Экспериментальные данные и результаты измерений

№	(л)	(л)	(л)
1
2
3

Выводы. Сделайте заключение о процентном содержаниив растворе, подлежит ли лекарственная форма отпуску? Как велико относительное отклонение вашего результата от данных, имеющихся у преподавателя? В какой среде индикатор – метиловый оранжевый – изменяет окраску? Соответствует ли это рН в точке эквивалентности в данном титровании? Не следовало ли взять другой индикатор?

Тема: Тепловые эффекты химических реакций. Термодинамические характеристики химических и биохимических процессов

Цель темы: Приобретение системных знаний об основных началах термодинамики и термодинамических функциях состояния системы и умение применять эти знания к конкретным системам, встречающихся в биологических объектах. Овладение навыками выполнения термохимических расчетов для прогнозирования направленности и энергетики биохимических процессов, а также экспериментального определения тепловых эффектов на примере реакция нейтрализации.

Исходный уровень.Студент должен знать из довузовского курса химии: «Тепловые эффекты химических реакций, сохранение и превращение энергии при химических реакциях. Термохимические уравнения. Молярная концентрация вещества в растворе» и из курса биологии: «Обмен веществ и превращение энергии в клетке».

Основные учебно-целевые вопросы:

1. Основные понятия химической термодинамики:

• система; типы систем (изолированные, закрытые, открытые);

• интенсивные и экстенсивные параметры системы;

• функции состояния системы;

• внутренняя энергия; работа и теплота – формы передачи энергии;

• термохимические процессы (изотермические, изобарные, изохорные);

• термодинамические обратимые (равновесные) и необратимые процессы; стандартное состояние.

1.2. Первое начало термодинамики. Энтальпия. Стандартная энтальпия образования и сгорания веществ.

1.3. Термохимия. Тепловой эффект химической реакции. Закон Гесса и следствия из него.

1.4. Второе начало термодинамики. Энтропия. Энергия Гиббса. Прогнозирование направления самопроизвольно протекающих процессов в изолированных и закрытых системах; роль энтальпийного и энтропийного факторов. Термодинамические условия равновесия.

1.5.Экзергонические и эндергонические процессы в организме. Макроэргические соединения.

1.6.Химическая термодинамика как теоретическая основа химических процессов и биоэнергетики

Практическая часть

Ситуационные задачи

Вычисление значение внутренней энергии, теплоты и работы

Задача №1.Рассчитайте значение работы, проделанной реакцией открытия мышьяка в биологическом материале (слюне):

Ответ. = 2496,4 Дж или 2,5 кДж.

Задача №2. Чему равно изменение внутренней энергии при испарении воды массой 100 г при 20°С, если принять, что водяной пар подчиняется законам идеальных газов, а объемом жидкости, который незначителен по сравнению с объемом пара, можно пренебречь. Удельная теплота парообразования воды Дж/г.

Ответ. Внутренняя энергия увеличилась на 230,97 кДж.

Вычисление значение теплового эффекта и определение теплоты образования и сгорания

Задача №3. Определите тепловой эффект реакции образования воды: при постоянном давлении и температуре 298 К, если тепловой эффект при постоянном объеме равен -284,2 кДж/моль.

Ответ. Дж/моль или 291,6 кДж/моль.

Задача №4. Определите теплоту образования по реакции:

Ответ.кДж/моль.

Задача №5. Рассчитайте стандартный тепловой эффект реакции:постандартным теплотам сгорания.

Ответ.кДж/моль.

Вычисление изменения стандартной энтропии и энергии Гиббса

Задача №6.Предскажите знак изменения энтропии // в каждой из ниже предполагаемых реакций и проверьте правильность сделанных выводов расчетомсоответствующих реакций, пользуясь справочными данными.

	Реакции	Выводы
1.		первой реакции больше нуля />0/. Энтропия системы как мера неупорядоченности растет при увеличении количества молей вещества (числа молей), тем более что полученные вещества находятся в газообразном состоянии.
2.		<0, так как в реакцию вступают три объема газов, а получаются два, т.е. число частиц газообразных веществ уменьшается, в системе растет 4порядоченность.
3.		<0 по той же причине, что и в случае 2.
4.		Вероятно, >0, так как усложнился состав молекул газа (вместо), хотя в результате реакции число молей и не изменилось (в том числе и газообразных веществ).
5		<0. Ионы и, находящиеся в растворе, переходят в осадок, т. е. в системе растет упорядоченность.

Ответ. Таким образом, результаты вычисления реакций подтвердили выводы, сделанные ранее, т.е.:……..

1)=

2)=

3)=

4) =

5)=

Задача №7. Какие из реакций, перечисленных в задаче №6, протекают самопроизвольно при стандартных условиях?

Ответ. Полученные результаты говорят о том, что реакции …, … и … могут протекать в стандартных условиях самопроизвольно до установления равновесия, а реакции … и …. в этих условиях протекать в указанном направлении не могут.

Контрольные вопросы

1. Какие из следующих термодинамических функций относятся к функциям состояния системы: теплота, энтальпия, энтропия, работа расширения газа, свободная энергия Гиббса?

2. Для каких условий справедливо соотношение ? При каких условиях это не так?

3. Сформулируйте условия самопроизвольного протекания реакций, сопровождающихся:

1) увеличением энтропии и энтальпии;

2) уменьшением энтальпии и энтропии;

3) увеличением энтропии и уменьшением энтальпии;

4) уменьшением энтропии и увеличением энтальпии.

4. Сформулируйте I закон термодинамики. В чем различие между величинами и? Напишите уравнение связии.

5. Обоснуйте, почему величину илицелесообразнее использовать при изучении химических реакций?

6. Как формулируется закон Гесса и где он применяется? Покажите, что данный закон справедлив для процессов, протекающих при условии постоянства давления или постоянства объема системы.

7. Проиллюстрируйте примерами тот факт, что направление химического процесса зависит от следующих факторов таких, как энтальпии и энтропии.

8. Что такое изобарно-изотермический потенциал, или свободная энергия Гиббса? Что можно сказать о химическом процессе, для которого:1) ; 2); 3).

9. Почему некоторые реакции, значение которых отрицательно, на самом деле не протекают? Какие условия можно подобрать для их протекания?

10. Почему некоторые вещества, значение образования которых положительны, все-таки существуют? Что можно сказать о способах получения таких веществ?