НОВОГРАД - ВОЛИНСЬКИЙ МЕДИЧНИЙ КОЛЕДЖ

Предмет:“Медична хімія”

Тема: «Основи хімічної термодинаміки та біоенергетики». «Фізико-хімічні основи кінетики біохімічних реакцій»

ВВид заняття:Лекція

Для студентів ІІ курсу

Спеціальність: 5.110102

“Сестринська справа”

Підготовлена викладачем

предмету: “Медична хімія”

Голод О.В.

Затверджено на засіданні

цикловоїкомісії

науково-природничихдисциплін

Протокол № ___ від “___” _____ 200__ р.

Голова циклової комісії ___________

2012 р

План

1.Предмет хімічної термодинаміки. Основні поняття хімічної термодинаміки.

2. Перший закон термодинаміки. Самовільні та не самовільні процеси.Ентальпія.

3. Термохімічні рівняння. Природа теплового ефекту хімічних реакцій.

4. Самовільні та не самовільні процеси.

5. Другий закон термодинаміки. Ентропія.

6.Термодинамічний потенціал.

7.Хімічна кінетика,як основа для вивчення швидкостей та механізму біохімічних реакцій.

8.Швидкість реакції. Залежність швидкості реакцій від концентрації реагуючих речовин. Закон діючих мас. Константа швидкості.

9.Порядок реакції. Прості та складні реакції.

10.Залежність швидкості реакцій від температури.

1. Всі хімічні реакції супроводжуються перетворенням хімічної енергії в інші форми енергії: теплову (згоряння сірки, вуглецю – виділення теплоти; розкладання оксидів, солей – поглинання теплоти); електричну (робота гальванічного елементу) і, навпаки, електричної – в хімічному (електроліз); механічну (вибух артилерійського снаряду) тощо.

Теплова енергія – сума кінетичної енергії хаотичного теплового руху всіх атомів молекул речовини; електрична енергія – енергія взаємодії електрично заряджених частинок; механічна енергія – характеризує рух макротіл і здатність виконувати роботу з переміщення макротіл.

Термодинаміка – наука, що вивчає зв’язок між тепловою та іншими формами енергії. Вона виникла на початку ХІХ століття. Термін «термодинаміка» походить від двох грецьких слів: thermos – тепловий і dinamicos – силовий. У більш широкому розумінні термодинаміка вивчає всі форми енергії та їх взаємні перетворення, і тому іноді її називають енергетикою.

Біоенергетика – розділ термодинаміки, що вивчає біосистеми.

Енергетичні ефекти реакції вивчає розділ хімії, що має назву термохімії.

У термохімії розрізняють два типи хімічних реакцій: екзотермічні (супроводжуються виділенням теплоти) та ендотермічні (супроводжуються поглинанням теплоти). Є реакції (їх дуже мало), що не супроводжуються енергетичними ефектами. Наприклад, реакція етерифікації.

Хімічні реакції можуть відбуватися при сталому тиску (наприклад, у відкритій колбі) – ізобарні процеси, при сталому об’ємі (у закритій колбі або автоклаві) – ізохорні процеси або при сталій температурі – ізотермічні процеси (назви походять від грецьких слів: ізос – однаковий, барос – тиск, хора – простір, термос – теплота).

Термодинаміка вивчає властивості різних термодинамічних систем і процеси, що відбуваються в них

Термодинамічна система – це будь-яке тіло або сукупність тіл, що знаходиться у взаємодії, і яку можна (уявно чи фактично) виділяти з оточуючого середовища для вивчення термодинамічними методами.

Відомі різні типи термодинамічних систем:

Гомогенна система – однорідна у всіх своїх частинах. Наприклад, істинний розчин спирту (спирт – вода), газ у балоні.

Гетерогенна система – неоднорідна, має дві чи більше фаз, що відділені поверхнею поділу. Наприклад, вода – бензол.

Фізична система – система, в якій мають місце процеси, що супроводжуються енергетичними ефектами, але без зміни хімічної природи речовини. Наприклад, зміна агрегатного стану речовини при температурі її плавлення (або кристалізації); конденсація парів рідини при температурі її кипіння (при 100⁰С вода – пар).

Хімічна система – система, в якій має місце і енергетичні ефекти, і зміна хімічної природи компонентів системи. Наприклад, взаємодія цинку з сірчаною кислотою та інші хімічні реакції.

Відкрита (незамкнена) система – система, в якій має місце обмін з іншими системами і навколишнім середовищем. Наприклад, біосистема – живий організм.

Закрита (замкнена) система – система, в якій має місце обмін з іншими системами тільки енергією, а не речовиною. Наприклад, електроплита.

Ізольована система – система, в якій не проходить обмін з іншими системами ні енергією, ні речовиною. Абсолютно ізольовану систему реалізувати дуже важко. До таких систем наближаються реактори з доброю термоізоляцією (термос – єдність Дьюара), вибухові процеси.

Термодинамічні системи характеризуються такими параметрами, як: температура Т, тиск Р, об’єм V, енергія Е, маса m, внутрішня енергія U, ентальгія Н, ентропія S, енергія Гіббса G, енергія Гельмгольця F та інші термодинамічні параметри (функції).

Термодинаміка відіграє значну роль у медицині.

За її допомогою можна:

- Створити наукове уявлення про енергетичний баланс живого організму.

- Встановити зв’язок між калорійністю їжі та енергетичними затратами людини.

- Одержати об’єктивні критерії оцінки, за допомогою яких можна розмірковувати про можливість здійснення окремих процесів у людському організмі, не проводячи їх експериментально.