Заключение

Основные положения, следующие из законов термодинамики:

 развитие системы происходит под влиянием двух тенден­ций - стремления к минимуму энергии и к максимуму энтро­пии;

 экзэргонические реакции в организме протекают самопро­извольно, так как ΔG_р < 0;

 эндэргонические реакции требуют подвода энергии, так как Gp > 0;

 состояние равновесия в обратимых процессах с позиции термодинамики характеризуется ∆= 0 и является энергетически самым выгодным, так как=min;

 биологические системы в стационарном состоянии харак­теризуются S/Δτ → min, а в соответствии с законом сохранения S + I = const для живых систем должна быть справедлива зако­номерность Δ I/Δτ → max (в пределах соблюдения приведённого закона сохранения). При этом биологические системы организма далеки от состояния равновесия, что позволяет им оптимизиро­вать свои характеристики и эволюционировать во времени.

Законы биохимической термодинамики дают биологу, врачу и экологу ключ к пониманию энергетической стороны биохимических реакций в организме, процессов эмбриогенеза,^ регенерации^ и старения тканей, аналогичных процессов, проте­кающих в биосфере, а также дают возможность регулировать эти процессы осуществлением профилактических или исправляю­щих (лечебных) мероприятий.

Контрольные задания

Вариант 1

1. При сгорании 1 л ацетилена C₂H₂ выделяется 58,0 кДж теплоты. Вычислите стандартную энтальпию реакции горения ацетилена ?

2. При каком соотношении ∆H и T∆S системы находятся в равновесии ?

Вариант 2

1. Вычислите тепловой эффект реакции восстановления 1 моля оксида железа (III) алюминием.

2. Не производя вычислений, определите знак изменения энтропии для процесса:

а) CO_2(к) CO_2(г)

б) 2NH_3(г) N_2(г) + 3H_2(г)

в) 2H₂S_(г) + 3O_2(г) = 2SO_2(г) + 2H₂O_(ж)

г) 2CH₃OH_(г) + 3O_2(г) = 2CO_2(г) + 4H₂O_(г)

Вариант 3

1. Пользуясь табличными значениями стандартных энтальпий образования, определите изменение стандартной энтальпии реакции

CaO + CO₂ = CaCO₃

2. Почему при растворении в воде хлорида калия KCl энтропия увеличивается, а при растворении газообразного диоксида углерода CO₂ – уменьшается ?

Вариант 4

1. Что является термодинамическим критерием химического равновесия системы:

а) ∆H^о = 0 б) ∆G^о < 0 в) р = const г) ∆G^о = 0

2. Определите теплоту образования оксида азота (I), исходя из уравнений реакций:

C + 2N₂O CO₂ + 2N₂, ∆H^о = 556,9 кДж;

C + O₂ CO₂, ∆H^о = 393,7 кДж.

Вариант 5

1. В каком случае возможно самопроизвольное протекание химической реакции при стандартных условиях, если ∆H^о >> T∆S^о:

а) ∆H^о > 0 , ∆S^о < 0 б) ∆H^о > 0 , ∆S^о < 0

в) ∆H^о < 0 , ∆S^о > 0 г) ∆H^о < 0 , ∆S^о < 0

Дайте подробный ответ.

2. Чем отличаются термохимическая и термодинамическая системы знаков для тепловых эффектов процессов и почему ?

Вариант 6

1. Исходя из теплот образования жидкой воды и водяного пара, определите теплоту испарения воды.

2. Рассчитайте температуру, при которой равновероятны оба направления реакции

CuO_(к) + C_{(графит)} Cu_(к) + CO_(г)

Вариант 7

1. Вычислите стандартную энтальпию образования метилового спирта, исходя из следующих данных:

H_2(г) + 1/2 O_2(г) = H₂O_(ж), ∆H⁰ = 285,8 кДж;

C_(гр) + O_2(г) = CO_2(г), ∆H⁰ = 393,7 кДж;

CH₃OH_(ж) + 3/2 O_2(г) = CO_2(г) + 2 H₂O_(ж) , ∆H⁰ = 715,0 кДж.

2. Может ли протекать реакция самопроизвольно при положительном изменении энтальпии и изменении энтропии ?

Вариант 8

1. Теплота образования октана C₈H₁₈ равна 199,28 кДж/моль. Определите теплоту сгорания 1 кг октана.

(Образующуюся при сгорании воду считать жидкой).

2. Какую информацию о веществе можно получить, используя значение энергии Гиббса ?

Вариант 9

1. Рассчитайте термодинамические характеристики процесса термического разложения карбоната кальция СаСО₃.

2. Почему в формуле для вычисления ∆G перед энтропийным членом стоит знак минус ?

Почему энтропийный фактор выражается произведением изменения энтропии на температуру ?

Вариант 10

1. При нейтрализации гидроксида натрия, какой массы хлороводородом по реакции

NaOH_(к) + HCl_(г) = NaCl_(к) + H₂O_(ж)

выделяется 352,9 кДж теплоты ?

2. Рассчитайте температуру, при которой равновероятны оба направления реакции

2 SO_2(г) + O_2(г) 2 SO_3(г).

Вариант 11

1. Рассчитайте, является ли реакция

Al₂(SO₄)_3(к) = Al₂O_3(к) + 3SO_3(г)

экзо- или эндотермической.

2. Определите, рассчитав S, возможность протекания реакции

2C_{(графит)} + H_2(г) = C₂H_2(г)

Вариант 12

1. Определите знаки ∆H^о, ∆S^о и ∆G^о для реакции

AB_(к) + B_2(г) AB_3(гр),

протекающей при 298 К в прямом направлении.

Будет ли ∆G^о возрастать или убывать с ростом температуры ?

2. Для реакций

Н_2(г) + О _(г) = Н₂О_(г) (1)

Н_2(г) + 1/2О_2(г) = Н₂О_(г) (2)

2Н_(г) + О _(г) = Н₂О_(г) (3)

укажите правильное соотношение стандартных изменений энтальпий:

а) <<б)>>