Программа контрольной работы n 1

I. Химическая термодинамика.

Основные понятия термодинамики: термодинамические системы: изолированные, открытые, закрытые. Параметры системы - масса, давление, объем, температура, внутренняя энергия и др. Термодинамические процессы. Работа и теплота - две формы передачи энергии. Первое начало термодинамики. Энтальпия. Стандартная энтальпия образования вещества, ΔH⁰_{298 обр}. Закон Гесса и следствия из него. Применение первого начала термодинамики к живым системам. Расчет калорийности продуктов питания. Второе начало термодинамики. Самопроизвольные процессы. Энтропия системы. Абсолютная энтропия вещества. S⁰₂₉₈. Факторы, влияющие на энтропию. Расчет энтропии реакции.

Второе начало термодинамики для изолированных систем. Энергия Гиббса. Энтальпийный и энтропийный факторы протекания процессов. Расчет энергии Гиббса реакции для стандартных и нестандартных условий. Критерии самопроизвольного протекания процесса в закрытых и открытых системах. Экзо- и эндотермические процессы. Принцип энергетического сопряжения биохимических реакций.

II. Химическая кинетика.

Предмет и основные понятия химической кинетики. Скорость химических реакций. Средняя и истинная скорость. Факторы, влияющие на скорость реакции. Классификация реакций в кинетике: гомогенные и гетерогенные, простые и сложные (параллельные, последовательные, цепные, сопряженные). Молекулярность простой реакции. Зависимость скорости реакции от концентрации исходных веществ. Закон действующих масс. Константа скорости реакции. Ее физический смысл. Зависимость ее от различных факторов. Порядок реакции по веществу и общий порядок реакции. Кинетические уравнения реакций нулевого, первого и второго порядков. Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа. Энергия активации. Уравнение Аррениуса. Понятие о теории активных столкновений и о теории активированного катализа. Схема каталитического действия. Особенности ферментативного катализа.

III. Химическое равновесие.

Необратимые и обратимые по направлению реакции. Химическое равновесие. Кинетические и термодинамические условия наступления состояния динамического равновесия. Константа химического равновесия и ее зависимость от различных факторов. Связь константы равновесия с энергией Гиббса. Смещение равновесия. Принцип Ле Шателье. Расчет равновесных и исходных концентраций системы.

IV. Растворы.

Виды растворов. Вода как растворитель. Ее биологическая роль. Структурированная вода и ее особенности. Растворимость веществ. Термодинамика процесса растворения. Растворимость газов в жидкостях. Законы Генри, Дальтона, Сеченова. Способы выражения содержания растворенного вещества в растворе: массовая доля, молярная концентрация и моляльная концентрация.

Коллигативные свойства растворов неэлектролитов. Осмотическое давление. Закон Вант Гоффа. Расчет осмотического давления в растворах электролитов. Изотонический коэффициент. Роль осмоса и осмотического давления в биологических системах. Осмотическое давление. Изо- гипо- и гипертонические растворы. Явления плазмолиза и гемолиза. Законы Рауля: понижение, давления насыщенного пара над раствором, понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения растворов. Законы Рауля для растворов электролитов. Криоскопическая и эбулиоскопическая постоянные, их физический смысл.

Пример билета контрольной работы N 1.

1. Второе начало термодинамики, что оно рассматривает? Приведите известные вам формулировки второго начала термодинамики. Что означает выражение ΔS > 0? В каком направлении протекает реакция: N_{2 (г)} + 2O_{2 (г)} ↔ 2NO_{2 (г)}, ΔG = 103 кДж

а) в случае изолированной системы, б) в открытой системе.

2. Рассчитайте калорийность одного яйца (70 г), имеющего состав: белки 12.7%, жиры 11.5%, углеводы 0.7%.

3. Что такое скорость химической реакции? Как ее измеряют? Приведите кинетическую кривую по исходному веществу. От каких факторов зависит скорость реакции? Что такое средняя и истинная скорость? Во сколько раз изменится скорость реакции

3A → 2В, если увеличить концентрацию А в 2 раза?

4. Что называют температурой кипения? Какова температура кипения раствора по сравнению с чистым растворителем? Приведите формулировку и математическое выражение второго закона Рауля. Каков физический смысл эбулиоскопической постоянной? Какой вид концентрации используется в этом законе и какова его размерность?

5. Что произойдет с эритроцитами в сахарном сиропе, содержащем 20 г сахара

(M = 342 г/моль) в 200 мл при 25С. Изобразите схематически происходящее явление.

Готовиться к контрольной работе следует прежде всего по конспектам лекций, так как теоретические вопросы составлены по ним. Для подготовки также можно воспользоваться вопросами и задачами в учебнике Ю.А.Ершова 40, 78, 421, решить задачи из задачника Глинки, предложенные для факультативного решения по каждой теме или выполнить следующие задания: