Материал к экзамену по химии. Основные понятия термодинамики
 Скачать 1.97 Mb.
|
|
Энергия Гиббса Это изобарно-изотермический потенциал или свободная энергия системы.   или  – это часть внутренней энергии системы, которая может быть переведена в работу.  - связанная энергия. Часть внутренней энергии, которая не может быть превращена ни в работу, ни в теплоту. - часть внутренней энергии, затрачиваемая системой на совершение работы против сил внешнего давления.Прогнозирование направления самопроизвольно протекающих процессов в изолированной и закрытой системах; роль энтальпийного и энтропийного факторов Если   , то реакция идёт в прямом направлении самопроизвольно. - из этого выражения следует, что самопроизвольное течение реакции может контролироваться как энтальпийным (∆H), так и энтропийным фактором (T∆S).1) Очевидно, что для реакций, характеризующихся ∆H < 0 и ∆S > О, энергия Гиббса должна обязательно убывать, т. е. ∆G < 0, и такие реакции могут протекать самопроизвольно при любых температурах, так как оба фактора способствуют протеканию процесса. Пример такой реакции — гидролиз белка. 2) Наоборот, при ∆H > 0 и ∆S < 0 самопроизвольное течение реакций всегда невозможно, так как энергия Гиббса должна обязательно возрастать. Оба фактора препятствуют протеканию реакции. Пример — фотосинтез, т. е. образование глюкозы и кислорода из углекислого газа и воды. Несогласованное действие факторов наблюдается в двух случаях: 3) ∆H > 0 и ∆S > 0 — самопроизвольному протеканию реакции способствует энтропийный фактор, отрицательное значение изменения энергии Гиббса возможно при соотношении |∆S |> |∆H |, т. е. при достаточно высоких температурах. Примером процессов этого типа является тепловая денатурация белков; 4) ∆H < О и ∆S < О — благоприятствующим фактором является энтальпийный, соотношение ∆G < 0 наблюдается при |∆H | > |∆S |, т. е. при достаточно низких температурах. Пример процессов этого типа — гидратация белков. Билет 4. Термодинамические условия равновесия. Стандартная энергия Гиббса образования вещества, стандартная энергия Гиббса биологического окисления вещества. Стандартная энергия Гиббса реакции. Примеры экзергонических и эндергонических процессов, протекающих в организме. Принцип энергетического сопряжения. Термодинамические условия равновесия. Термодинамическое равновесие – постоянство всех свойств во времени в любой точке системы и отсутствие потока вещества и энергии. Условия:  , T = const . Для изолированных систем -  Стандартная энергия Гиббса образования вещества Стандартная энергия Гиббса образования вещества - это изменение энергии Гиббса при образовании 1 моль вещества из простых веществ, устойчивых к стандартным условиям. ∆Gпростого вещества = 0 Стандартная энергия Гиббса биологического окисления вещества Стандартная энергия Гиббса биологического окисления вещества – изменение энергии Гиббса при реакции образования 1 моль данного соединения в процессе окисления простых веществ. Стандартная энергия Гиббса реакции Стандартная энергия Гиббса реакции - изменение энергии Гиббса при реакции образования 1 моль данного соединения из простых веществ. Примеры экзергонических и эндергонических процессов, протекающих в организме Реакции, при протекании которых происходит уменьшение энергии Гиббса и совершается работа, называют экзэргоническими. ∆G<0 – экзергонический процесс (самопроизвольно протекающая реакция) Реакции, в результате протекания которых энергия Гиббса возрастает (ΔG >0) и совершается работа над системой, называют эндэргоническими. ∆G>0 – эндергонический процесс (реакция протекает только при воздействии извне) Процесс окисления глюкозы кислородом сопровождается уменьшением энергии Гиббса ∆G= -2880 кДж/моль, т.е. это процесс экзергонический. Экзергоническими в организме являются реакции катаболизма Пример эндергонического процесса в организме – синтез белка, у растений – процесс фотосинтеза Принцип энергетического сопряжения. Сопряженные реакции - это реакции, в которых экзэргонический характер одной из реакций обеспечивает протекание до конца другой эндэргонической реакции через образование промежуточных соединений, причем в этих двух реакциях присутствует общее вещество, называемое интермедиатом Пример: Первая стадия гликолитического обмена:  Это эндэргоническая реакция, она протекает в живых организмах, так как работает принцип энергетического сопряжения. Она сопряжена с экзэргонической реакцией гидролиза АТФ. Суммарно можно записать:
 Фосфорная кислота – интермедиат Билет 5. Предмет и основные понятия химической кинетики. Химическая кинетика как основа для изучения скоростей и механизмов биохимических процессов. Скорость реакции, средняя скорость реакции в интервале, истинная скорость. Классификации реакций, применяющиеся в кинетике: реакции, гомогенные, гетерогенные и микрогетерогенные; реакции простые и сложные (параллельные, последовательные, сопряженные, цепные). Молекулярность элементарного акта реакции. |