Лекція № 1

1 Хімічна термодинаміка 2. Кінетика хімічних реакцій. Хімічна рівновага. 3. Електрохімія

1. «Основи хімічної термодинаміки та біоенергетики»

1. Науку, що вивчає взаємозв’язок і взаємоперетворення різних видів енергії під час хімічних реакцій, дає можливість передбачити ймовірність і направленість процесів, називають хімічною термодинамікою. Біоенергетика – розділ хімічної термодинаміки, що вивчає перетворення енергії в біологічних системах. 2. Термодинамічна система – тіло або сукупність тіл, відділених від навколишнього середовища. Наприклад: а) рідка вода і лід у колбі б) водний розчин натрій хлориду з кристалами солі в) живий організм 3. Ізольованатермодинамічна система не обмінюється з навколишнім середовищем ні енергією, ні речовиною. Абсолютно ізольованих систем не існує, однак будь – яку закриту термодинамічну систему можна за короткий проміжок часу можна вважати ізольованою. Закритатермодинамічна система обмінюється з навколишнім середовищем тільки енергією. До закритих систем відносяться речовини, що знаходяться в запаяних ампулах, добре закритих колбах тощо. Відкритатермодинамічна система обмінюється з навколишнім середовищем енергією і речовиною. Живі організми – відкриті термодинамічні системи. 4. Параметристану термодинамічної системи – величини, що характеризують стан, властивості, склад термодинамічної системи: об’єм, тиск, температура та концентрація. 5. Термодинамічний процес – зміна параметрів системи. Ізотермічний процес протікає при постійній температурі. Ізобарний процес процес протікає при постійному тиску. Ізохорний процес протікає при постійному об’ємі. 6. Термодинамічна функція стану – залежний параметр, значення якого залежить тільки від стану системи, але не залежить від шляху, яким система прийшла в цей стан. Неможливо виміряти абсолютне значення функцій стану, а тільки зміну: ΔU, ΔH, ΔS, ΔG. Внутрішня енергія ΔU, ентальпія ΔН (тепловміст системи), ентропія ΔS (міра неупорядкованості системи; в кристалічних сполуках = 0), вільна енергія Гіббса ΔG (кількість енергії, яка за певних температурі і тиску може бути перетворена на корисну енергію). 7. Перший закон термодинаміки: у будь-якому процесі теплота Q, що поглинається системою, йде на збільшення її внутрішньої енергії і виконання роботи системою : Q = ΔU + А. Перший закон термодинаміки характеризує енергетичні баланси і дає змогу обчислити теплові ефекти реакцій. 8. Тепловий ефект реакції ΔН– теплота, що виділяється або поглинається при протіканні реакції, віднесена до числа молів, зазначених у рівнянні реакції. Вимірюється в Джабо кДж. 9. Термохімічне рівняння– це хімічне рівняння, в якому зазначені агрегатні стани всіх речовин і тепловий ефект реакції. Термохімічне рівняння: 2Н₂(г) + О₂(г) = 2Н₂О(р); ΔН⁰ = -572кДж 10. Екзотермічний процес супроводжується виділенням теплоти: ΔН<0, Ендотермічний процес – поглинанням теплоти: ΔН > 0. 11. Основним законом термохімії, який випливає з першого закону термодинаміки, є закон Гесса: тепловий ефект реакції залежить від природи вихідних речовин і продуктів реакції, їхнього стану і не залежить від шляху, по якому протікає процес.

12. Теплота згоряння харчових продуктів у живому організмі є джерелом енергії, за рахунок якої здійснюється його життєдіяльність. За теплотою згоряння розраховують енергетичну цінність (калорійність) харчових продуктів. Так, теплота згоряння вуглеводів ΔН згор. = 17,1 кДж/г; жирів ΔНзгор. = 38,9 кДж/г; білків ΔНзгор. = 17,1 кДж/г.

13. Другий закон термодинаміки дає можливість з΄ясувати напрямок і межі перебігу самодовільних процесів. Формулювання другого закону: «При протіканні самодовільного процесу в закритій системі вільна енергія системи зменшується». Згідно з другим законом, енергія може існувати у двох формах: у вільній, або корисній, і у формі некорисній (розсіюваній), яка не використовується. За цим законом, під час будь-якого фізичного чи хімічного явища спостерігається тенденція до зменшення вільної енергії, розсіювання її і збільшення ентропії: ΔG = ΔH – TΔS.

14. Критерієм перебігу самочинного процесу є зниження вільної енергії Гіббса: ΔG < 0.

15. Самодовільний процес – процес, що протікає в системі без затрати роботи ззовні, з виділенням енергії . Приклади: розчинення речовин, вирівнювання температур, гідроліз жирів, білків тощо. Такі реакції в біохімії називаються екзергонічними (катаболічними). 16. Несамодовільний процес – процес, що протікає в системі тільки при затраті роботи ззовні, поглинанням енергії: синтез білків, нуклеїнових кислот, АТФ тощо. Це ендергонічні (анаболічні) реакції.

17. Вівільнена під час процесів розкладання (екзекргонічних) енергія не одразу використовується в біологічних процесах, а акумулюється в багатих на енергію (макроергічних ) сполуках, серед яких важливу роль відіграє АТФ. Макроергічні зв’язки – це зв’язки в трифосфатних групах АТФ, при гідролізі яких звільняється значна кількість енергії, що використовується для здійснення ендергонічних реакцій.

2. «Хімічна кінетика»

1. Хімічна кінетика вивчає швидкість та механізм хімічних реакцій, їх залежність від різних факторів.

2. Швидкістю хімічної реакції (υ) називають зменшення концентрації реагуючої речовини за одиницю часу. υ = -ΔС/Δt моль/л·с.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
	\|	Швидкість хімічної реакції залежить: від природи реагуючих речовин, природи розчинника, концентрації, температури і каталізатора.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.02 сек.