Кафедраның жиналысында бекітілген 29. 08. 2011. №1 Хаттама
Скачать 104.02 Kb.
|
Ф КГМУ 4/3-04/02ИП №6 УМС при КазГМАот 14 июня 2007 г. Қарағанды мемлекеттік медицина университеті Химия курсымен фармацевтикалық пәндер кафедрасы ДӘРІС Тақырыбы: «Термодинамика. Негізгі түсініктер және заңдар». Пән: Химия Мамандық: 5В110200 Қоғамдық денсаулық сақтау Курс: 1 Уақыт (ұзақтығы): 50 минут Қарағанды 2011 Кафедраның жиналысында бекітілген_29__.__08_. 2011. № _1__ ХаттамаКурсқа жауапты Власова Л.М.
1. Термодинамиканың негізгі бастамалары және заңдары
олардың таңбалары. 3. Термодинамиканың 1- заңы. Энтальпия. 4. Гесс заңы және одан туындайтын салдар. 5. Термодинамиканың 2- заңы. Энтропия. 6. Химиялық тепе-теңдіктің термодинамикасы.
Термодинамиканың негізгі бастамалары және заңдары Кез-келген химиялық өзгеріс барысында жылу белініп не сіңіріледі, немесе химиялық реакция нәтижесінде өзге бip жұмыстар атқарылады. Мысалы, өзіміз білетін бензиннің жануы барысында жылу белініп, двигатель жұмыс істейді, машина қозғалысқа ие болады. Міне, осы жылу және жұмыс шамалары бойынша химиялық реакцияның жүруін санды түрде сипаттауға мүмкіндік туындайды екен және осы мәселемен айналысатын ілімді химиялық термодинамика деп атайды. Жүйе (система) - өзімізді қоршаған ортаның кеңістіктегі бөлігі, дене тобы, зат немесе заттар жиыны. Термодинамикалық жүйе - сыртқы қоршаған ортадан ойша белініп қарастырылатын, өзара жылу және механикалық әсерлесуде болатын дене не заттар жиыны, тобы. Термодинамикалық жүйені жабық, ашық және оқшауланған деп үшке бөледі. Жүйе - өзін қоршаған ортамен зат алмаспай тек энергиясымен ғана алмасса - жабық, ал зат алмасуы да орын алса - ашық жүйе деп аталады. Оқшауланған (изолированный) жүйеде - қоршаған ортамен зат және энергия алмасуы орын алмайды. Жүйені құрайтын дене бөліктері белгілі бip кеңістік бөлігінде бетпен шектеліп, және де сол бөліктің өн бойында химиялық құрамы, құрылымы, термодинамикалық қасиеттері бірдей болса, онда осы бөлікті – фаза – деп атайды. Жүйе құрайтын фазалар бірдей агрегаттық күйде болса - біртекті (гомогенді), ал әртүрлі күйде болса - әртекті (гетерогенді) деп бөлінеді. Жалпы термодинамикалық жүйе тыңғылықты сипаттау үшін, оның физикалық - химиялық қасиеттерінен, яғни көлемі, қысымы, температурасы, химиялық құрамы және т.б. хабардар болуымыз керек. Осы орайда өзімізге таныс күй теңдеулерінің тәуелділігінен өзара байланыста болатын шамалар туралы дәйекті ұғым алуымызға мүмкіндік туындайды. Аталған күй теңдеулерінде кездесетін айналмалылар күй шамалары (параметрі) деп аталынады. Кез-келген күй шамаларыныц өзгepici термодинамикалық құбылыс (процесс) деп аталынады да күй шамасының тұрақтылығына қарай төмеңдегіше жіктелінеді: р = const – изобарлы, V = const – изохорлы, Т = const – изотермиялы, Сыртқы қоршаған ортамен жылу және зат алмаспай жүретін құбылыс – адиабатты деп аталып pVγ = const теңдеуімен өрнектеледі. Мұндағы γ – адиабата көрсеткіші және бұл құбылыс оқшауланған жүйелерде орын алады. Термодинамиканың бірінші заңы Термодинамиканың бірінші тануының негізгі түрі былай айтылады:
