- •Лекция № 4
- •План
- •4.1 Обратимыми
- •Изучая реак- ции выпаде- ния осадков из растворов, Бертолле первым при- шел к
- •Участвуя в Египетском походе французской армии как научный консультант Наполеона, Бертолле обнаружил отложения
- •Пределом протекания обратимых процессов
- •Химическое равновесие - это такое состояние обратимого процесса, в котором скорость прямой и
- •Признаком химического равно- весия является постоянство во времени концентраций всех веществ, участвующих в
- •Кинетические кривые обратимой реакции аА↔bВ
- •Кинетическое описание хими- ческого равновесия основано на законе действующих масс:
- •В состоянии равновесия
- •Закон действующих масс для обратимой реакции
- •Например:
- •Если в химической реакции участвуют га- зообразные, жидкие и твердые вещества, то в
- •Например:
- •Для описания обратимых газофазных реакций ис- пользуют константу химического равновесия, обозначаемую Kp:
- •Соотношение Kс и Кр описывается уравнением:
- •В основе термодинамического описания обратимого процесса лежит уравнение изотермы химической реакции
- •В состоянии химического
- •Термодинамический расчет константы равновесия:
- •Свободная энергия и равновесие
- •Совместное решение системы уравнений позволяет описать влияние температуры на константу химического равновесия:
- •Соответственно:
- •Для экзотермических реакций увеличение температуры приводит к уменьшению конс- танты равновесия
- •Для эндотермических реакций увеличение температуры приводит к увеличению конс- танты равновесия
- •4.2Состояние химического
- •Энергетическая диаграмма обратимой реакции
- •В 1884 г. фран- цузский фи- зико-химик и металлург
- •Принцип Ле Шателье: «Если на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, оказывать внешнее
- •В любом случае равновесие будет смещаться до тех пор, пока не наступит новое
- •Частные случаи принципа Ле Шателье
- •Смещение равновесия in vivo
- •Частные случаи принципа Ле Шателье
- •Изменение давления не влияет на смещение химического равно- весия, если:
- •Смещение равновесия in vivo
- •Частные случаи принципа Ле Шателье
- •Смещение равновесия in vivo
- •Принцип Ле Шателье прекрасно действует и в тех случаях, которые не имеют никакого
- •Другой пример. В одном из городов США было решено избавиться от постоянных пробок
- •4.3 Важнейшей биосредой является вода. Описание процессов, протекающих в водных растворах, возможно с
- •Диссоциация воды
- •Вода –очень слабый природный электролит: при комнатной тем- пературе из 5 млн. молекул
- •Поскольку
- •Для воды и водных растворов:
- •Диссоциация слабых кислот
- •Диссоциация слабых оснований
- •Чем больше Ка и Kb, тем сильнее диссоциируют кис- лоты и основания в
- •Гидролиз
- •Гидролиз солей
- •Гидролиз соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой :
- •Гидролиз соли, образованной слабой кислотой и сильным основанием:
- •Гидролиз соли, образованной слабым основанием и слабой кислотой:
- •Способность соли к гидролизу характеризуется при помощи степени гидролиза (h):
- •Благодарим за внимание!!!
Смещение равновесия in vivo
Hb + O2 ↔ HbO2
Венозная кровь поступает в легкие, где оказывается при повышенном давлении О2.
В результате равновесие смещается вправо (кровь насыщается кислородом). Артериальная кровь, поступающая в ткани, оказывается при пониженном давлении кислорода, в результате чего равновесие смещается влево (кровь отдает кислород тканям).
Частные случаи принципа Ле Шателье
B) при увеличении кон- центрации вещества, участ- вующего в обратимом превращении, равновесие смещается в сторону той реакции, которая протекает с убылью этого вещества (и наоборот).
Смещение равновесия in vivo
Hb + O2 ↔ HbO2
При увеличении содержания гемоглобина в крови равновесие смещается вправо (ткани обогащаются кислородом). При недостатке гемоглобина (анемия) равновесие смещается влево (больной страдает от кислородной недостаточности).
Принцип Ле Шателье прекрасно действует и в тех случаях, которые не имеют никакого отношения к химии. В нормально действующей экономике общая сумма находящихся в обращении денег находится в равновесии с теми товарами, которые можно на эти деньги купить. Что будет, если «внешним воздействием» окажется желание правительства напечатать денег побольше, чтобы рассчитаться с долгами? В строгом соответствии с принципом Ле Шателье, равновесие между товаром и деньгами будет смещаться таким образом, чтобы ослабить удовольствие граждан от обладания большим количеством денег. А именно, цены на товары и услуги вырастут, и таким путем будет достигнуто новое равновесие.
Другой пример. В одном из городов США было решено избавиться от постоянных пробок путем расширения магистралей и строительства транспортных развязок. На некоторое время это помогло, но затем обрадованные жители начали покупать больше автомобилей, так что вскоре пробки возникли вновь – но при новом «положении равновесия» между дорогами и бóльшим числом автомобилей.
4.3 Важнейшей биосредой является вода. Описание процессов, протекающих в водных растворах, возможно с позиций теории химического равновесия. Многие обратимые процессы, играющие важную роль в метаболизме живых организмов, связаны с обратимым переносом протонов.
Диссоциация воды
Вода – слабый электролит, диссоциацию которого можно представить схемой:
H2O ↔ H+ + OH-
Вода –очень слабый природный электролит: при комнатной тем- пературе из 5 млн. молекул воды диссоци- ирует на ионы только одна молекула
Поскольку
H2O >> H+ ( OH- ),
то можно считать, что
H2O = const
K H+ × OH-
c = ------------------------------------------
----------
H2O
Кс [H2O] = [H+][OH-]
Kс [H2O] = Kw
Kw - ионное произведение воды,
константа равновесия, описы- вающая обратимую диссоциацию воды:
Кw = [H+][OH-] = 10-14 (t = 25oC)
