Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.


Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему Энергетика химических реакций. Элементы химической термодинамики

Содержание

Солнечная энергия – основной источник жизни.Фотосинтез идет в автотрофных клетках.6nCO2 + 5hH2O → (C6H10O5)n + 6nO2Для живых организмов – химическая энергия играет основную роль.С6Н12О6 + 6O2 → 6СО2 + 6Н2O + Q
ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ. ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ Солнечная энергия – основной источник жизни.Фотосинтез идет в автотрофных клетках.6nCO2 + 5hH2O В гетеротрофных клетках идут процессы диссимиляцииАТФ + H2O → АДФ + Фн Химическая термодинамика – наука о взаимопревращениях теплоты и энергии, в том числе СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ Энергия – мера движения и взаимодействия материальных систем Теплота – неупорядоченная форма передачи энергии (Q)Работа – упорядоченная форма передачи энергии (W) I начало (закон) термодинамики(Р. Майер, Д. Джоуль, Г.Л. Гельмгольц)Это закон сохранения энергииЭнергия Q = ΔU + WДля изобарного процесса W = pΔVQp = ΔU Закон Гесса (1840 г.)(Следствие из I начала термодинамики)Конечное состояниеИсходное состояниеПромежуточное состояниеΔН1ΔН2ΔН3ΔН1 = ΔН2 + ΔН3 Следствие из закона Гесса(следствие из I начала термодинамики) ΔНор-ии = Σm⋅ΔНообр.(прод.) - Процесс – переход системы из одного состояния в другое Новая термодинамическая функция состояния – энтропия (S). Она характеризует степень неупорядоченности материи.S II начало (закон) термодинамикиНевозможен самопроизвольный переход тепла от тела менее нагретого к ∆Sобр = Qобр. / Тили в общем виде∆S ≥ Q / T, Д.У. Гиббс – новая функция состояния (G) – энергия Гиббса (изобарно-изотермический потенциал)∆G Для неизолированных систем самопроизвольное протекание процессов характеризуется:Энтальпийным фактором (∆Н)Энтропийным фактором (∆S) Направленность протекания процессов Соотношение важнейших термодинамических функций Экзергонические реакции –∆G < 0Эндергонические реакции –∆G > 0 Принцип энергетического сопряжения Энергия, необходимая для протекания эндергонических реакций, поступает за счет АТФ + Н2О ↔ АДФ + Н3РО4 ∆Gо = -29,2 кДж/моль Экзергоническая Применение химической термодинамики к биологическим системам Применение I начала термодинамикиТермодинамические условия равновесия. Энергия Гиббса биологического окисления веществаЭкзергонические и Точность – 99%1 г жира – 9,3 ккал1 г углевода и белка – 4,2 ккал Вывод:Организм не является источником энергии, а полностью подчиняется I началу термодинамики 2-ое начало термодинамики: Может ли живой организм производить работу только за счет теплоты окружающей среды?Ответ: Играет ли увеличение энтропии определяющую роль в направлении химических процессов обмена в Могут ли живые организмы использовать молекулярные отклонения в отношении уменьшения энтропии?Ответ:До сих Применима ли к биосистемам обычная трактовка энтропии как меры упорядоченности?Ответ:Применительно к биосистемам Итак, ответ на все вопросы отрицательный.Биосистема и биохимия имеют дело не с Окисление углеводов (аэробный распад) имеет большое значение в энергетическом балансе организмаС6Н12О6 тв Гликолитический путь обмена Окислительный распад жирных кислот – второй источник (после углеводов) энергии в организме. В заключительной стадии под влиянием фермента кетотиолазы образуются ацетилкоэнзим и, новая молекула Рассмотрим образцы калориметров, используемых в разные века. Вакуумный адиабатический калориметр Дифференциальный сканирующий калориметр с программным управлением фирмы «СЕТАРАМ» Благодарю за внимание
Слайды презентации

Слайд 2 Солнечная энергия – основной источник жизни.
Фотосинтез идет в

Солнечная энергия – основной источник жизни.Фотосинтез идет в автотрофных клетках.6nCO2 +

автотрофных клетках.
6nCO2 + 5hH2O → (C6H10O5)n + 6nO2

Для живых

организмов – химическая энергия играет основную роль.

