- •4. Уравнение Гей-Люсака.
- •6. Уравнение состояния газа Ван-дер-Ваальса.
- •10. Применение первого закона термодинамики к различным процессам. Энтальпия и ее физический смысл.
- •11. Закон Гесса – следствие первого начала термодинамики. Стандартные энтальпии образования. Стандартные энтальпии сгорания.
- •12. Обратимые и необратимые в термодинамическом смысле процессы; самопроизвольные процессы, максимальная и максимально полезная работа.
- •14. Изменение энтропии изолированной системы; критерии достижения термодинамического равновесия в изолированной системе.
- •15. Основной смысл и значение второго закона термодинамики.
- •16. Статистическая природа второго начала термодинамики.
- •1) Расчеты изменения энтропии при изотермических процессах
- •2) Расчет изменения энтропии в неизотермических процессах
- •3) Расчет изменения энтропии сложного процесса
- •19. Особенности термодинамического описания процессов в закрытых и открытых системах. Клетка как пример открытой системы.
- •21. Взаимосвязи между внутренней энергией, работой и "связанной энергией" в изобарно-изотермическом процессе.
- •22. Химический потенциал как мера изменения энергии системы за счет изменения массы исходных и конечных продуктов реакции.
- •23. Уравнение изотермы химической реакции (Закон действующих масс).
- •24. Зависимость константы химического равновесия от температуры. Интегральная и дифференциальная форма уравнения изобары.
- •25. Взаимосвязь между константой химического равновесия и изобарно-изотермическим потенциалом.
- •28. Уравнение Клаузиса-Клапейрона, 1-ое и 2-ое уравнения Рауля.
- •29. Коллигативные свойства растворов (температура кипения, температура замерзания, осмотическое давление, давление насыщенного пара).
- •33. Основы теории сильных электролитов. Активность, коэффициенты активности.
- •35. Особенности описания свойств сильных электролитов при физиологических значениях ионной силы.
- •34. Уравнение Дебая-Хюккеля и пределы его применения.
- •36. Буферные растворы и механизм их действия. Буферные системы организма.
- •37. Механизм химической реакции как совокупность отдельных элементарных стадий.
- •38. Скорость химической реакции и понятие лимитирующей стадии процесса.
- •39. Порядок и молекулярность реакции. Применение порядка химической реакции для описания ее механизма.
- •40. Количественные соотношения между скоростью химической реакции и концентрацией реагентов в зависимости от порядка химической реакции.
- •41. Теория активных соударений (Аррениуса). Понятие об энергии активации и ориентационном (вероятностном) факторе. Ограничения теории активных соударений.
- •43. Термодинамическая форма основного уравнения теории переходного комплекса
- •44. Сравнительный анализ теории активных соударений и теории переходного комплекса
- •45.Кислотно-основной катализ как пример гомогенных каталитических процессов.
- •47. Сравнительный анализ мультиплетной теории гетерогенного катализа и теории активных ансамблей (Кобозев).
- •48. Ферменты – биологические катализаторы. Основные факторы, определяющие сложный характер зависимости скорости реакции ферментативного процесса от концентрации субстрата.
- •49. Уравнение Михаэлиса-Ментен, условия его применения
- •51. Основные способы линерилизации уравнения Михаэлиса-Ментен для графического определения величин Km и Vmax. Сравнительный анализ их преимуществ и недостатков.
- •52. Окислительно-восстановительные реакции и электрохимия. Классификация и характеристика электрохимических процессов.
- •53. Механизм возникновения потенциала Нернста (электродный потенциал).
- •54.Диффузный потенциал, механизм возникновения и биологическая значимость.
- •55. Межжидкостный фазовый потенциал, механизм возникновения и биологическая значимость.
- •56.Электрохимические элементы и их использование в биологических исследованиях
- •57. Типы электродов(электроды 1,2 типа и редокс-электроды).
- •58. Электродные реакции, правила записи и потенциалообразующие ионы в случае электродов разных типов
- •59. Уравнение Нернста для электродов разных типов: стандарт электроды, стандартный водородный электрод.
- •60. Примеры использования электрохимических элементов в биологических исследованиях.
- •61.Поверхностные явления и адсорбция. Обзор сорбционных явлений.
- •62. Природа адсорбционного взаимодействия. Поверхностное натяжение и природа вещества.
- •63. Равновесие фаз при искривлённой поверхности раздела. Уравнение Лапласса.
- •64. Уравнение Томпсона и его следствия.
- •65. Роль сорбционных явлений в биологии.
- •66. Связь между уравнением Ленгмюра и уравнением адсорбции по Гиббсу.
- •67.Основные направления исследований и задачи коллоидной химии.
- •68. Классификация коллоидных систем по кинетическим свойствам дисперсной фазы, по размеру частиц дисперсной фазы, по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсной среды.
- •69. Коллоидные растворы и их основные свойства. Явление электрофореза.
