Энергия Гиббса.

Биохимические реакции обычно происходят при изобарно-изотермических условиях. В этих случаях энергетическое состояние системы характеризуется энтальпией, а мерой неупорядоченности системы будет произведение ее энтропии и температуры. Функцией, учитывающей обе эти характеристики и противоположность в тенденции их изменения при самопроизвольных процессах, является энергия Гиббса.

Свободная энергия Гиббса (G) – термодинамическая функция объединяющая энтальпийный и энтропийный факторы и являющиеся критерием самопроизвольного протекания химический реакции.

– изменение энергии Гиббса в ходе химической реакции;

и - соответственно изменения энтальпии и энтропии;

T – температура, при которой протекает реакция.

Как следует из формулы энергия Гиббса может быть сосчитана изменением энтальпии и энтропии с учетом

Исходя из полученного значения, можно судить о возможности протекания данной химической реакции.

Возможны следующие 3 случая:

<0 – самопроизвольное протекание химической реакции возможно;

>0 – реакция протекать самопроизвольно не может;

=0 – химическая система находится в равновесие (обратима).

Энергия Гиббса. Образование вещества.

- изменение энергии Гиббса при образовании 1 моль вещества из простых веществ.

Если изменение энергии Гиббса рассматривать при стандартных условиях, то говорят о стандартном изменении энергии Гиббса.

⁰ образование простых веществпринимается равным 0.

⁰ – табличные данные

Энергия Гиббса – термодинамическая функция зависит только отначального и конечного состояния системы поэтому изменение энергии Гиббса в ходе реакции вычисляется по полной аналогии с изменениями энтальпии и энтропии.

При достижении равновесия химической системы константа равновесия связана со стандартными изменениями энергии Гиббса соотношение:

Где - константа равновесия при температуре Т

Исходя из изменения энергии Гиббса в ходе реакции можно рассчитать константу равновесия при произвольной температуре Т:

Также может быть решена обратная задача: по экспериментальному определению рассчитывает из уравнения (5) изменения стандартной энергии Гиббса.

2. Протеолитическая теория кислот и оснований.

В основе данной теории лежит способность веществ отдавать или присоединять ион водорода Н⁺ (протон).

Кислота - молекула или ион, способная отдавать протон (донор-протон).

HCl = Н⁺ + Cl^-

NH₄⁺ = NH₃ + H⁺

Основание - молекула или ион способный присоединять протон (акцептор-протон).

OH^- + H⁺ =H₂O

Кислоты отдавая протон превращаются в частицу стремящиеся его присоединить, которые называются - сопряженное основание.

Основание принимающее протон превращается в частицу, стремящуюся его отдать, которая называется - сопряженной кислотой.

Кислота = сопряженное основание + Н⁺

Основание + Н⁺ = сопряженная кислота.

Совокупность кислоты и его сопряженного основания, а так же основания его сопряженной кислоты, образуют сопряженную кислотно-основную пару.

Омфалиты - молекулы или ионы способный как отдавать, так и принимать протоны, способный вступить в реакции характерные как для кислот так и для и оснований. (Классический омфалит вода Н₂О).

Н₂О + HCl = H₃O⁺ + Cl^{-свойства основания}

H₂O + NH₃ = NH₄⁺ + OH^{- свойства} кислоты

Омфалитами так же являются ряд гидроксидов металлов (амфотерные основания), которые растворяются как в кислотах так и в щелочах.

Z n(OH)₂ + 2HClZnCl + 2H₂O

Z n(OH)₂ + 2NaClNa₂[Zn(OH)₄]

К омфалитам так же относятся ряд биологически активных органических молекул, которые одновременно содержат функциональные группы ответственные за основные и кислотные свойства (аминокислоты, белки и др).