С6Н12О6 + 6O2 → 6СО2 + 6Н2O + Q

Слайд 3 В гетеротрофных клетках идут процессы диссимиляции
АТФ + H2O

В гетеротрофных клетках идут процессы диссимиляцииАТФ + H2O → АДФ +

→ АДФ + Фн + ΔH

Макроэргические соединения – соединения

богатые энергией.

Биоэнергетика – наука, изучающая превращение энергии в организме.

Слайд 4 Химическая термодинамика – наука о взаимопревращениях теплоты и

Химическая термодинамика – наука о взаимопревращениях теплоты и энергии, в том

энергии, в том числе энергии химических процессов (середина 19

века).
Позволяет количественно рассчитывать превращения энергии в биохимических реакциях и предсказать их направление.

Математическая модель живых систем – совокупность термодинамических уравнений.

Слайд 6 СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ

СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ

Слайд 8 Энергия – мера движения и взаимодействия материальных систем

Энергия – мера движения и взаимодействия материальных систем

Слайд 9 Теплота – неупорядоченная форма передачи энергии (Q)
Работа –

Теплота – неупорядоченная форма передачи энергии (Q)Работа – упорядоченная форма передачи энергии (W)

упорядоченная форма передачи энергии (W)


Слайд 10 I начало (закон) термодинамики
(Р. Майер, Д. Джоуль, Г.Л.

I начало (закон) термодинамики(Р. Майер, Д. Джоуль, Г.Л. Гельмгольц)Это закон сохранения

Гельмгольц)
Это закон сохранения энергии
Энергия не создается и не уничтожается.

Возможен лишь переход из одного вида в другой в строго эквивалентных количествах
Внутренняя энергия изолированной системы есть величина постоянная
Невозможно создать вечный двигатель, который совершал бы работу без затраты энергии (вечный двигатель I рода)

Слайд 11 Q = ΔU + W

Для изобарного процесса W

Q = ΔU + WДля изобарного процесса W = pΔVQp =

= pΔV
Qp = ΔU + pΔV

Энтальпия (Н): ΔН =

Qp, откуда
ΔН = ΔU + pΔV
ΔНo – стандартная теплота реакции (n=1 моль, Т=298о К, ρ=101,3 кПа)

Слайд 12 Закон Гесса (1840 г.)
(Следствие из I начала термодинамики)
Конечное

Закон Гесса (1840 г.)(Следствие из I начала термодинамики)Конечное состояниеИсходное состояниеПромежуточное состояниеΔН1ΔН2ΔН3ΔН1 = ΔН2 + ΔН3


состояние
Исходное
состояние
Промежуточное
состояние
ΔН1
ΔН2
ΔН3
ΔН1 = ΔН2 + ΔН3


Слайд 13 Следствие из закона Гесса
(следствие из I начала термодинамики)

Следствие из закона Гесса(следствие из I начала термодинамики) ΔНор-ии = Σm⋅ΔНообр.(прод.)

ΔНор-ии = Σm⋅ΔНообр.(прод.) - Σn⋅ΔНообр.(исх.в-в)
ΔНор-ии = Σm⋅ΔНосгор.(исх.в-в) -

Σn⋅ΔНосгор.(прод.)
Понятия:
а) стандартная теплота образования.
б) стандартная теплота сгорания.
в) стандартная теплота химической реакции.
ΔНообразования простых веществ = 0
ΔНосгорания конечных продуктов = 0

Слайд 14 Процесс – переход системы из одного состояния в

Процесс – переход системы из одного состояния в другое

другое


Слайд 15 Новая термодинамическая функция состояния – энтропия (S).
Она

Новая термодинамическая функция состояния – энтропия (S). Она характеризует степень неупорядоченности

характеризует степень неупорядоченности материи.

S = k ⋅ lnW (Больцман)

W

– вероятность состояния
k = R/NA
S – определяется согласно постулату М. Планка
(S при 0о К = 0)

ΔSор-ции = Σm ⋅ Soпрод. - Σn ⋅ Soисх.в-в

Слайд 16 II начало (закон) термодинамики
Невозможен самопроизвольный переход тепла от

II начало (закон) термодинамикиНевозможен самопроизвольный переход тепла от тела менее нагретого

тела менее нагретого к телу более нагретому.
Невозможно превратить в

работу теплоту какого-либо тела, не производя никакого другого действия, кроме охлаждения этого тела.
Невозможно создать такую машину, единственным результатом действия которой было бы получение работы за счет теплоты окружающей среды.