- •70. Диализ и электродиализ как способы очистки коллоидных растворов от примесей.
- •71. Оптические свойства коллоидных растворов. Уравнение Рэллея и условия его применения.
- •72. Голубизна неба, красный закат как отражение оптических свойств коллоидных систем.
- •73. Молекулярно-кинетические свойства коллоидных растворов.
- •74. Описание механизма броуновского движения как основы молекулярно-кинетической теории строения вещества.
- •75. Уравнения Эйнштейна, Смолуховского и их использование для доказательства молекулярно-кинетической теории строения вещества.
- •76.Кинетическая устойчивость дисперсионных систем и седиментационное равновесие.
- •77. Седиментационное равновесие. Скорость оседания (всплытия) частиц дисперсной фазы. Методы достижения седиментационного равновесия.
- •78. Строение коллоидных частиц.
- •79.Электроосмос и электрофорез. Электрокинетический потенциал и механизм его возникновения
- •80.Равновесие Гиббса-Доннана и его значение для поддержания постоянного солевого состава клетки
- •81. Лиофобные и лиофильные коллоидные системы. Основные причины высокой термодинамической устойчивости лиофильных коллоидых систем.
- •82. Агрегативная устойчивость коллоидных систем
- •84. Свойства растворов высокомолекулярных соединений.
12. Обратимые и необратимые в термодинамическом смысле процессы; самопроизвольные процессы, максимальная и максимально полезная работа.
Необратимые и обратимые процессы. Термодинамически обратимый процесс – это процесс, в результате которого система может возвратиться в исходное состояние без изменений окружающей среды. Обратимые процессы протекают с бесконечно малыми скоростями. Только при этих условиях система в каждый момент времени будет находиться в состоянии, бесконечно мало отличающемся от равновесного. Такие процессы называют равновесными. Работа, которую совершает система в обратном процессе будет равна работе прямого процесса, но обратной по знаку. Термодинамически необратимый процесс – это процесс, после которого система не может возвратиться в исходное состояние без изменений в окружающей среде. Максимальная работа реакции, работа, к-рая производится термодинамич. системой при протекании в ней обратимой хим. р-ции. Максимальная работа реакции Wмакс складывается из работы по преодолению внеш. давления р - мех. работы где V - объем системы, и работы, к-рая не сопровождается изменением объема системы и наз. максимальной полезной работой р-ции W'макс. Внутренняя энергия представляет собой полную энергию системы. Однако второе начало термодинамики запрещает превратить всю внутреннюю энергию в работу. Можно показать, что максимальная полная работа (как над средой, так и над внешними телами), которая может быть получена от системы в изотермическом процессе, равна убыли свободной энергии Гельмгольца в этом процессе.
Вывод: Работа, совершаемая системой в обратимом процессе, всегда больше, чем в необратимом:
Wобр > Wнеобр. (3.4)
Все реальные процессы в той или иной мере могут приближаться к обратимым. Работа, производимая системой, достигает максимального значения, если система совершает обратимый процесс:
Wобр = Wmax. (3.5)
Работу, производимую системой при переходе из одного состояния в другое, в общем случае можно представить как сумму работы расширения и других видов работы (работы против электрических, поверхностных, гравитационных и т.п. сил). Сумму всех видов работы, производимой системой за вычитом работы расширения, называют полезной работой. Если переход системы из состояния 1 в состояние 2 был осуществлен обратимо, то работа этого процесса будет максимальной (Wmax), а работа за вычетом работы расширения – максимальной полезной работой (W'max):
Wmax = W'max + PΔ V;
W'max = Wmax - PΔV.
13. Второе начало термодинамики. Энтропия. Второе начало термодинамики дополняет первое начало, указывая на ограничения и на направление переходов энергии. Существует несколько формулировок второго начала термодинамики: 1. Невозможен самопроизвольный переход тепла от тела менее нагретого к телу более нагретому. 2. Невозможно превратить тепло в работу, не производя никакого другого действия, кроме охлаждения источника тепла.
Энтропия. Протекание самопроизвольного процесса в изолированной системе связано с возрастанием некоего параметра состояния системы. Этот параметр получил название энтропии. Статистическая термодинамика показывает, что энтропия может рассматриваться как сумма составляющих, относящихся к различным формам движения частиц. Принято группировать их по характеру движения частиц, рассматривая следующие составляющие энтропии: энтропию поступательного движения молекул, энтропию вращательного движения молекул, энтропию вращательного движения атомов и атомных групп, содержащихся в молекуле, энтропию колебательного движения атомов и атомных групп и энтропию движения электронов. Для каждого вещества энтропия возрастает при всех процессах, вызываемых движением частиц (испарение, плавление, расширение газов, диффузия). Энтропия возрастает при ослаблении связей между атомами в молекуле и при разрыве их, т.е. диссоциации молекул на атомы или атомные группы. С упрочением этих связей энтропия уменьшается.