Тема 3:Химическая термодинамика и её применение к биосистемам

Дайте краткий ответ на теоретические вопросы:

1.Закон Гесса. Расчеты изменения стандартных энтальпий химических реакций и физико-химических превращений на основе закона Гесса

Закон Гесса:Тепловой эффект химической реакции определяется лишь начальным и конечным состояниями системы реагирующих веществ и не зависит от пути ее протекания .Изменениеэнтальпии в процессе химической реакции при образовании вещества, при его сгорании обозначается соответственно: ∆H_р ; ∆H_обр; ∆H_сгор; символ ∆H₂₉₈⁰ означает изменение энтальпии одного моля вещества в стандартных условиях Т=298К, р= 101.325 кПа – этот показатель называется стандартной энтальпией .

2.Основные понятия химической термодинамики.

Химическая термодинамика-наука, изучающая превращение различных видов энергии в химических реакциях, проц. растворения, испарения и кристаллизации, свойственных, с переходом энергии в форме теплоты и работы(А).Термодинамическая система – любой реальный объект, выделяемый для изучения процессов обмена веществом и энергией между составляющей его частями, а также между ним и окружающей средой с помощью термодинамических методов. Например - человек.Окружающая среда – остальная часть пространства с его материальными соединениями, находящихся в прямом или косвенном контакте с термодинамической системой.

Решите задачи:

Задача 1

Рассчитаете ΔGреакции , если , а . Возможна ли эта реакция в стандартных условиях?

Решение:

Используем уравнение Гиббса:

Ответ: ΔG<0, реакция идет в прямом направлении

Инспектор ГИБДД остановил водителя и по его внешнему виду заподозрил, что тот находится в состоянии алкогольного опьянения. Анализ, проведенный в токсикологической клинике, показал, что содержание этилового спирта в крови водителя превышает допустимую норму. Однако водитель утверждает, что алкогольных напитков не употреблял в течение нескольких дней. Установлено, что при выполнении профессиональных обязанностей ему приходится много времени проводить в условиях повышенной концентрации выхлопных газов и в его организме спирт мог образоваться из CO₂ и H₂O.

Вопросы:

1. Как выглядит уравнение образования C₂H₅OH из CO₂ и H₂O?

2CO₂+ 3H₂O = C₂H₅OH + 3O₂.

2.Что является критерием направления самопроизвольного протекания процесса?

Критериемнаправленияпротекания реакции является энергия Гиббса (при постоянной температуре и давлении).

3.Что называется стандартной энергией Гиббса образования вещества?

Стандартной энергией Гиббса образования вещества называется энергия Гиббса образования 1 моля вещества при стандартных условиях из простых веществ.

4.По какой формуле можно рассчитать G⁰_{реакции}, если:

G⁰_обр(C₂H₅OH) = 175 кДж/моль;

G⁰_обр(H₂O) = 237 кДж/моль;

G⁰_обр(CO₂) = 394 кДж/моль.

G⁰_{реакции}=G⁰_обр.(C₂H₅OH)  - 2G⁰_обр. (CO₂) -  3G⁰_обр. (H₂O) =

=   175 – 2(  -394) – 3( - 237)= + 1674 кДж.

5.Может ли происходить в организме человека самопроизвольное образование C₂H₅OH из CO₂ и H₂O?

Так как G⁰_{реакции}> 0, то по этой реакции спирт в организме самопроизвольно образовываться не может.

Ответьте на тесты:

1. В реакциях разложения энтропия термодинамической системы

1. уменьшается

2. не изменяется

3. увеличивается

4. ускоряется

5. флуктуирует

Ответ: 3

2. Реакции, при протекании которых происходит увеличение энергии Гиббса системы, называются

1. эндэргоническими

2. экзэргоническими

3. гомогенными

4. гетерогенными

5. окислительно-восстановительными

Ответ: 2

3. Если при протекании химической реакции поглощается теплота, то это реакция

1. обмена

2. окислительно-восстановительная

3. замещения

4. эндотермическая

5. экзотермическая

Ответ: 4

4. Человека, с точки зрения термодинамики, можно отнести к системе

1. Изолированной

2. Открытой

3. Закрытой

4. Проницаемой

5. Приоткрытой

Ответ: 2

Занятие №4