Внутренняя энергия. Энтальпия. Теплота и работа – две формы передачи энергии

Билет №2

Первое начало термодинамики: формулировки, применение к биосистемам.

Первое начало термодинамики- это частный случай закона сохранения вещества.

Вечный двигатель 1го рода невозможен, т.е. невозможно создать машину, которая производила бы без подведении энергии из вне,иначе говоря «создавать энергию»

Кол-во теплоты, полученное термодинамической системой расходуется на увеличение внутренней и внешней энергии работы, совершаемую против действия внешних сил.

Q=∆U+A, преобразовав получим ∆U= Q-А

U-внутренняя энергия

Q-кол-во теплоты

А- работа,совершаемая против действия внешних сил.

Применение к биосистема.Живой организм не является источником новой энергии, поэтому полностью подчиняется требованиям 1го закона ТД, со следующей формулировкой: Все виды работ в организме совершаются за счет эквивалентного кол-ва энергии, выделяющийся при окислении химических веществ(3я формулировка).

2. В 200 мл фосфатного буферного раствора содержится 0,8 моль кислотного компонента (Н₂РО₄^- ) и 1,6 моль солевого компонента (НРО₄^2–).

Установите рН буферного раствора.

Объясните, входит ли рассчитанное значение рН в ЗБД (рН: 6,2 – 8,2).

К_и (Н₂РО₄^-) = 6,2×10^-8 моль/л; lg 2 = 0,3; lg 6,2 = 0,79.

Классифицируйте буферную систему по составу и природе компонентов.

Решение.

1.Подставим данные задачи в формулу для расчета рН фосфатного буфера:

=-lg(6,2×10^-8) +lg(1,6/0,8)=7,51

2.Рассчитанное значение рН входит в зону буферного действия( ЗБД) рН: 6,2 – 8,2

3.Фосфатная буферная система является кислотно-основной буферной системой, образованной анионами двух кислых солей

3.Напишите схему получения пропилбензоата из кислоты и спирта.

Опишите механизм этой реакции.

Сравнитеацилирующую способность бензойной и уксусной кислот.

Укажите роль кислотного катализатора.

Объясните возможность гидролиза пропилбензоата в кислой и щелочной среде.

Подтвердите Ваше предположение соответствующими уравнениями. .

Ответ:

2.Механизм реакции этерификации – нуклеофильное замещение S_N : замещение ОН-группы на алкоксигруппу (ОС₃Н₇).

Роль катализаторов в реакции этерификации играют ионы водорода. Кислород карбоксильной группы, захватывая протон, образует карбониевый ион I. Соединение I присоединяет молекулу спирта за счет неподеленных электронов кислородного атома с образованием промежуточного комплекса II, Этот комплекс способен обратимо распадаться с отщеплением воды и образованием нового карбониевого катиона сложного эфира III, который при диссоциации образует сложный эфир, причем освобождается катализатор – протон.

3. Электронодонорныезаместителиуменьшаютэлектрофильность карбонильного атома углерода и, следовательно, понижают реакционную способность оксосоединения. Фенильный радикал С₆Н₅в бензойной кислоте обладает более выраженными донорными свойствами, чем метильный радикал в уксусной кислоте. Как следствие, реакция этерификации с участием бензойной кислоты протекает медленнее, чем в случае алифатических. Таким образом, ацилирующая способность бензойной кислоты ниже, чем уксусной.

4. Роль кислотного катализатора – участие в образовании промежуточного карбониевого иона I .

5. Гидролиз пропилбензоата в кислой среде протекает с образованием пропилового спирта и бензойной кислоты (реакция а), в щелочной среде – пропилового спирта и бензоата (реакция б):

БИЛЕТ 3

1)Основные понятия термодинамики: система, параметры, состояние, процесс (определение, классификация, примеры).

Термодинамическая система- это любой реальный объект, выделяемый из окружающей среды с целью изучения процессов обмена в-вом и энергией между составляющими его частями, а так же между ним и окружающей средой с помощью термодинамических методов

Классификация ТС

1. Открытые обмениваются с ОС как в-вом, так и энергией(организм, открытый сосуд с кипящей водой)

2. Закрытый –обменивается с ОС только энергией в форме теплоты или работы (газ в закрытом балоне)

3. Изолированные- не обмениваются ни в-вом, ни энергии. В природа абсолютно изолир-х нет

4. По наличию пов-ти раздела внутри ТС

1. Гомогенные – пов-ть раздела отсутствует, все компоненты находятся в одой фазе, все физ и химсв-ва в любой части объема одинаковы (смесь газов)

2. Гетерогенные-содержится пов-ть раздела, отделяющие части системы(фазы) различны по св-вам (кровь)

Параметры –величины, определяющие состояния ТС

По возможности непосредственного измерения

1. Основные параметры-параметры, которые можно измерить с помощью соотв-х приборов (m, V, C,плотность, объем)

2. Функции состояния - внутренняя энергия E(U);энтальпия (H); энтропия (S); энергия Гиббса (G); свободная энергия или энергия Гельмгольца

Можно определить изменение значений функции состояния

∆X(X₂-X₁), ГДЕ Х-U,H,S,G,H

Термодинамическое состояние-совокупность значений некоторого числа физ. величин, характеризующих все физ и хм св-ва системы

Виды состояний:

Неравновесное- параметры меняются самопроизвольно(стакан с горячей водой)

Равновесное-параметры не меняются без внешних воздействий

Стационарное=постоянство параметров за счет внешних параметров (присуще жив организмам)

Процесс-переход системы из одного сост-я в др, сопровождается изменениями термодинамических параметров.

Классификация- по постоянству параметров:

А)изохорные(v=const)

B)Изобарные (давление- const)

C)изотермич-е

По знаку тепл эффекта: экзотермич-е и эндотермические

По затрате Энергии: самопроизвол, несамопроизвол

По хар-ку протекания: обратимые и необратимые

Внутренняя энергия. Энтальпия. Теплота и работа – две формы передачи энергии.

Внутренняя энергия (U)- зависящая от термодинамического состояния системы, равна сумме всех видов энергии частей системы, за исключением кинетической и потенциальной энергии как целого.

[U]=Дж

Зависит от :

Характера движения и взаимодействия частиц в системе

От природы составляющих систему в-в

От массы

От внешних условий- темп, давл, объема

Энтальпия-энергия, которой обладает система при постоянном давлении

[H]=Дж

Связь энтальпии с внутр энергией ∆H=∆U+A, A=p*∆V

=>∆H=∆U+ p*∆V

А-работа, совершаемая против дей-я внеш сил, р-давление

Стандартная энтальпия-это изменение 1 моля в-ва в стандартных условиях(Т=298К, р=101,325 кПа)

[∆H⁰₂₉₈]=кДж/моль

Расчет изменения энтальпии в процессе хим р-ции

∆H⁰_{298(р-реакции)=} ∑n∆H⁰_{298(обр-образования)}- ∑n∆H⁰_{298(обрахованияисзодныхв-в)}

Теплота и работа-не форма энергии, а способ ее передачи. Они не являются термическими состояниями, следовательно их величины зависит от пути процесса в отличие от U,H.G,S,F

[Q]=[A]=Дж

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 863; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!