Примеры решения задач

Пример №1. Не прибегая к вычислениям, определите, как изменяется энтропия (уменьшается, увеличивается или не изменяется) в следующей реакции: 2N_2(г) + 6H₂O _(ж) = 4NH_3(г) + 3O_2(г)

Решение

В скобках после формулы вещества внизу слева указывается агрегатное состояние. (г) – газообразное; (т) – твердое; (к) – кристаллическое; (ж) – жидкое. Если агрегатное состояние не указано, то вещество находится в газообразном состоянии.

N₂ и H₂O – формулы исходные вещества; NH₃ и О₂ – формулы продуктов реакции.

Цифры перед формулами – число молей. Моль – это количество вещества, содержащее 6,02^.10²³ структурных единиц (атомов или молекул).

Считаем число молей (только газообразных компонентов) исходных веществ и число молей продуктов реакции.

В данном случае исходные компоненты содержат 2 моля газообразных веществ, а продукты реакции – 7 молей (4 + 3 = 7).

2  7, следовательно, энтропия увеличивается.

Если сумма молей исходных веществ больше, суммы молей продуктов реакции, то «энтропия уменьшается».

Если суммы молей равны, то «энтропия не изменяется».

Пример №2. Не прибегая к вычислениям, определите, как изменяется энтропия (уменьшается, увеличивается или не изменяется) в следующем случае: h2o (ж)  h2o (т). Решение

Энтропия вещества, находящегося в твердом состоянии, намного меньше энтропии вещества, находящегося в жидком состоянии. Поэтому в данном процессе энтропия понижается.

Эволюционная химия и ее основные проблемы

Под эволюционными проблемами химии следует понимать проблемы самопроизвольного (без участия человека) синтеза новых химических соединений, являющихся к тому же более сложными и более высокоорганизованными продуктами по сравнению с исходными веществами. Поэтому эволюционную химию считают наукой о самоорганизации и о саморазвитии химических систем.

Истоки возникновения эволюционной химии связаны с давнишней мечтой химиков – «освоить опыт лаборатории живого организма» и понять, как из неорганической материи возникает органическая, а вместе с нею и жизнь.

Первым осознал исключительно высокую упорядоченность и эффективность химических процессов в живых организмах основатель органической химии - шведский ученый Якоб Берцелиус. Именно он впервые установил, что основой основ лаборатории живого организма является катализ, а точнее биокатализ.

Идеалом совершенства считали лабораторию живого организма немецкий химик Юстус Либих, французский химик Марселен Бертло и многие другие химики Х1Х столетия. Но и в ХХ в. химизм живой природы оставался идеалом исследователей.

Академик А.Е.Арбузов писал: «Подражание живой природе есть химия будущего! И в тот день, когда в лаборатории будет синтезирован первый фермент*, т. е. биокатализатор, мы можем сказать, что наука получила в свои руки ключ, который она так долго и упорно ищет, - это ключ к химии живой природы».

*Ферменты органические вещества белковой природы, которые синтезируются в клетках и во много раз ускоряют протекающие в них реакции, не подвергаясь при этом химическим превращениям.

Много внимания вопросам ориентации на каталитический опыт живой природы уделял лауреат Нобелевской премии Н. Н. Семенов. Он говорил о химических процессах, протекающих в тканях растений и животных, как о своеобразном «химическом производстве» живой природы. Примером такого сложнейшего химического производства является синтез белка на рибосомах, который осуществляется в клетках живых организмов.