Если <0, процесс может протекать самопроизвольно, при этом энергия системы должна уменьшаться

Итак, второй закон можно сформулировать так: Самопроизвольно протекают только процессы, для которых <0, т.е. идущие с уменьшением энергии Гиббса в направлении равновесия системы.

4. Величину изменения энергии Гиббса можно использовать для определения возможности или невозможности протекания тех или иных процессов в живых организмах. В биохимии процессы, для которых <0, называются экзэргоническими, а при >0 – эндэргоническими.

В организме часто энергетически невыгодная, но необходимая для метаболизма реакция реализуется за счет другой, в ходе которой эта энергия освобождается. Т.е. две реакции не могут происходить в отдельности, их сопряжение происходит благодаря специальному ферменту, объединяющему оба процесса в один.

Например, первая стадия гликолиза:

глюкоза + НРО₄^2- =глюкозо-6-фосфат + Н₂О, ее =13,4кДж/моль т.е. больше нуля, это значит, что реакция самопроизвольно протекать не может. Но она спряжена с другой реакцией - гидролизом АТФ, идущей с выделением тепла. Суммарную реакцию можно записать так :

глюкоза + АТФ = глюкозо-6-фосфат + АДФ, для которой =-17,2 кДж/мольи такая реакция термодинамически возможна.

Последовательно рассматривая все стадии гликолиза, можно увидеть, что расход АТФ на одних стадиях компенсируется их образованием на других.

Одна из причин, по которой АТФ играет исключительную роль в биохимических реакциях в том, что значение при ее гидролизе не очень большое (иначе для ее синтеза требовалось бы очень много энергии), и не очень маленькое (иначе АТФ не могло быть источником энергии для организма).

Итак: Первый закон термодинамики позволяет количественно оценить энергетические характеристики процессов. Второй закон определяет, возможен или невозможен тот или иной процесс, и в каком направлении он будет протекать. Он утверждает, что все процессы самопроизвольно могут протекать только в одном направлении – стремясь к состоянию равновесия.

Термодинамические величины для некоторых веществ(при стандартных условиях).

вещество	ΔGо(кДж/моль)	ΔH0 (кДж/моль)	ΔS0(Дж/моль)
С6Н6()	124,5	49,04	173,2
C2H5OH ()	-174,77	-227,6	160,7
CH4 ()	-50,79	-74,85	186,19
C2H2()	203,2	226,75
C2H6	-32,89	-84,67	229,5
Ag2O	-10,82	-30,56	121,7
Al2O3	-1576,4	-1675,0	50,94
BaO	-528,4	-556,6	70,3
BaCO3	-1138,8	-1202,0	112,1
CO	-137,27	-110,5	197,4
CO2	-394,38	-393,5	213,6
CaO	-604,2	-635,1	39,7
CaCO3	-1128,8	-1206,0	92,9
H2O	-237,2	-285,82	70,1
H2O	-228,4	-241,84	188,8
Fe2O3	-741,5	-821,32	89,96

Упражнения.

№1Выпишите в тетрадь и выучите основные понятия и законы термодинамики.

№2 N₂ + O₂ = 2NO ∆Н = 43,2 ккал/моль Чему равна теплота образования NO?

№3 По термохимическому уравнению рассчитать, а) Объем углекислого газа, который был поглощен гидроксидом кальция, если при этом выделилось 28 кДж; б) Количество тепла, которое выделится при получении 500 г карбоната кальция.

Са(ОН)_2(тв) + СО_2(г) = СаСО_3(тв) + Н₂О(ж) + 112 кДж

№4 Пользуясь схемой ответа охарактеризуйте изобарный процесс описаный уравнениями:

А) Fe₂O_3(тв) + 3CO_(г) → 2Fe_(тв) + 3CO_2(г) ΔН= - 27,68 кДж

Б) CaCO_{3 (тв)} → CaO_(тв) + CO_{2 (г)} ΔН= + 178 кДж

В) 3CaO_(тв) + P₂O_5(тв) → Ca₃(PO4)_2(тв) ΔН= - 726,5 кДж

Г) H₂O _(г)+ CO _(г) → CO_2(г) + H_2(г) ΔН= - 41,26 кДж

Энтальпия системы (убывает, возрастает), т.к. (ΔН < 0, ΔН > 0).

В ходе реакции система (поглощает, выделяет) тепло, т.е. (ΔQ < 0, ΔQ > 0).

Процесс является (экзотермическим, эндотермическим), и внутренняя энергия системы (возрастает, убывает), т.е. ((ΔU < 0, ΔU > 0).

Процесс протекает (без изменения, с увеличением, с уменьшением) числа газовых молекул, и поэтому давление в системе (не изменяется, уменьшается, увеличивается).

№5 По закону Гесса рассчитайте тепловой эффект (изменение энтальпии) для реакции

А) 2С₂Н_2(г) + 5О_2(г) = 2Н₂О_(г) + 2СО_2(г)

Б) СН_4(г) + 2О_2(г) = СО_2(г) + 2Н₂О_(г)

№6 Рассчитайте по закону Гесса ΔG химической реакции и укажите возможность самопроизвольного протекания процесса.

А) CuO_(тв) + 2 Ag_(тв) = Cu_(тв) + Ag₂O_(тв)

Б) CuO_(тв) + Ba_(тв) = Cu_(тв) + BaO_(тв)

В) 4HCl_(г) + O_2(г) = 2Cl_2(г) +2H₂O_(г)

№7 Почему живые организмы называют открытыми термодинамическими системами?

№8 Почему в живых организмах самопроизвольно протекают реакции, для которых ΔG < 0, т.е. не разрешенные 2 законом термодинамики ?

№9 Что такое «абсолютный ноль Кельвина»? Чему он равен?

№10 Что такое макроэрги? Какова их роль в живых организмах?