36. Стереоізомерія.

Стереоізомери – молекулярні структури з однаковими атомами й характером зв'язків, які відрізняються розміщенням у просторі. До них відносяться енантіомери, діастереомери й геометричні ізомери.

Оптична активність – здатність речовини повертати площину поляризації світла.

Речовини, які можуть повертати площину поляризації світла, називаються оптично активними. Такі речовини не повинні мати симетрії інверсії. Оптична активність може бути природною і наведеною зовнішніми полями. Явище оптичної активності поширене серед органічних речовин, особливо природних (гідрокси- й амінокислот, білків, вуглеводів, алкалоїдів). Однією з причин виникнення оптичної активності органічних молекул є наявність у структурі sp³-гібридизованого атома карбону, зв’язаного з чотирма різними замісниками. Такий атом карбону називається хіральним або асиметричним (хіральний центр). У структурних формулах асиметричний атом вуглецю позначають зірочкою – С*.

А симетричними можуть бути й інші атоми, нітрогену, сульфуру, фосфору. Оптичну активність виявляють також сполуки, які не містять асиметричного атома – це похідні алену, адамантану, фероцену, ізомерія яких викликана відсутністю обертання навколо простого зв’язку, так звана атропізомерія. Оптична активність характерна також для спіральних конформацій білків, нуклеїнових кислот, гексагеліценів. Сполуки, які містять один асиметричний атом карбону, існують у вигляді двох ізомерів, котрі співвідносяться як предмет до свого дзеркального відображення. Такі ізомери називають енантіомерами.

Для відображення просторової будови оптичних ізомерів на площині можуть бути використані стереохімічні формули – енантіомери бутанолу-2:

Частіше оптичні ізомери зображують на площині за допомогою проекційних формул Фішера. Енантіомери схожі між собою, але не тотожні, вони мають однаковий склад і послідовність зв’язування атомів у молекулі, але відрізняються один від одного відносним розташуванням атомів у просторі, тобто конфігурацією. Енантіомери мають однакові фізичні і хімічні властивості, обертають площину поляризації поляризованого променя на один і той же за величиною, але протилежний за напрямком кут; вони з різною швидкістю реагують з іншими хіральними сполуками і відрізняються за фізіологічною дією.

До діастереоізомерів належать усі стереоізомери, які не є енантіомерами, тобто дзеркальними відображеннями один одного. Діастереомери молекули виникають при наявності у ній декількох стереоцентрів. До діастереомерів належать також стереоізомери, які відрізняються конфігурацією подвійного зв'язку (π-діастереомери, або геометричні ізомери). Діастереомери відрізняються за фізичними властивостями, зокрема за оптичною активністю.

37. Енергетика хімічних реакцій.

Об'єктом вивчення в термодинаміці є термодинамічна система, під якою розуміють умовно виділену з простору сукупність тіл. Системи, які можуть обмінюватися з навколишнім середовищем і енергією і речовиною називаються відкритими. Системи, які обмінюються тільки енергією, називаються закритими. Якщо між середовищем та системою відсутній і тепло- і масообмін – це ізольована система. Розрізняють також гомогенні системи, що складаються з однієї фази та гетерогенні, що складаються з декількох фаз. Реакції, які протікають на межі розділу фаз – гетерогенні. Параметри діляться на інтенсивні та екстенсивні. Інтенсивні не залежать від розміру системи, а залежать від температури і тиску, екстенсивні залежать від маси та об'єму. Зміна одного з параметрів призводить до зміни стану в цілому. Стан системи називається рівноважним, якщо параметри системи в часі мимоволі не змінюються. Нерівноважна система –параметри в часі змінюються. Функції стану – внутрішня енергія, ентропія, ізобарний, ізотермічний потенціал.Перехід системи з 1-го стану під другим називається процесом.

1. T= const- Ізотермічний процес2. V= const - Ізохорний процес3.P= const - Ізобарний процес

Перший закон термодинаміки: теплота, підведена до системи, витрачається на збільшення внутрішньої енергії системи і на роботу над навколишнім середовищем Q=ΔU+AПерший закон термодинаміки є вираженням універсального закону збереження енергії.

Ентальпія – це функція стану, що за умов постійного тиску характеризує внутрішню енергію системи та її здатність до виконання роботи. Ентальпія залежить від кількості речовини, тому її змінення ΔH відносять до одного моля і вимірюють у [кДж/моль]. При підстановці Н у рівняння одержуємо: Qp=H₂−H₁=ΔH Отже, в ізобаричному процесі підведена теплота дорівнює зміненню ентальпії системи. Змінення ентальпії системи внаслідок взаємодії речовин за умов постійного тиску називається тепловий ефект хімічної реакції.

Незалежність теплоти хімічної реакції від шляху процесу за ізобарно-ізотермічних умов (Р,Т=const) була встановлена на основі експериментальних досліджень і має назву закон Гесса,  або другого закону термохімії: тепловий ефект хімічної реакції за умов сталого тиску і сталої температури не залежить від шляху її перебігу, а залежить лише від природи і фізичного стану вихідних речовин і продуктів реакції.

Перший фактор, який одержав назву ентальпійного, виявляється у зміненні ентальпії. Це пояснюється так: під час будь-якої хімічної реакції відбувається розрив зв'язків у молекулах вихідних реагентів, який потребує витрати енергії, і одночасно – утворення нових зв'язків у молекулах продуктів реакції, яке супроводжується виділенням енергії.

Оскільки між газами NO₂ і N₂ не відбувається взаємодії (зв’язки не руйнуються і не утворюються), то тепловий ефект відсутній, ΔH=0. З цього випливає, що ентальпійний фактор не може вважатися рушійною силою такого процесу.

Ентропія – це термодинамічна функція, яка є мірою невпорядкованості і характеризує відносну імовірність стану системи.Основною властивістю ентропії є її збільшення (ΔS>0)у будь-якій замкнутій системі, що змінює свій стан у напрямку рівноваги, якій притаманні максимальна невпорядкованість частинок і найбільші значення ентропії(ΔSрівноваги = 0).