ХИМИЯ Гладышева Ирина Владимировна к. х. н. , доцент презентация в формате PowerPoint - скачать бесплатно

1: ХИМИЯ Гладышева Ирина Владимировна к. х. н. , доцент

2: Тематический план лекций Элементы химической термодинамики, термодинамики растворов и химической кинетики Биологически активные низкомолекулярные неорганические и органические вещества (строение, свойства, участие в функционировании живых систем). Основные типы химических равновесий и процессов в функционировании живых систем

3: Тематический план лекций 4. Физико-химия поверхностных явлений в функционировании живых систем 5. Физико-химия дисперсных систем в функционировании живых систем 6. Биологически активные ВМС

4: Литература 1. Попков В. А. , Пузаков С. А. Общая химия: Учебник. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2007. -976 с. 2. Пузаков С. А. Сборник задач и упражнений по общей химии: Учеб. пособие/ С. А. Пузаков, В. А. Попков, А. А. Филиппова. - 2-е изд. испр. и доп. - М. : Высшая школа, 2007. -255 с.

6: Интернет-источники http://www. chemlib. ru http://www. chem. msu. su http://www. xumuk. ru/ http://www. alhimik. ru/ http://alhimikov. net/ http://chemistry. narod. ru/ http://www. chemport. ru/

8: I. Элементы химической термодинамики, термодинамики растворов и химической кинетики

9: План 1. Основные понятия химической термодинамики 2. Первое начало термодинамики. Энтальпия. Закон Гесса. 3. Второе начало термодинамики. Энтропия. Изобарно-изотермический потенциал. 4. Третье начало термодинамики. 5. Особенности живых организмов с позиции термодинамики. 6. Химическое равновесие 7. Химическая кинетика и катализ

10: Значение химии в медицине 78 химических элементов входят в состав живых организмов. 44 элемента составляют лекарственные препараты. Изотопы 38 элементов используются в диагностике и радиотерапии различных заболеваний. Более 70 элементов входят в состав материалов, применяемых для изготовления медицинской аппаратуры, приборов, инструментов, перевязочных средств, искусственной крови, различных протезов, зуботехнических материалов и др.

12: Задача, стоящая перед медиками в ближайшее время, предупреждать, а не лечить болезни. Чтобы стать высококвалифицированным специалистом нужно помнить высказывание М. В. Ломоносова: «…Медик без довольного познания химии совершенен быть не может… От одной химии уповать можно на исправление недостатков лечебной науки»

13: Термодинамика - наука, изучающая общие законы взаимного превращения одной формы энергии в другую.

15: Система – это совокупность материальных объектов (тел), ограниченных каким-либо образом от окружающей среды Элементы системы - части, обладающие определенными свойствами.

17: Термодинамические системы: Гомогенная – система, в которой каждое ее свойство (параметр) имеет одно и то же значение во всех точках объема или меняется плавно от точки к точке. Гетерогенная –система, которая состоит из нескольких гомогенных систем, отделенных друг от друга поверхностью раздела фаз, на которой свойства меняются скачком.

22: Термодинамический процесс – изменение параметров термодинамической системы Термодинамический процесс – изменение параметров термодинамической системы

23: Энергия системы (W) - совокупность двух частей: зависящей от движения и положения системы как целого (Wц) и не зависящей от этих факторов (U) Энергия системы (W) - совокупность двух частей: зависящей от движения и положения системы как целого (Wц) и не зависящей от этих факторов (U) WWц U U - внутренняя энергия системы.

24: Внутренняя энергия системы - энергия теплового движения частиц, химическая и ядерная энергия, определяющая поступательное, колебательное и вращательное движение молекул, внутримолекулярное взаимодействие и колебание атомов, энергию вращения электронов Внутренняя энергия системы - энергия теплового движения частиц, химическая и ядерная энергия, определяющая поступательное, колебательное и вращательное движение молекул, внутримолекулярное взаимодействие и колебание атомов, энергию вращения электронов

25: U G Wсв U G Wсв Свободная энергия (G) – та часть внутренней энергии, которая может быть использована для совершения работы Связанная энергия (Wсв) – та часть энергии, которую нельзя превратить в работу

26: Первое начало термодинамики термодинамическая система (например, пар в тепловой машине) может совершать работу только за счёт своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников энергии

29: Энтальпия Н - энергия расширенной системы, или внутреннее теплосодержание системы Для экзотермических реакций Q0, ΔH

30: Количество теплоты, выделяющееся или поглощающееся в результате химической реакции, называется тепловым эффектом химической реакции. Термохимия – раздел термодинамики, изучающий, теплоты химических реакций

41: NH3 PH3 AsH3 SbH3 BiH3 - 46,15 12,56 66,38 145 - кДж/моль Чем меньше ΔН, тем более устойчиво соединение. NH4Cl(г) NH3(г) HCl(г) ΔН0298(реакции) ΔН0298(HCl) ΔН0298(NH3) - ΔН0298(NH4Cl) 176,55 кДж/моль ΔН 0, р-ция эндотермическая

43: Второе начало термодинамики Постулат Клаузиуса Единственным результатом любой совокупности процессов не может быть переход теплоты от менее нагретого тела к более нагретому.

