8Б ние энергии Гиббса, также называются термо- химическими.

Химические реакции, при протекании которых про- исходит уменьшение энергии Гиббса системы (ЛС < 0) и совершается работа, называются экзергоническими. Реакции, в результате которых энергия Гиббса возрас- тает (ЛС > 0) и над системой совершается работа, называются эндергоническими.

Выведенная на основе второго начала термодина- мики энергия Гиббса является функцией состояния. Следовательно, так же, как и для энтальпии, может быть сформулирован закон Гесса для энергии Гиббса в следующей форме: изменение энергии Гиббса при образовании заданных продуктов из данных реа- гентов при постоянных давлении и температуре не зависит от числа и вида реакций, в результате ко- торых образуются эти продукты.

2

2

2

6

Важный пример применения закона Гесса — расчет энергии Гиббса реакции окисления глюкозы дикисло- родом. Изменение энергии Гиббса в этой реакции при р = 101 кПа и Т = 298 °К, определенное вне организма, равно ЛС° = -2880 кДж/моль. Соответствующее тер- мохимическое уравнение записывается в виде:

^6' 12 6

В клетках организма эта реакция осуществляется через целый ряд последовательных стадий, изучен- ных биохимиками. Можно предсказать исходя из за- кона Гесса, что сумма изменений энергии Гиббса во всех промежуточных реакциях равна Л С :

ЛС1 + ЛС2 + Л С3+ ... + ЛСп = ЛСр-Я

Энергия Гиббсареакции равна алгебраической сумме энергий Гиббса образования стехиометри- ческого количества продуктов за вычетом алге- браической суммы энергий Гиббса образования стехиометрического количества реагентов:

Л Ср-я = (псЛСс + п0ЛС0) - (ПдЛСд + пвЛСв).

Это соотношение называется формулой Больц- мана.

Формула Больцмана позволяет теоретически рас- считать энтропию системы по числу возможных ее микросостояний. Такие расчеты хорошо согласуются с экспериментально определенными значениями. В частности, известно, что число микросостояний кристаллических веществ при 0 °К близко к = 1. Та- ким образом, могут быть определены абсолютные зна- чения энтропии кристаллизующихся веществ в отличие от внутренней энергии Е и энтальпии Н, для которых можно определить лишь относительные значения.

Увеличение числа микросостояний системы во мно- гих случаях можно связать с ростом неупорядоченно- сти в этой системе, с переходом к более вероятным распределениям энергии системы. Исходя из соотно- шения Больцмана, можно дать молекулярно-кинетиче- ское определение энтропии.

Энтропия есть мера вероятности пребывания системы в данном состоянии или мера неупоря- доченности системы.

Важное значение понятия энтропии связано с тем, что на основе этой величины можно прогнозировать направление самопроизвольного протекания процес- сов. Однако применимость измерения энтропии как критерия направленности процессов ограничивается изолированными системами в соответствии с форму- лировкой второго начала термодинамики.

По агрегатному состоянию растворы могут быть га- зообразными, жидкими и твердыми.

Любой раствор состоит из растворенных веществ и растворителя, хотя эти понятия в известной степени условны. Например, в зависимости от соотношения ко- личества спирта и воды эта система может быть рас- твором спирта в воде или воды в спирте.

Обычно растворителем считают тот компонент, ко- торый в растворе находится в том же агрегатном со- стоянии, что и до растворения.

Учение о растворах представляет для медиков особый интерес потому, что важнейшие биологические жид- кости — кровь, лимфа, моча, слюна, пот являются раст- ворами солей, белков, углеводов, липидов в воде.

Биологические жидкости участвуют в транспорте пи- тательных веществ (жиров, аминокислот, кислорода), лекарственных препаратов к органам и тканям, а также в выведении из организма метаболитов (мочевины, би- лирубина, углекислого газа и т. д.). Плазма крови явля- ется средой для клеток — лимфоцитов, эритроцитов, тромбоцитов.

В жидких средах организма поддерживается постоян- ство кислотности, концентрации солей и органических веществ. Такое постоянство называется концентра- ционным гомеостазом.

Классификация растворов

Растворы веществ с молярной массой меньше 5000 г/моль называются растворами низкомолекулярных со- единений (НМС), а растворы веществ с молярной мас- сой больше 5000 г/моль — растворами высокомолеку- лярных соединений (ВМС).