Термодинамика и кинетика химических процессов

Химия — СПбГПМУ, Педиатрический факультет

Вопросы темы

• Основные понятия термодинамики. Интенсивные и экстенсивные параметры. Термодинамические функции, функциипроцесса и состояния. Типы термодинамических систем (изолированные, закрытые, открытые). Типы термодинамических процессов (изотермические, изобарные, изохорные, адиабатические). Внутренняя энергия. Работа и теплота – две формы передачи энергии.
• Первое начало термодинамики. Энтальпия. Энтальпия реакции. Стандартные условия. Стандартная энтальпия образования вещества, стандартная энтальпия сгорания вещества. Закон Гесса, следствия из него. Применение первого начала термодинамики к биосистемам.
• Второе начало термодинамики. Энтропия как мера неупорядоченности системы: термодинамический и статистический подходы к ее определению. Энтропии веществ, их использование для нахождения энтропии реакции. Свободная энергия Гиббса. Стандартная энергия Гиббса образования вещества. Второе начало термодинамики для изолированных и закрытых систем (при изобарных и изохорных условиях). Определение термодинамической возможности самопроизвольного протекания процесса в закрытой системе при изотермических условиях, роль энтальпийного и энтропийного факторов.
• Особенности термодинамики биохимических процессов. Примеры экзергонических и эндергонических процессов, протекающих в организме. Принцип энергетического сопряжения.
• Химическая кинетика как основа для изучения скоростей и механизмов биохимических процессов. Классификации реакций, применяющиеся в кинетике: реакции, гомогенные и гетерогенные; реакции простые и сложные (параллельные, последовательные, сопряженные, цепные). Молекулярность реакции. Скорость реакции (средняя и истинная). Закон действующих масс для скорости реакции. Кинетические уравнения. Константа скорости. Порядки реакции по реагентам и общий порядок. Кинетические уравнения реакций первого, второго и нулевого порядков. Зависимость скорости реакции от температуры. Температурный коэффициент скорости реакции и его особенности для биохимических процессов. Понятие о теории активных соударений. Энергетический профиль реакции; энергия активации; уравнение Аррениуса. Понятие о теории переходного состояния. Гомогенный и гетерогенный катализ. Катализаторы и ингибиторы. Особенности каталитической активности ферментов. Уравнение Михаэлиса–Ментен и его анализ.
• Химическое равновесие, термодинамическое (в изолированных и закрытых системах) и кинетическое условия равновесия. Смещение равновесия, принцип Ле-Шателье. Константа равновесия: определение, выражение для гомогенного процесса. Особенности выражения констант равновесия гетерогенных реакций. Взаимосвязь между константой равновесия и стандартной энергией Гиббса реакции.