Слайд 17 ∆Sобр = Qобр. / Т
или в общем виде
∆S

∆Sобр = Qобр. / Тили в общем виде∆S ≥ Q /

≥ Q / T,
т.е. ∆S ≥ 0
Самопроизвольно идут

процессы когда ∆S > 0
В обратимых процессах ∆S = 0
Все это справедливо для изолированных процессов!
Организм – открытая система!

Слайд 18 Д.У. Гиббс – новая функция состояния (G) –

Д.У. Гиббс – новая функция состояния (G) – энергия Гиббса (изобарно-изотермический

энергия Гиббса (изобарно-изотермический потенциал)
∆G = ∆H - T∆S
Объединенное уравнение

I и II началов термодинамики
∆G < 0 – самопроизвольные процессы
∆G = 0 – обратимые процессы

Слайд 19 Для неизолированных систем самопроизвольное протекание процессов характеризуется:
Энтальпийным фактором

Для неизолированных систем самопроизвольное протекание процессов характеризуется:Энтальпийным фактором (∆Н)Энтропийным фактором (∆S)

(∆Н)
Энтропийным фактором (∆S)


Слайд 20 Направленность протекания процессов

Направленность протекания процессов

Слайд 21 Соотношение важнейших термодинамических функций

Соотношение важнейших термодинамических функций

Слайд 22 Экзергонические реакции –∆G < 0
Эндергонические реакции –∆G >

Экзергонические реакции –∆G < 0Эндергонические реакции –∆G > 0

Слайд 23 Принцип энергетического сопряжения
Энергия, необходимая для протекания эндергонических

Принцип энергетического сопряжения Энергия, необходимая для протекания эндергонических реакций, поступает за

реакций, поступает за счет осуществления экзергонических реакций.
Интермедиат –

общее вещество этих двух реакций

Слайд 24 АТФ + Н2О ↔ АДФ + Н3РО4
∆Gо

АТФ + Н2О ↔ АДФ + Н3РО4 ∆Gо = -29,2 кДж/моль

= -29,2 кДж/моль
Экзергоническая реакция
С6Н12О6 + Н3РО4 ↔

глюкоза-6-фосфат + Н2О
∆Gо = +13,1 кДж/моль
Эндергоническая реакция
Н3РО4 - интермедиат

Слайд 25 Применение химической термодинамики к биологическим системам

Применение химической термодинамики к биологическим системам

Слайд 26 Применение I начала термодинамики
Термодинамические условия равновесия. Энергия Гиббса

Применение I начала термодинамикиТермодинамические условия равновесия. Энергия Гиббса биологического окисления веществаЭкзергонические

биологического окисления вещества
Экзергонические и эндергонические реакции в организме. Принцип

энергетического сопряжения

Слайд 28 Точность – 99%
1 г жира – 9,3 ккал
1

Точность – 99%1 г жира – 9,3 ккал1 г углевода и белка – 4,2 ккал

г углевода и белка – 4,2 ккал


Слайд 29 Вывод:
Организм не является источником энергии, а полностью подчиняется

Вывод:Организм не является источником энергии, а полностью подчиняется I началу термодинамики

I началу термодинамики


Слайд 30 2-ое начало термодинамики:

2-ое начало термодинамики:      ΔS≥0


ΔS≥0

и ΔG≤0
Состояние равновесия:
ΔS=0 и ΔG=0
Химический потенциал (Гиббс):
(на 1 моль вещества)



Слайд 31 Может ли живой организм производить работу только за

Может ли живой организм производить работу только за счет теплоты окружающей

счет теплоты окружающей среды?
Ответ: Прямых доказательств нет. Известна связь

биосинтеза белков с обменом углеводов и нуклеиновых кислот.
Все энергетические процессы в организме сопряжены с другими процессами
Организм – единое целое с окружающей средой и его условиями ассимиляции и диссимиляции

Слайд 32 Играет ли увеличение энтропии определяющую роль в направлении

Играет ли увеличение энтропии определяющую роль в направлении химических процессов обмена

химических процессов обмена в биосистемах?
Ответ:
Энтропия всей системы «организм –

среда» увеличивается.
Но ΔG=ΔH-TΔS.
По отношению к живым организмам ΔS теряет значение как определяющего фактора, хотя все процессы в организме сопровождаются изменением энтропии.
Сглаженная совокупность процессов обмена веществ в организме и направление их изменений показывает:
1. Приспособление организма к условиям его существования.
2. Стремление к сохранению своего вида в процессе эволюции

То есть полностью определяются биологическими закономерностями.

