Полная версия

Главная arrow Математика, химия, физика arrow Биологическая и физколлоидная химия

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ВВЕДЕНИЕ

Биологическая химия — это наука, изучающая химический состав и свойства молекул, входящих в состав живой материи, а также превращения веществ и энергии в процессе жизнедеятельности.

Основные вещества живых организмов

Рисунок 1 - Основные вещества живых организмов

Физическая химия — важнейшая область химической науки, использующая достижения физики для исследования, объяснения, установления закономерностей химических явлений. Включает в себя химическую термодинамику и химическую кинетику, электрохимию и коллоидную химию, учение о катализе и учение о растворах.

Коллоидная химия — раздел физической химии, в котором изучаются процессы образования и разрушения дисперсных систем, а также их характерные свойства, связанные с поверхностными явлениями на границе раздела фаз.

ОСНОВЫ ФИЗКОЛЛОИДНОЙ химии

ПРИНЦИПЫ БИОЭНЕРГЕТИКИ

Второй закон термодинамики для любых систем формулируется следующим образом:

В системе при постоянных температуре и давлении самопроизвольно могут совершаться только такие процессы, в результате которых энергия Гиббса уменьшается.

Таким образом, в соответствии со вторым законом термодинамики самопроизвольно (AG < 0) протекают все экзотермические реакции (АН < 0) при любой температуре, если они сопровождаются увеличением энтропии (AS > 0). Эндотермические реакции (АН > 0), сопровождающиеся уменьшением энтропии (AS < 0), не могут протекать самопроизвольно при любой температуре, так как в этих случаях AG>0.

Биохимические реакции, сопровождающиеся уменьшением энергии Гиббса (AGp < 0), называются экзэргоническими реакциями. Если в течение экзэргонической реакции энергия Гиббса только понижается, как показано на рис. 1.1, то такая реакция протекает в данных условиях самопроизвольно и необратимо.

Изменение энергии Г иббса в закрытой системе в необратимых экзэргонических реакциях, совершаемых самопроизвольно (р, Т = const)

Рисунок 1.1- Изменение энергии Г иббса в закрытой системе в необратимых экзэргонических реакциях, совершаемых самопроизвольно (р, Т = const)

Чем больше значение энергии Гиббса биохимической системы в начальном состоянии по сравнению с ее значением в конечном состоянии, тем больше химическое сродство между реагентами в рассматриваемой системе, т. е. их реакционная способность.

Критерий AG<0 свидетельствует только о термодинамической возможности протекания данного процесса и ничего не говорит о скорости процесса и необходимых условиях для его начала. Например, горение графита С + 02 —* С02 по законам термодинамики может происходить в стандартных условиях, так как AG=-393,5 кДж/моль. Но графит при 298 К с кислородом не реагирует, а чтобы реакция пошла, необходимо создать определенные условия (катализатор) для увеличения ее скорости.

Биохимические реакции, сопровождающиеся увеличением энергии Гиббса (рис. 1.2), называются эндэргоническими (AG > 0), и они невозможны без использования внешней энергии.

Изменение энергии Гиббса в закрытой системе в необратимых эндэргонических реакциях (р, Т = const)

Рисунок 1.2- Изменение энергии Гиббса в закрытой системе в необратимых эндэргонических реакциях (р, Т = const)

Для того чтобы подобная реакция происходила, надо постоянно подводить энергию. Например, процесс фотосинтеза в растениях идет только под воздействием солнечной энергии:

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>