Термодинамикалық жүйемен энергия алмасуы - жылу мен жұмыс түрінде орын алатындықтан аталған шамалар ішкі энергия өзгерісімен тәуелді байланыста болады. Жүйеге, жылу түрінде берілген энергия, жүйе ішкі энергиясын өзгертіп, белгілі бip жұмыс атқаруға жұмсалады. Күнделікті өмірде, тұрмыста орын алатын жылу, жұмыс және ішкі энергия шамаларының өзара байланыстығы термодинамика ілімінің бірінші бастамасы деген атпен төмендегінше тұжырымдалады. Оқшауланған жүйенің энергиясы тұрақты шама: U ~ const. Жүйеге қоршаған ортадан жылу түрінде берілген энергия - оның ішкі энергиясын өзгертіп, белгілі бip жұмыс атқарады және бұл математикалық тілде төмендегідей өрнектеледі: Q = ∆U + A, мұндағы:  - жылу мөлшері; - ішкі энергия өзгерісі; - жұмыс шамасы;T,p=const A=p∆V  осыдан шығатыны   Міне осыдан,  – қосындысы Н – энтальпия деп атайды. Демек, энтальпия термодинамикалық жүйені толықтау сипаттайтын энергетикалық шама.  – болғандықтан, энтальпия шамасы да күй функциясы болып табылады, оған ішкі энергия қасиеттерінің бәрі де тән.
Қажетті химиялық қосылыстардың жасушада түзілуі үшін керекті энергия АТФ молекулаларынан макроэргтік байланыстардың гидролизі нәтижесінде пайда болады. Бұл реакция тікелей немесе жанама түрде энергетикалық тиімсіз синтездеу реакциялары үшін қолданылады. АТФ тың гидролизі 2 бағытта жүруі мүмкін.
АТФ → АДФ + Р ( фосфат )
АТФ → АМФ + Р~ Р ( пирофосфат ) Р ~ Р → Р + Р АТФ тың ыдырау жолы еркін энергияның өзгеру шамасы бойынша анықталады. Энергияның жылу түрінде бөлінуі, бір жағынан, жүйедегі ретсіздікті жоғарылатады, ал ол молекулалардың ыдырауына және олардың қозғалысының жоюшы әсерінің күшеюіне байланысты болады. Екінші жағынан, экзотермиялық реакцияларда жылудың бөлінуі теңсіз процестердің міндетті шарты болып есептеледі, сол себепті оның әрі қарай тіршілік жасауының жағдайы болып табылады.
Жасушаларда мыңдаған әртүрлі реакциялар жүреді. Олар өзара байланысқан және тіркескен өзгерістер тізбегін құрайды, олардың барысында бір реакциялардың өнімі екінші реакциялардың субстраты болып табылады. Мұндай тіркестер метаболиттік тізбектер деп аталады. Метаболиттердің тасымалдануы жасушаның ішіне немесе сыртына қарай бағытталуы мүмкін :
ТЕРМОДИНАМИКАНЫҢ 2 ЗАҢЫ. 1.Өз бетінше жүретін процестердің бағыты. Энтропия. Термодинамиканың 1 заңы бойынша, кез келген процестің барысында, оның ішінде, жанды ағзаларда жүретін процестерде де энергия өшпейді және жоқтан пайда болмайды. Энергияның әртүрлі формалары бір-біріне эквивалентті мөлшерде айналады. Бірақ термодинамиканың 1 заңы энергияның тасымалдануына негізделген процестің бағыты, энергияның ауысуы қаншалықты толық жүретіндігі және химиялық процестің орындалу шегі туралы ақпарат бермейді. Сондықтан бұл мәселелерді шешу үшін басқа термодинамикалық факторларды пайдалану керек. Неге реакция кері бағытта жүрмейді . Бұл процесті түсіндіру үшін Ю.Томсен және М.Бертло ұсынған максимал жұмыс қағидасын пайдалануға болады. Ол бойынша, жылуды бөле жүретін реакциялар ғана өз бетінше жүруі мүмкін. Бірақ, орыс ғалымдары Д.И.Менделеев және А.