola.

Por favor, comprenda: la química involucrada aquí es en realidad muy compleja y la energía utilizable total disponible depende de muchos factores más allá de las estructuras de los materiales de partida y los productos. Para entender realmente la hidrólisis de ATP se requiere conocer las concentraciones de todas las especies (ya que esto afecta a la fuerza impulsora), incluidas varias especies iónicas disueltas que normalmente no se incluyen en la ecuación de reacción simple.

Para responder a su última parte, la formación de enlaces a partir de especies aisladas siempre libera energía a medida que las cargas opuestas se acercan y la energía potencial disminuye.