- •III. Строение вещества
- •3.1 Свободная энергия Гиббса
- •3.3 Основы биоэнергетики
- •I. Химия и медицина
- •5.2 Термодинамика растворения.
- •Скорость растворения равна скорости кристаллизации. Растворы:
- •5.3 Растворимость газов, жидкостей и твердых веществ в воде.
- •Математическое выражение закона Нернста-Шилова
- •Условия образования осадка труднорастворимых электролитов
- •5.4 Коллигативные свойства растворов
- •Математическое описание эбулиоскопического закона
- •Применение гипертонических растворов в медицине
- •6.1 Теория электролитической диссоциации с. Аррениуса
- •6.2 Теории слабых и сильных электролитов
- •6.3 Электропроводность растворов электролитов
- •6.4 Роль электролитов в жизнедеятельности организма
- •7.1. Кислотность водных растворов и биологических жидкостей.
- •7.2 Буферные растворы.
- •Механизм буферного действия:
- •7.3 Буферные системы крови.
- •VII. Овр. Элементы термодинамики
- •IX. Физико-химия дисперстных систем и растворов вмс
- •16.1 Дисперсные системы и их классификация.
- •16.2 Получение и очистка коллоидных растворов.
- •Методы очистки золей: диализ, электродиализ, ультрафильтрация.
- •16.3 Строение мицеллы лиофобных золей.
- •16.5 Устойчивость коллоидных растворов. Коагуляция.
- •17.1 Общая характеристика вмс
- •17.2 Набухание и растворение вмс
- •VIII. Физико-химия поверхностных явлений
- •15.1 Поверхностная энергия и поверхностное натяжение
- •15.2 Адсорбция и ее виды
- •15.3 Адсорбция на границе жидкость-газ
- •15.4 Адсорбция на твердых адсорбентах
- •15.5 Хроматография
- •V. Химическая кинетика
- •9.1 Понятие о скорости и механизме химических реакций.
- •9.2 Кинетические уравнения простых и сложных реакций.
- •9.3 Влияние температуры на скорость химических реакций
- •10.1 Катализ и катализаторы
- •10.2 Кинетика ферментативных реакций.
- •Кинетическое уравнение реакции 1-го порядка
- •IV. Элементы химической термодинамики и биоэнергетики
- •1.1 Основные понятия химической термодинамики
- •1.2 Первый закон термодинамики
- •1.3 Термохимия
- •2.1 Понятие о самопроизвольных и несамопроизвольных процессах. Термодинамическое равновесие.
- •2.2 Второй закон термодинамики.
- •2.3 Термодинамическое и статистическое толкование энтропии. Применимость второго закона к биосистемам.
- •4.1 Химическое равновесие, его кинетическое и термодинамическое описание.
- •4.2. Смещение химического равновесия (принцип Ле Шателье).
- •4.3. Равновесие в биосредах.
- •Химия s-элементов
- •Химия р-элементов
- •Химия d-элементов
- •Триада железа
1.1 Основные понятия химической термодинамики
ЭНЕРГИЯ – способность совершать работу (кДж, ккал)
1 ккал = 4,184 кДж
Виды энергии
• Потенциальная - энергия взаимодействия
• Кинетическая - энергия движения
По видам совершаемых работ различают:
• Химическую,
• Электрическую,
• Световую,
По видам совершаемых работ различают:
• Механическую,
• Звуковую,
• Поверхностную,
В классической механике Работа (А) определяется как произведение силы на длину пути:
В термодинамике работа имеет более широкое значение
В термодинамике различают:
• работу расширения газа = р ΔV (ΔV – изменение объема)
• полезную работу А΄
Важнейшими видами полезной работы в организме являются:
1) механическая работа – выполняется при сокращении мышц;
2) осмотическая работа почек и цитоплазматических мембран по переносу веществ против градиента концентраций
3) электрическая работа нервной ткани и мозга по переносу заряженных частиц.
ТЕПЛОТА (Q) – перенос энергии между двумя телами, имеющими разные температуры.
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА – это тело или группа тел, отделенных от окружающей среды термодинамической оболочкой, которая может быть реальной физической или абстрактной математической.
Классификация систем
ОТКРЫТЫЕ СИСТЕМЫ, обменивающиеся с окружающей средой и веществом, и энергией (живая клетка, человек и др. биосистемы);
ЗАКРЫТЫЕ СИСТЕМЫ, обменивающиеся с окружающей средой только энергией, обмен веществом отсутствует (запанная ампула);
ИЗОЛИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ, не обменивающиеся с окружающей средой ни веществом, ни энергией.
Термодинамическое описание системы включает:
1) набор термодинамических параметров:
Т, р, V, ν, m, изменение которых свидетельствует о протекании термодинамических процессов;
2) набор термодинамических функций, описывающих способность системы совершать работу.
Функции состояния зависят от начального и конечного состояния системы и не зависят от числа промежуточных стадий процесса.
Функции процесса зависят от числа промежуточных стадий процесса; Q и A
Примером функции состояния является внутренняя энергия системы (U) – это совокупность потенциальной и кинетической энергии всех структурных единиц системы.
1.2 Первый закон термодинамики
энергия не создается и не разрушается; она превращается из одного вида в другой или переходит их одной системы в другую.
Математическое выражение первого закона термодинамики для различных типов систем:
1. Внутренняя энергия изолированной системы постоянна: U=const, ΔU = 0.
2. Теплота, подводимая к закрытой системе, расходуется на увеличение ее внутренней энергии и на совершение работы:
Q = ΔU + A или Q = ΔU + А΄ + pΔV
Для изобарного процесса (р = const), при условии А΄ = 0
Q= ΔU + pΔV = (U2 – U1) + p(V2 – V1) = (U2 + pV2) – (U1 + pV1),
где U + pV = Н, Н – термодинамическая функция состояния, называемая энтальпией или теплосодержанием системы.
Соответственно Qр = H2 – H1 = ΔH,
где ΔH — тепловой эффект изобарного процесса.
Для экзотермического процесса, протекающего с выделением теплоты из системы в окружающую среду, ΔH < 0; для эндотермического процесса, протекающего с поглощением теплоты из окружающей среды, ΔH > 0.
3. Внутренняя энергия открытой системы возрастает как при ее нагревании, так и при увеличении в ней количества вещества:
ΔU = Q ± μΔν – A,
где μ – коэффициент пропорциональности, называемый химическим потенциалом; Δν – изменение количества вещества, моль.
Первый закон термодинамики не имеет доказательств, но является результатом опыта, накопленного человечеством. Ярким доказательством его справедливости является невозможность создания вечного двигателя первого рода.
Вечный двигатель первого рода – это машина, совершающая работу без поглощения энергии из окружающей среды.