Свободная энергия реакции. Энтропия. Второй закон термодинамики

Свободная энергия реакции. Энтропия. Второй закон термодинамики [c.265]

В последующие годы развитие химической термодинамики пошло по двум, сначала совершенно независимым линиям. Первая связана с именами Гельмгольца и Вант-Гоффа, вторая — с именем Гиббса, В 1882 г. Гельмгольц в статье под названием К термодинамике химических реакций предложил разделить химическую энергию на две части способную превращаться только в теплоту и способную превращаться в другие виды работы. Первую он назвал связанной, а вторую свободрой энергией- Гельмгольц показал, что для изотермических систем минимум свободной энергии является условием их равновесия. Таким образом, наряду с энтропией появился еще один критерий химического равновесия. Принципиальное значение имел и вывод Гельмгольца о том, что именно значения свободной энергии, а не энергии, проявляющейся путем выделения тепла, будут определять, в каком направлении может действовать химическое сродство. Следующий шаг принадлежал Вант-Гоффу (1884—1887). Оперируя моделью идеального газа, Вант-Гофф установил термодинамическим путем связь между равновесными коицептрациями исходных веществ и конечных продуктов реакции, т. е. вывел теоретически закон действия масс. Вант-Гофф предложил также уравнение, выражающее зависимость константы равновесия (он впервые применил этот термин, так же как и знаки для обратимых реакции) от температуры, установил зависимость между константой равновесия К и работой Е. которую может произвести химическое сродство [c.121]

В основе несколько иного подхода, развиваемого Мак-Кларом [27— 29], лежит представление о том, что второй закон термодинамики не является, как это обычно считают, статистическим. Если его соответствующим образом сформулировать, он может быть применим и к бактериям, обладающим единственной молекулой ДНК. Следовательно, классическая термодинамика применима и к живым клеткам. Автор указывает, что характерной особенностью живых организмов, отличающей их от систем, которыми обычно занимается термодинамика, яв-ляется то, что все реакции в них протекают очень быстро. Например, в случае превращения внутримолекулярной энергии в мышцах в механическую энергию очень важно, чтобы процесс совершался достаточно быстро и энергия не успевала рассеиваться в виде тепла. Мак-Клар> полагает, что для метаболических реакций большее значение имеет изменение энтальпии, нежели свободной энергии или энтропии. [c.233]

Рис. 14-1. Схематическое изображение реакционной системы и окружающей среды. В реакциях, протекающих при постоянной температуре и постоянном давлении, между системой и окружающей средой возможен обмен энергией, однако такой обмен должен происходить в соответствии с законами Термодинамики. Первый из них гласит, что общее количество энергии во Вселенной (система + окружающая среда) остается постоянным. Согласно второму закону, при физическом или химическом изменении в системе энтропия Вселенной увеличивается одновременно уменьшается свободная энергия реакционной системы. Наряду с этими изменениями от системы к окружающей среде или от окружающей среды к системе может передаваться тепло, как это следует из соотношения

Для биологических систем существенна еще одна важная особенность изменений энтропии Согласно второму закону термодинамики, при химических реакциях или физических процессах энтропия Вселенной увеличивается. Из этого закона, однако, не следует, что возрастание энтропии должно происходить обязательно в самой реакционной системе оно может произойти в любом другом участке Вселенной. В живых организмах метаболические процессы, т. е. те превращения, которым подвергаются в них пищевые вещества, не ведут к возрастанию внутренней неупорядоченности, или энтропии самих организмов. Из повседневных наблюдений мы знаем, что любой организм, будь то муха или слон (т. е. в нашем понимании система ), при всех процессах жизнедеятельности сохраняет присущую ему сложную и упорядоченную структуру. В результате процессов жизнедеятельности возрастает энтропия не самих живых организмов, а окружающей среды. Живые организмы сохраняют внутреннюю упорядоченность, получая свободную энергию в виде пищевых веществ (или солнечного света) из окружающей среды и возвращая в нее такое же количество энергии в менее полезной форме, главным образом в форме тепла, которое рассеивается во всей остальной Вселенной. [c.408]

Согласно второму закону термодинамики, всякий самопроизвольный процесс, в том числе и химическая реакция, в изолированной системе протекает в направлении увеличения энтропии и, соответственно, уменьшения величины свободной энергии или термодинамического потенциала. [c.59]

Уравнение изотермы реакции. При изучении химической реакции чрезвычайно важно знать, будет ли она вообще протекать, а если будет, то в каком направлении. На эти вопросы можно ответить, применяя к химическим реакциям второй закон термодинамики. О)гласно этому закону всякий самопроизвольный процесс, в том числе и химическая реакция, в изолированной системе протекает в направлении увеличения энтропии и, соответственно, в направлении уменьшения величины свободной энергии или термодинамического изобарного потенциала. [c.321]