Материалы для самоподготовки студентов:

1. Вычислите тепловой эффект биохимического процесса броже­ния глюкозы: C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + 2 CO_2(г), если теплоты сгорания глюкозы и этилового спирта соответственно равны: -2816 кДж/моль и -1236 кДж/моль.

Решение: в соответствии со следствием из закона Гесса тепло­вой эффект реакции равен:

Δ_rH = Δ_крH(C₆H₁₂O₆) - 2Δ_крH(C₂H₅OH) = -2816 - 2(-1236) = -314 (кДж)

Данная реакция является экзотермической, т.е. протекает с выделением тепла.

2. Рассчитайте тепловой эффект реакции получения этилового эфира аминобензойной кислоты (полупродукта при получении анесте­зина) при стандартных условиях по уравнению реакции:

4 С₂H₅OCOC₆H₄NO_2(ж) + 9 Fe + 4 H₂O_(ж) → 4 C₂H₅OCOC₆H₄NH_2(ж) + 3 Fe₃O₄,

если известны стандартные теплоты образования участников реакции:

Вещество: Δ_fH^o₂₉₈, кДж/моль

C₉H₉O₄N_(ж) -463,2

H₂O_(ж) -273,2

C₉H₁₁NO_2(ж) -1759,0

Fe₃O₄ -1068,0

3. Теплота сгорания бензойной кислоты C₆H₅COOH равна -3227,5 кДж/моль. Теплоты образования воды и диоксида углерода при тех же условиях соответственно равны -285,8 и -393,5 кДж/моль. Вычислите теплоту образования C₆H₅COOH.

4. Дайте заключение о возможности самопроизвольного протека­ния химической реакции при Т = 298 К.

фермент

Н₃С - СH - COOH H₃C - C - COOH + H₂,

║

ОН О

по следующим данным:

Вещество: Δ_fH^o₂₉₈, кДж/моль S^o₂₉₈, кДж/моль

H₃C-CH-COOH

-673 192

OН

(молочная к-та)

H₃C – C – COOH

║ -586 179

O

(пировиноградная к-та)

Н₂ - 130

Решение: 1) Рассчитаем Δ_rH^о₂₉₈ по следствию из закона Гесса:

Δ_rH^o₂₉₈ = Δ_fH^o₂₉₈ (H₃C-C-COOH) - Δ_fH^o₂₉₈ (H₃C – CH – COOH) =

║

O OH

= -586 - (-673) = 87 (кДж) (Реакция эндотермична)

2) Рассчитываем энтропийный фактор реакции (Δ_rS^o₂₉₈)

Δ_rS^o₂₉₈ = S^o₂₉₈(H₃C- C -COOH) + S^o₂₉₈(H₂) - S^o₂₉₈ (H₃C - CH - COOH) =

║

O OH

= 179 + 130 - 192 = 117 Дж/К = 0,117 кДж/К

3) Рассчитаем Δ_rG^o₂₉₈ по уравнению: ΔG = ΔH - ТΔS

Δ_rG^o₂₉₈ = 87 - 298 (0,117) = 52 кДж (ΔG > 0)

Данная реакция в стандартных условиях самопроизвольно не протекает.

5. Не производя вычислений, установите знак ΔS следующих процессов:

а) 2 NH_3(г) → N_2(г) + 3 H_2(г)

б) CO_2(тв) → CO_2(г)

в) 2 NO_(г) + O_2(г) → 2 NO_2(г)

г) 2 H₂S_(г) + 3 O_2(г) → 2 H₂O_(ж) + 2 SO_2(г)

д) 2 CH₃OH_(г) + 3 O_2(г) → 4 H₂O_(г) + 2 CO_2(г)

6. Недавними измерениями величин ΔH и ΔG для гидролиза АТФ было показано, что при 36^оС и физиологических значениях рН они равны соответственно -4800 и -7000 ккал/моль. Вычислите величину ΔS для тех же условий. Каков смысл того, что ΔS имеет положитель­ное значение?

7. Как повлияет повышение давления на равновесие в следующих обратимых реакциях, протекающих в газовой фазе:

1) N₂O₄ ↔ 2 NO₂ 4) 2 SO₂ + O₂ ↔ 2 SO₃

2) 2 NO + O₂ ↔ 2 NO₂ 5) N₂ + 3 H₂ ↔ 2 NH₃

3) H₂ + I₂ ↔ 2 HI 6) CO + SO₃ ↔ CO₂ + SO₂

МАТЕРИАЛЫ УИРС:

Расчет термодинамических характеристик (Δ_rH, Δ_rS, Δ_rG) био­химических реакций.

ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНАЯ:

1. Конспект лекций.

2. Общая химия. Под ред. Ю.А. Ершова М., "Высшая школа" 1993 г., с. 10-42.

3. А.С. Ленский "Введение в бионеорганическую и биофизичес­кую химию", М., 1989, с. 6-54.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ:

1. Практикум по общей химии. Под. ред. Ю.А. Ершова М., "Выс­шая школа", 1993 г., с. 17-31.

2. К.Н. Зеленин "Химия" СПб "Специальная литература", 1997 г., с. 107-126.

3. В. Уильямс, Х. Уильямс "Физическая химия для биологов", М., 1976, с. 58-123.