Н - ентальпія) знак і абсолютне значення DS х. р. важливі для судження про вплив температури на рівновага хімічне. Можливі мимовільні екзотермічні. процеси (DG <0, DH <0), що проходять із зменшенням Е. (DS <0). Такі процеси поширені, зокрема, при розчиненні (приміром, комплексоутворення), що свідчить про важливість хімічних взаємодій між що у них речовинами.
13. Енергія Гіббса і її зміна при хімічних процесах. Умови мимовільного протікання хімічних реакцій
Організм здійснює роботу, витрачаючи внутрішню енергію, запасені у вигляді енергії хімічного взаємодії атомів складових його речовин. Математичне вираження-дe = -Q - W першого початку термодинаміки визначає точне співвідношення між витратою внутрішньої енергії системи ДЕ, роботою W, яку здійснюють системою, і енергією Q, яка втрачається у вигляді теплоти. Однак з першого початку термодинаміки не можна визначити частину витрачається внутрішньої енергії, яка може бути перетворена в роботу. Теоретичні оцінки витрат здійснюються на основі другого початку термодинаміки. Цей закон накладає суворі обмеження на ефективність перетворення енергії в роботу і, крім того, дозволяє ввести критерії можливості мимовільного протікання того чи іншого процесу. Процес називається мимовільним, якщо він здійснюється без будь-яких впливів, коли система надана самій собі. Існують процеси, при яких внутрішня енергія системи не змінюється (ДЕ = 0). До таких процесів відноситься, наприклад, іонізація оцтової кислоти у воді. Цілий ряд мимовільних процесів протікає зі збільшенням внутрішньої енергії (ДЕ> 0). Сюди належать, зокрема, типові реакції утворення біонеорганічної сполук альбуміну (білок плазми крові) з іонами металів, наприклад Сu2 +. Зміна внутрішньої енергії АЕ для закритих систем не може служити критерієм мимовільного протікання процесів. Отже, першого початку термодинаміки, з якого отримано цей критерій, недостатньо для розв'язання питання про самопроизвольности, так само як і про ефективність процесів. Рішення цих питань досягається за допомогою другого початку термодинаміки. Для формулювання другого початку термодинаміки необхідно ввести поняття оборотного та незворотного в термодинамічній сенсі процессов.Еслі система знаходиться в рівновазі, цей стан підтримується як завгодно довго при незмінності зовнішніх умов. При зміні зовнішніх умов стан системи може змінюватися, тобто в системі може протікати процес. Процес називається термодинамічно оборотним, якщо під час переходу з початкового стану 1 в кінцеве стан 2 всі проміжні стану виявляються рівноважними. Процес називається термодинамічно незворотних, якщо хоч одне з проміжних станів НЕ-равновесно. Оборотний процес можна здійснити лише при досить повільному зміні параметрів системи - температури, тиску, концентрації речовин і ін Швидкість зміни параметрів поса на бути такою, щоб виникають в ході процесу відхилення від рівноваги були нехтує малі. Слід зазначити, що з оборотністю зв'язана важлива проблема медицини - консервація тканин при низьких температурах. Оборотні процеси є граничним випадком реальних процесів, що відбуваються в природі і здійснюваних у промисловості або в лабораторіях.
В якості критерію самопроизвольности процесів у відкритих і закритих системах вводиться нова функція стану - енергія Гіббса. Ця функція отримала назву на честь великого американського фізика Д. В. Гіббса (1839-1903), який вивів цю функцією, а потім використав у термодинамічних работах.Енергія Гіббса визначається через ентальпію Н і ентропію S за допомогою співвідношень:
G = H - S, ДG = ДH - ДS.
На основі енергії Гіббса другий початок термодинаміки можна сформулювати наступним чином: у ізобарно-ізотермічних умовах (р, Т = const) у системі мимовільно можуть здійснюватися тільки такі процеси, в результаті яких енергія Гіббса системи зменшується (ДG <0). У стані рівноваги енергія Гіббса системи не ме-вується (G = const, AG = 0).
ДG <0, р, Т = const. З викладеного випливає, що енергія Гіббса відіграє велику роль у вивченні біоенергетичних процесів. За допомогою цієї функції стану можна прогнозувати напрям мимовільних процесів в біологічних системах і розраховувати мак-мально досяжний ККД.
Енергія Гіббса G так само, як і ентальпія Н, є функцією стану системи. Тому зміна енергії Гіббса ДG може використовуватися для характеристики хімічних перетворень аналогічно зміні ентальпії ДН. Рівняння реакції, для яких вказується відповідне цим реакцій зміна енергії Гіббса, також називаються термохімічними. Хімічні реакції, при протіканні яких відбувається зменшення енергії Гіббса системи (ДG <0) і відбувається робота, називаються екзергоніческімі. Реакції, в результаті яких енергія Гіббса зростає (ДG> 0) і над системою відбувається робота, називаються ендергонічеськие. Виведена на основі другого початку термодинаміки енергія Гіббса є функцією стану. Отже, так само, як і для ентальпії, може бути сформульовано за...
