З А Н Я Т И Е N 5
ТЕМА: Химическая термодинамика.
Тепловые эффекты химических реакций.
1. ЗНАЧИМОСТЬ ТЕМЫ: Химическая термодинамика представляет раздел физической химии, изучающей законы взаимных превращений различных видов энергии, связанных с переходом энергии между телами в форме теплоты и работы. Она является теоретической основой биоэнергетики - науки о превращениях энергии в живых организмах и специфических особенностях превращения одних видов энергии в другие в процессе жизнедеятельности.
В живом организме существует тесная связь между процессами обмена веществ и энергии. Обмен веществ является источником энергии всех жизненных процессов. Осуществление любых физиологических функций (движение, поддержание постоянства температуры тела, выделение пищеварительных соков и т.д.) требует затраты энергии. Источником всех видов энергии в организме являются питательные вещества (белки, жиры, углеводы), потенциальная химическая энергия которых в процессе обмена веществ превращается в другие виды энергии. Применение термодинамических методов дает возможность количественно оценить энергетику структурных превращений белков, нуклеиновых кислот, липидов и биологических мембран.
В практической деятельности врача термодинамические методы наиболее широко используются для определения интенсивности основного обмена при различных физиологических и патологических состояниях организма, а также для определения калорийности пищевых продуктов.
2. ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕМЫ:
1) Термодинамическая система. Термодинамические параметры состояния. Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия и ее свойства. Теплота и работа. Энтальпия.
2) Термохимия. Тепловые эффекты химических реакций. Закон Гесса, как следствие первого закона термодинамики. Теплоты образования химических соединений. Стандартные теплоты образования.
Теплоты сгорания. Стандартные теплоты сгорания. Калорийность питательных веществ. Термохимия, как основа диетологии.
3) Характеристики процессов: самопроизвольные и несамопроизвольные; обратимые и необратимые. Второй закон термодинамики. Постулаты и математическая формулировка (неравенство Клаузиуса). Энтропия. Термодинамическое и статистическое толкование энтропии.
Уравнение Больцмана.
4) Свободная энергия Гиббса как критерий равновесия и возможности самопроизвольного протекания процессов в закрытых системах в изобарно-изотермических условиях. Способы расчета ΔгG.
5) Химическое равновесие. Константы равновесия (Кс и Кр). Константы диссоциации слабых кислот и оснований (Ка и Кв), константы гидролиза солей Кгидр.), ионное произведение воды (Кw).
Связь константы равновесия со стандартными изменениями свободной энергии Гиббса (уравнение химического сродства).
6) Принцип смещения химического равновесия Ле Шателье-Брауна.
3. ЗАДАЧИ: после изучения темы
а) студент должен знать:
- основные понятия термодинамики: термодинамические системы и их классификации, термодинамические параметры и процессы, энергия и работа;
- формулировку и математическое выражение первого закона термодинамики для различных типов термодинамических систем;
- понятие об энтальпии и ее физический смысл;
- понятие о тепловых эффектах химических реакций, теплотах образования и сгорания химических соединений, закон Гесса как следствие первого закона термодинамики;
- калорийность питательных веществ (белков, жиров, углеводов), понятие о диетологии;
- понятие о самопроизвольных и несамопроизвольных, обратимых и необратимых процессах;
- второй закон термодинамики: постулаты и математическую формулировку (неравенство Клаузиуса), понятие об энтропии и энтропийном факторе реакции;
- понятие о свободной энергии Гиббса как критерии равновесия и возможности самопроизвольного протекания процесса, способы расчета Δr;
- понятие о химическом равновесии, константах равновесия (Кс и Кр), частных случаях констант равновесия; связь константы равновесия со стандартным изменением свободной энергии Гиббса; принцип смещения химического равновесия Ле Шателье-Брауна.
б) должен уметь:
- решать расчетные задачи, используя законы термодинамики;
- решать расчетные задачи, используя закон Гесса
в) приобрести практические навыки:
- выполнять термохимические расчеты тепловых эффектов по стандартным теплотам образования и сгорания веществ;
- применять термодинамические методы для определения калорийности пищевых продуктов и составления диет;
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.