Хорунжий В.В., Сраго И.А. Термодинамика, кинетика и равновесие

Учебное пособие. — СПб.: Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет, 2018. — 74 с.Химическая термодинамика, учение о химическом равновесии и химическая кинетика — разделы, изучаемые студентами первого курса в составе дисциплины «Химия». Данные разделы обычно являются одними из наиболее трудно усваиваемых студентами. В то же время, значение термодинамики в любой сфере деятельности человека, не говоря уже о медицине, трудно переоценить. Действительно, достаточно отметить, что только один из законов термодинамики — второе начало — это общий закон природы, уступающий по фундаментальности лишь закону сохранения энергии. В целом, эти разделы являются теоретической основой биофизической химии. Без понимания, по крайней мере, основных элементов термодинамики, нельзя понять и оценить подавляющее большинство процессов, протекающих в человеческом организме, спрогнозировать взаимодействие организма и его отдельных частей с окружающей средой.Введение.
Содержание разделов программы.
Медико-биологическое значение темы.
Учебно-целевые вопросы.
Краткая теоретическая часть.
Химическая термодинамика.
Предмет и метод термодинамики. Химическая термодинамика. Химическая система, фаза. Термодинамические параметры и процессы.
Внутренняя энергия. Первое начало термодинамики. Закон Гесса. Изменение внутренней энергии и энтальпии (энтальпия реакции). Термодинамические уравнения реакций. Стандартные условия (стандартное состояние).
Теплоты образования и сгорания. Следствия из закона Гесса и расчет тепловых эффектов реакций.
Второе начало термодинамики. Энтропия, ее изменение (энтропия реакции). Критерий равновесного и самопроизвольного процессов в изолированных системах.
Энергия Гельмгольца и энергия Гиббса. Критерии самопроизвольного и равновесного процессов в неизолированных системах. Термодинамические потенциалы.
Изменение энергии Гиббса (движущая сила). Энергия Гиббса образования. Возможность и невозможность самопроизвольного протекания реакции. Влияние температуры на движущую силу.
Особенности термодинамики живых организмов. Принцип Пригожина. Многостадийность и обратимость биохимических процессов. Принцип энергетического сопряжения биохимических реакций. Гомеостаз.
Химическое равновесие.
Химическое равновесие (термодинамическое условие). Внешние параметры равновесия. Равновесные количества веществ, концентрации, парциальные давления и молярные доли.
Константа равновесия, способы ее выражения. Константы диссоциации. Связь между равновесными концентрациями (парциальными давлениями, молярными долями) и константой равновесия. Константа равновесия и степень превращения. Уравнение изотермы химической реакции в условии равновесия.
Состояние и положения равновесия. Смещение равновесия. Характер изменения константы равновесия при различных смещениях равновесия.
Направления смещения равновесия. Принцип Ле Шателье.
Влияние изменения температуры на смещение равновесия.
Влияние изменения общего давления и разбавления инертным газом на смещение равновесия.
Влияние разбавления раствора и изменения количества вещества участника реакции на смещение равновесия.
Основы химической кинетики.
Скорость химической реакции.
Влияние концентраций реагентов на скорость реакции. Закон действующих масс для скорости реакции. Порядки реакции, методы их определения.
Простые и сложные реакции.
Влияние общего давления на скорость реакции. Определение общего порядка по зависимости скорости от давления.
Влияние температуры и природы реагентов на скорость реакции. Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса.
Катализ. Особенности ферментативного катализа.
Учебно-исследовательская (практическая) работа).
Обучающие задачи с решениями.
Задания для самоконтроля.
Задания на самоподготовку (обязательное домашнее задание).
Задания для самостоятельной работы на занятии.
Теоретические вопросы к контрольной работе.
Темы УИРС.
Приложение.
Литература.