Общая химия, Лекция №1, Термодинамика
.pdf
Любая т/д система стремится занять состояние с максимальной энтропией (мера необратимого рассеивания энергии).
Поэтому т/д состояния самопроизвольно меняются только в сторону роста энтропии.
Д . Б . Н . Г И М А У Т Д И Н О В А О . И .
ФУНКЦИИ СОСТОЯНИЯ
№ 21
U, G, H, S
Д . Б . Н . Г И М А У Т Д И Н О В А О . И .
ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ
(постулат Клаузиса)
Д . Б . Н . Г И М А У Т Д И Н О В А О . И .
УРАВНЕНИЕ ГИББСА-ГЕЛЬМГОЛЬЦА
Математическое выражение второго закона термодинамики:
G = H – T S
Т– температура по Кельвину:
Т= t˚C + 273˚
Д . Б . Н . Г И М А У Т Д И Н О В А О . И .
НАПРАВЛЕННОСТЬ ПРОЦЕССА В Т/Д СИСТЕМЕ
Знак G определяет возможность протекания химической реакции в данных условиях.
G<0, реакция идет самопроизвольно,
G>0, реакция не может протекать самопроизвольно,
G=0, система находится в равновесии, т.е. скорости прямой и обратной реакций равны.
Д . Б . Н . Г И М А У Т Д И Н О В А О . И .
ЗАКОН ГЕССА
Тепловой эффект реакции (изменение энтальпии H) не зависит от пути процесса, а зависит только от начального и конечного состояния веществ и их природы.
Следствие из закона Гесса:
Тепловой эффект реакции равен разности энтальпий образования продуктов и энтальпий образования реагентов.
Реагентами (субстратами) называют исходные вещества.
– Q = Hº = Σ νi Hºобр. прод. – Σ νi Hºобр. реаг.
Hº - стандартная энтальпия образования, полученная при стандартных условиях (ν = 1 моль, р = 1 атм, Т=298оК или t=25оС), νi – стехиометрические коэффициенты реакции. Hº образования простых веществ равны нулю.
Д . Б . Н . Г И М А У Т Д И Н О В А О . И .
КАЛОРИЙНОСТЬ ВЕЩЕСТВ
Любое вещество может дать столько энергии при окислении, сколько содержится в его химических связях.
При нагревании 1 л воды на 1 градус расходуется 1 калория энергии, отсюда можно вычислить, сколько калорий выделится при сжигании данной массы вещества.
Удельная калорийность – калорийность единицы массы (кал/г) или 1 моля вещества (кал/моль).
В международной системе единиц СИ пользуются единицей энергии – джоулем (ньютон×метр).
1 кал = 4,184 Дж
Д . Б . Н . Г И М А У Т Д И Н О В А О . И .
УДЕЛЬНАЯ КАЛОРИЙНОСТЬ ОСНОВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ОРГАНИЗМА
№ 27
углеводы |
белки |
жиры |
|
|
|
4,1 ккал/г |
4,1 ккал/г |
9,2 ккал/г |
|
|
|
Д . Б . Н . Г И М А У Т Д И Н О В А О . И .
ДЕЙСТВИЕ ЗАКОНОВ ТЕРМОДИНАМИКИ В ЖИВОМ ОРГАНИЗМЕ
Макроэрг – соединение с высокоэнергетической химической связью.
Энергия макроэргических связей АТФ используется в процессах биосинтеза веществ с участием ферментов. При этом процесс гидролиза макроэрга
АТФ + H2O = АДФ + Ф катализируется тем же ферментом, что и синтез самого вещества. Такие реакции называются сопряженными. G отдельно взятой реакции биосинтеза может быть и больше нуля, но G, рассчитанное вместе с распадом АТФ, будет обязательно меньше нуля. Поэтому тепло выделяется как
в ходе реакций распада (катаболизма), так и синтеза веществ (анаболизма).
Анаболизм вместе с катаболизмом составляют метаболизм, т.е. обмен веществ в организме.
Д . Б . Н . Г И М А У Т Д И Н О В А О . И .
№ 29 |
ЖИРОВАЯ ТКАНЬ |
Д . Б . Н . Г И М А У Т Д И Н О В А О . И .