Слайд 33 Могут ли живые организмы использовать молекулярные отклонения в

Могут ли живые организмы использовать молекулярные отклонения в отношении уменьшения энтропии?Ответ:До

отношении уменьшения энтропии?
Ответ:
До сих пор известен только факт отбора

организмом дейтерия из веществ окружающей среды (тяжелая вода).
Меченные атомы в биохимии обладают только индикаторными свойствами

Слайд 34 Применима ли к биосистемам обычная трактовка энтропии как

Применима ли к биосистемам обычная трактовка энтропии как меры упорядоченности?Ответ:Применительно к

меры упорядоченности?
Ответ:
Применительно к биосистемам различают:
1. Термодинамическую энтропию
2. Информационную энтропию
В

организме процессы близки к упорядоченности конвейера, чем хаотической игре молекулярных сил.
Разумеется термодинамическая энтропия входит как составляющая в биологические и социальные процессы. Но есть энергия Гиббса. За счет затраты энергии Гиббса происходит уменьшение энтропии.

Слайд 35 Итак, ответ на все вопросы отрицательный.
Биосистема и биохимия

Итак, ответ на все вопросы отрицательный.Биосистема и биохимия имеют дело не

имеют дело не с равновесными, а со стационарными системами.

Система непрерывно получает энергию Гиббса из среды в количестве, компенсирующем ее снижение в организме.
Живой организм – открытая система. В ней энтропия поддерживается постоянной, но отличающейся от max.
Состояние термодинамического равновесия несовместимо с жизнью и может реализоваться лишь после смерти организма

Слайд 36 Окисление углеводов (аэробный распад) имеет большое значение в

Окисление углеводов (аэробный распад) имеет большое значение в энергетическом балансе организмаС6Н12О6

энергетическом балансе организма
С6Н12О6 тв + 6О2 газ → 6СО2

газ + 6Н2Ожид
ΔG0=-2880 кДж/моль
Эта энергия затрачивается на синтез 38 молей АТФ (аденозин-5`-трифосфата)
АДФ + Фн → АТФ
ΔG0=31,4 кДж/моль
КПД биологического окисления глюкозы равен:


С учетом физиологических составляющих КПД ≈60%
Окисление глюкозы – экзергоническая реакция. Синтез АТФ – эндергоническая реакция. Энергетически они сопряжены

Слайд 37 Гликолитический путь обмена

Гликолитический путь обмена

Слайд 39 Окислительный распад жирных кислот – второй источник (после

Окислительный распад жирных кислот – второй источник (после углеводов) энергии в

углеводов) энергии в организме. Этот процесс локализован в митохондриях.
Жирные

кислоты образуются из жиров при действии тканевых ферментов липаз.

Слайд 40 В заключительной стадии под влиянием фермента кетотиолазы образуются

В заключительной стадии под влиянием фермента кетотиолазы образуются ацетилкоэнзим и, новая

ацетилкоэнзим и, новая молекула коэнзима А, вновь активированная жирной

кислотой, но укороченная на 2 атома углерода.
На 5 стадий ΔG0=-11,4 ккал.
При биосинтезе жиров – обратное направление.
Взаимосвязь этих 2-х основных процессов обмена имеет важное значение для баланса энергетических затрат организма

Слайд 41 Рассмотрим образцы калориметров, используемых в разные века.

Рассмотрим образцы калориметров, используемых в разные века.

Слайд 48 Вакуумный адиабатический калориметр

Вакуумный адиабатический калориметр

Слайд 49 Дифференциальный сканирующий калориметр с программным управлением фирмы «СЕТАРАМ»

Дифференциальный сканирующий калориметр с программным управлением фирмы «СЕТАРАМ»

  • Имя файла: energetika-himicheskih-reaktsiy-elementy-himicheskoy-termodinamiki.pptx
  • Количество просмотров: 123
  • Количество скачиваний: 0