Otázka: Termodynamika chemických procesů
Předmět: Biofyzika
Přidal(a): BobanCreed
– termodynamické potenciály
– aditivní stavové veličiny
– entalpie H
– vyjadřuje tepelnou energii v jednotkovém množství látky, tzn. vnitřní energii, co není objemovou prací
– H=U+pV – !! objemová práce vykonaná systémem je konvenčně záporná !!
– izobarický děj, kde neprobíhá neobjemová práce:
– ΔH = ΔQ
– ΔH<0 => exotermní děj x ΔH>0 => endotermní děj
– rovnovážný stav izolovaného systému má minimální entalpii
– volná energie F
– F = U-TS – TS>Q
– vyjadřuje část vnitřní energie přeměnitelnou k práci
– izotermicko-izochorický děj => není objemová práce
– ekvivalent neobjemové práce systému
– není neobjemová práce => ΔF< 0 => v rovnovážném stavu je minimální
– Gibbsova energie (volná entalpie)
– G= H-TS = U+pV-TS
– část entalpie, kterou je možno přeměnit v práci
– vratný izotermicko-izobarický děj (podobné organismu)
– ΔG=dW’ => změna volné entalpie je rovna veškeré neobjemové práci
– není neobjemová práce => ΔG< 0 => v rovnovážném stavu je minimální
– ve všech rovnovážných reakcích se hodnota volné entalpie snižuje => za konstantní teploty a tlaku udává G směr chemické reakce
ΔG<0 = exergonní
ΔG>0 = endergonní
– chemický potenciál μ
– vyjadřuje změny termodynamických potenciálů změnou složení soustavy
ΔU = Σμi Δni
Δni = malá změna látkového množství složky i
– změny probíhají výměnou s okolím i chemickými reakcemi => ΔU = (Σμi Δni)int + (Σμi Δni)ext
– z def. volné entalpie: G=U+pV-TS => ΔG = ΔpV-SΔT+ Σμi Δni
– izotermicko-izobarický vratný děj:
– ΔpV=0, SΔT=0 => ΔG = Σμi Δni
– chem.potenciál je změna volné entaplie, která by nastala přidáním 1 molu látky i do systému za konstantní teploty, tlaku a látkového množství ostatních složek
– ΔG = -W’ = Σμi Δni = konání neobjemové – chemické – práce
– platí: μi = μi° + RT ln(ai)
μi° = potenciál ve standardním stavu
ai = aktivita – určuje odchylku aktuáního potenciálu od standardního
– u zředěných roztoků nahraditelná koncentrací
– rovnovážný stav
bB+dD → eE + fF
– ΔG = Σμi Δni = 0 a n můžeme nahradit stechiometrickým koef. => ΔG = μEe+μFf–μBb–μDd
μi = μi° + RT ln(ai) =>
ΔG = (μE°e + μF°f – μB°b – μD°d) + RT[e ln(aE)+f ln(aF)-b ln(aB)-d ln(aD)] = 0
ΔG° = (μE°e + μF°f – μB°b – μD°d)
ΔG° + RT[e ln(aE)+f ln(aF)-b ln(aB)-d ln(aD)] = 0
upravíme logaritmy
ΔG° + RT ln (aE aF / aB aD)rovn. = 0
ΔG° = -RT lnK K = rovnovážná konstanta
– chemická práce
– platí, že ΔG° = – RT ln(aE aF / aB aD)výchozí = energie uvolněná při chemické reakci
tzv. rovnice reakční izotermy
– spontánně reakce probíhá jen v nerovnovážném stavu směrem do něj
