Тема 3. Основы термодинамики

Вопросы, выносимые для изучения

1. Основные понятия термодинамики: система, теплота, работа.

2. Первый закон химической термодинамики (закон Лавуазье-Лапласа). Энтальпия. Закон Гесса и его следствия.

3. Второй закон химической термодинамики Энтропия.

4. Свободная энергия Гиббса (изобарно-изотермический потенциал).

Практическая работа №1

Цель работы: Научиться по термохимическим расчетам устанавливать характер со­стояния реакции и возможность ее самопроизвольного протекания.

Произвести термохимические расчеты.

(Термодинамические константы приведены в приложении)

Задание 1.. Вычислить ΔН⁰₂₉₈, ΔS⁰ ΔG⁰ для протекающей в организме реакции превращения глюкозы

C₆H₁₂O₆ (к)= 2С₂Н₅ОН(ж) + 2С0₂(г) при 25°С и 37°С.

Сделать вывод о тепловом эффекте реакции и возможности её протекания.

Задание 2. Определить ΔН⁰₂₉₈ реакции ЗС₂Н₂ (г) = С₆Н₆ (ж).

если ΔН⁰₂₉₈ сгорания ацетилена с образованием С O_{2 (Г)} и Н₂O _(ж) равно

(-1300 кДж/моль), а ΔН⁰₂₉₈ образования бензола (ж) составляет 82,9кДж/моль.

Задание 3. Каков знак ΔН⁰₂₉₈ и Д G°298 процесса таяния льда при 263 К:

Сделать вывод.

Задание 4. Исходя из уравнения реакции

СНзОН (ж) + 3/2O₂ (г) = СO₂ (г) + Н₂O (ж) ΔН⁰₂₉₈ = -726,5 кДж/моль

вычислить ΔН⁰₂₉₈ образования метилового спирта.

Задание 5. Указать, какие из реакций образования оксидов азота и при каких температурах (высоких или низких) могут в стандартных условиях протекать самопро­извольно. Подтвердить расчетом.

a) 2N₂(r) + O₂ (г) = 2N₂O(r)

б)) N₂(r) + O₂ (г)= 2NO(r)

Задание 6. Установить возможность протекания реакции

СаСО_3(К) = СаО_(к) + С O₂(г) при температуре 1500°С.

Тема 4. Диффузия и осмос

Вопросы, выносимые для изучения

1. Диффузия. Влияние температуры и природы вещества на скорость диффузии.

3. Явление осмоса и осмотическое давление.

4. Изо-, гипо- и гипертонические растворы. Физиологические растворы.

6. Влияние изменения осмотического давления внутренних жидкостей живого организма на состояние клеток (на примере эритроцитов).

Лабораторная работа №3

Цель работы: Изучить явления диффузии и осмоса и их свойства.

Опыт 1. Влияние температуры на скорость диффузии.

Реактивы, оборудование: КMnO₄, стаканы.

Ход работы:

В один стакан налить холодную воду, в другой - горячую. В оба внести по несколько кристаллов марганцовокислого калия. Не перемешивать! Через некоторое время провести наблюдения. Сделать вывод.

Опыт 2. Влияние природы вещества на скорость диффузии.

Реактивы, оборудование: КMnO₄, K₂Cr₂O₇, стаканы.

Ход работы:

В два стакана налить воду одинаковой температуры. В один стакан внести несколько кристаллов КMnO₄, в другую - примерно такое же количество K₂Cr₂O₇. Не перемешивать! Через некоторое время провести наблюдения. Сделать вывод.

Опыт 3. Получение искусственных полупроницаемых мембран.

Оборудование: Штатив с пробирками.

Реактивы: 2% К₄ [Fe(CN)₆]; 16% CuSO₄ на 10% р-ре сахарозы; силикатный клей с водой (1:3); кристаллы СоCl₂, MnCl₂ CuCl₂.

Ход работы:

а). В пробирку налить 3-4 мл раствора К₄ [Fe(CN)₆]и на поверхность жидкости внести каплю раствора CuSO₄. Провести наблюдения, объяснить, принимая во внимание, что капля раствора сульфата меди покрывается пленкой железистосинеродистой меди, обладающей свойством полупроницаемости.

б). В три пробирки налить по 2-3 мл раствора силикатного клея. В первую пробирку внести несколько кристаллов хлорной меди, во вторую - хлорида кобальта, в третью - хлорида марганца. Провести наблюдения. Сделать вывод.

Контрольные задания

1. Отличаются ли по величине осмотического давления 0,1М растворы хлорида натрия, глюкозы, сахарозы. Назовите их относительно друг друга (изо-, гипер- или гипотонический). Подтвердите расчетом.

2. Одинаково ли будет осмотическое давление 10% растворов глюкозы и сахарозы? Подтвердить расчетом.

3. Описать явления гемолиза и плазмолиза эритроцитов, Как изменяется внешний вид гемолизированной и плазмолизированной крови.