Дорогой первокурсник!
Вы приступаете к изучению курса общей химии, который должен подготовить Вас к восприятию таких дисциплин клинического профиля как фармакология, биохимия, нормальной и патологической физиологии и других.
В курсе общей химии вы познакомитесь с основными законами, которые описывают протекание важнейших биохимических процессов в живых организмах. Предложенный курс лекций должен помочь вам в усвоении материала столь необходимого будущему врачу.
Надеемся, что Вы займете активную образовательную позицию - задавайте вопросы, ищите ответы в других учебных пособиях и Интернет-ресурсах, участвуйте в работе научного кружка, выполняйте дополнительные задания по дисциплине – будьте активны!
Вы надеемся, что данное пособие станет Вашим хорошим другом и помощником!
С уважением авторы
Лекция 1 Первый закон термодинамики. Термохимия
Химическая термодинамика — это раздел химии, изучающий взаимные превращения энергии, теплоты и работы в термодинамических системах разных типов. Термодинамический метод познания является ведущим в современном естествознании. Он позволяет рассчитать:
тепловые эффекты химических реакций и физико-химических превращений;
направление преимущественного протекания процессов;
максимальный выход продуктов реакции;
максимальную работу, совершаемую в ходе процесса.
ПЛАН
1.1. Основные понятия химической термодинамики.
1.2. Первый закон термодинамики.
1.3. Термохимия.
1.1 Основные понятия химической термодинамики
Энергия — это способность совершать работу (кДж, ккал); 1ккал =4,184 кДж.
Виды энергии
Потенциальная — энергия взаимодействия
Кинетическая — энергия движения
Кроме того, по видам совершаемых работ различают:
химическую,
электрическую,
световую,
механическую,
звуковую,
поверхностную и другие виды энергии.
В классической механике работа (А) определяется как произведение силы (f) на длину пути (ℓ): А = f×dℓ. В термодинамике работа имеет более широкое толкование. Различают:
(а) работу расширения газа = р·ΔV, где ΔV – это изменение объема системы;
(б) полезную работу А΄.
Важнейшими видами полезной работы в организме являются: 1) механическая работа, которая выполняется при сокращении мышц; 2) осмотическая работа почек и цитоплазматических мембран по переносу веществ против градиента концентраций; 3) электрическая работа нервной ткани и мозга по переносу заряженных частиц.
теплота (Q) — это перенос энергии между двумя телами, имеющими разные температуры.
Термодинамическая система — это тело или группа тел, отделенных от окружающей среды термодинамической оболочкой, которая может быть реальной (физической) или абстрактной (математической).
Различают три типа термодинамических систем.
Открытие системы — это системы, которые обмениваются с окружающей средой и веществом, и энергией (например, живая клетка, человек и другие биосистемы).
Закрытые системы — это системы, которые обмениваются с окружающей средой только энергией; обмен веществом отсутствует (например, запанная ампула).
Изолированные системы — это системы, которые не обмениваются с окружающей средой ни веществом, ни энергией. Они не существуют в природе, но являются удобными упрощенными моделями реальных процессов.
Термодинамическое описание системы включает:
набор термодинамических параметров, таких как температура (Т), давление (р), объем (V), химическое количество вещества (ν), масса (m). Изменение хотя бы одного параметра свидетельствует о протекании термодинамического процесса;
набор термодинамических функций, описывающих способность системы совершать работу. Термодинамические функции делятся на два вида: функции состояния и функции процесса. Функции состояния — это такие функции, изменения которых зависят от начального и конечного состояния системы и не зависят от числа промежуточных стадий процесса. Функции процесса зависят числа промежуточных стадий; к ним относятся теплота (Q) и работа (A).
Примером функции состояния служит внутренняя энергия системы (U), являющаяся совокупностью потенциальной и кинетической энергии всех ее структурных единиц. Независимо от числа промежуточных стадий процесса, изменение внутренней энергии системы равно разности энергии продуктов и реагентов: ΔU = U2 – U1