46: Энтропия – функция состояния термодинамической системы, используемая во втором законе т/д для выражения через нее возможности или невозможности самопроизвольного протекания процесса (введена Клаузиусом).

50: Л. Больцман (1887): высокая упорядоченность имеет относительно низкую вероятность Л. Больцман (1887): высокая упорядоченность имеет относительно низкую вероятность S k lnP где k — постоянная Больцмана, k 1. 3710-23 Дж/К. P – статистический вес.

51: Изобарно-изотермический потенциал (Свободная энергия Гиббса) ΔG ΔH – T ΔS где ΔH – изменение энтальпии, Т – абсолютная температура, ΔS – изменение энтропии. Если ΔG 0, то процесс невозможен.

52: Третье начало термодинамики В. Нернст (1906) (тепловой закон Нернста): энтропия S любой системы стремится к конечному для неё пределу, не зависящему от давления, плотности или фазы, при стремлении температуры (Т) к абсолютному нулю

53: Всеобщий закон биологии Бауэра «Все и только живые системы никогда не бывают в равновесии и исполняют за счет своей свободной энергии постоянную работу против равновесия, требуемого законами физики и химии при существующих внешних условиях»

54: Особенности живых организмов с позиции термодинамики Особенности живых организмов с позиции термодинамики 1. Живой организм – открытая система, непрерывно обменивающаяся с окружающей средой и веществом и энергией. 2. Приложение второго закона т/д-ки к живым системам немыслимо без учета влияния биологических закономерностей. Характер изменения энтропии, имеющий решающее значение в неживых системах, в случае биологических систем имеет лишь подчиненное значение.

57: Химическое равновесие — состояние химической системы, в котором обратимо протекает одна или несколько химических реакций, причём скорости прямой и обратной реакций равны между собой. Для системы, находящейся в химическом равновесии, концентрации реагентов, температура и другие параметры системы не изменяются со временем Химическое равновесие — состояние химической системы, в котором обратимо протекает одна или несколько химических реакций, причём скорости прямой и обратной реакций равны между собой. Для системы, находящейся в химическом равновесии, концентрации реагентов, температура и другие параметры системы не изменяются со временем

58: Термодинамически химическое равновесие определяется как соотношение концентраций исходных веществ и продуктов реакции, при котором энтропия системы имеет максимальное, а изобарно-изотермический потенциал – минимальное значение Термодинамически химическое равновесие определяется как соотношение концентраций исходных веществ и продуктов реакции, при котором энтропия системы имеет максимальное, а изобарно-изотермический потенциал – минимальное значение

59: Константа химического равновесия Константа химического равновесия mA nB pC qD v1 k1 CАm CBn v2k2 CCp CDq v1v2 k1 CАm CBn k2 CCp CDq k1 / k2 CCp CDq/ CАm CBn Kp CCp CDq/ CАm CBn

66: II. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И КАТАЛИЗ

67: ПЛАН 1. Основные понятия химической кинетики 2. Факторы, влияющие на скорость химической реакции а) Закон действующих масс. Молекулярность и порядок реакций б) Зависимость скорости реакции от температуры. Энергия активации в) Катализ

68: Химическая кинетика занимается исследованием механизмов реакций и течения их во времени Химическая кинетика занимается исследованием механизмов реакций и течения их во времени

69: Механизм реакции – последовательность и характер стадий химических реакций

70: Скорость химической реакции

72: Рис. 1. Изменение во времени t концентрации Сн реагирующего вещества: к понятию о средней скорости реакции А

73: Рис. 2. Изменение во времени t концентрации Сн реагирующего вещества: к понятию об истинной скорости реакции Б

74: Факторы, влияющие на скорость химической реакции Природа реагирующих веществ Концентрация реагирующих веществ Температура Присутствие катализаторов

75: Закон действующих масс (К. Гульдберг и П. Вааге) при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна концентрации реагирующих веществ nА mВ gD vk CА n CВ m

76: Константа скорости k не зависит от концентраций веществ Константа скорости k не зависит от концентраций веществ Закон действующих масс применим только к газообразным и растворенным веществам

77: Молекулярность и порядок реакций Молекулярность реакции - число молекул, участвующих в элементарном акте химического взаимодействия Порядок реакции — это сумма показателей степеней концентрации веществ в уравнении закона действующих масс

78: ПРИМЕРЫ ПРИМЕРЫ СuО(к) Н2 (г) Сu (к) Н2О (г) vkC(H2) H2(г) I2(г) 2HI(г) v kC(H2)C(I2)

79: Реакция нулевого порядка V0 k0 Зависимость концентрации реагента A в реакции A B от времени

80: Реакция первого порядка

81: Реакция второго порядка

83: Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа при повышении температуры на каждые 10 скорость реакции увеличивается примерно в 2—4 раза

85: Уравнение Аррениуса

87: Катализ Катализ - процесс увеличения скорости реакции с помощью катализатора Катализаторы - вещества, которые увеличивают скорость химической реакции, оставаясь в конечном итоге неизменными по химическому составу и количеству

89: Катализ

90: Механизм гомогенной каталитической реакции АВ К АВ A K AK AK B AB K

91: Ферменты – биологические катализаторы, ускоряющие биохимические реакции в растениях и животных организмах Ферменты – биологические катализаторы, ускоряющие биохимические реакции в растениях и животных организмах

92: СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