Л.Потылицин бұл қағидаға бағынбайтын көптеген фактлерді келтіріп, өз бетінше жүретін эндотермиялық реакциялардың да болатындығын дәлелдеді. Химиялық және физикалы-химиялық процестердің өз бетінше жүруі жүйенің өз ішкі энергиясын минимумға жеткізіп, энергияның артық мөлшерін барынша сыртқы ортаға бөлуге ұмтылуына байланысты болатындығы айқын. Табиғи процестердің өз бетінше орындалуының екінші себебіне жүйенің максимум ретсіздікке ұмтылуы жатады. Осыдан, барлық өз бетінше жүретін процестер мынадай екі негізгі факторға байланысты орындалады :
Жүйенің мүмкіншілігі жоғары күйінің немесе ретсіздік шамасының сипаттамасына энтропия S, Дж/ моль К жатады. Энтропия да температура, қысым, ішкі знергия және энтальпия сияқты жүйенің немесе заттың табиғатына және күйіне байланысты болады. Термодинамикалық жүйенің белгілі бір күйіне энтропияның белгілі бір мәні сәйкес келеді және жүйенің аталған күйінің мүмкіншілігі неғұрлым жоғары болса, энтропия да соғұрлым жоғары болады. Көптеген микробөлшектерден құралған жүйенің макрокүйінің мүмкіншілігі микробөлшектердің ( атомдар, молекулалар, т.б. ) орналасу амалдарының және әдістерінің санына байланысты болады. Неғұрлым микробөлшектер көп болса, соғұрлым олардың макрожағдайды туындататын орналасу әдістері көп, соғұрлым энтропия жоғары және соғұрлым жүйенің ішкі энергиясының құны төмен. Осыдан, энтропия жүйенің ішкі энергиясының салыстырмалы құндылығын сипаттайтын фактор болып табылады. Егер реакция барысында энтропия жоғарылайтын болса, жүйенің жалпы энергия қоры өзгермесе де, оны пайдалану және жұмысты орындау мүмкіншілігі азаяды. Энтропияға мынадай факторлар әсер етеді :
Химиялық реакцияның энтропия өзгерісі энтальпияның өзгерісі сияқты есептеледі: ΔS = ∑ΔS т.з ∑ΔS б.з.
Химиялық жүйелердегі энтальпиялық және энтропиялық факторлардың арасындағы айырма ∆G = ∆Н Т∆S химиялық процестердің белгілі бір бағытта жүру қабылетін анықтауға мүмкіндік береді. Егер ∆G < О болса, процесс өз бетінше жүреді, ал ∆G > О болса, реакцияның жүруі мүмкін емес. G = Н – ТS шамасы Гиббс энергиясы деп аталады, бұрын изобарлы изотермиялық потенциал деп аталған, ал медицинада еркін энергия деп аталады, негізінде тұрақты қысымдағы еркін энергия деп атау керек. Себебі химиялық термодинамикада еркін энергия болып Гельмгольц энергиясы Ғ немесе изохорлы изотермиялық потенциал есептеледі : Ғ = U ТS. Бұл энергия тұрақты көлемде жүретін процестерді сипаттайды, оның Гиббс энергиясынан рV мөлшеріне айырмашылығы бар : G = Ғ + рV G тұрақты қысымдағы еркін энергия. Ғ тұрақты көлемдегі еркін энергия. Гиббс және Гельмгольц энергиялары төмендесе, экзэргоникалық, ал олар жоғарыласа, эндэргоникалық процестер орындалады. Тұрақты қысым мен температурада жүретін химиялық процестердің еркін энергиясының өзгерісі ∆G бастапқы заттар мен түзілген өнімдердің құрамына және күйіне тәуелді болады, бірақ процестің жүру әдісіне байланысты болмайды және мына теңдеу бойынша есептеледі : ∆G = ∑ ∆G т.з. ∑ ∆G б.з. 4. Термодинамиканың 3 заңы. Конденсацияланған жүйелерде жүретін реакциялардың әртүрлі температуралардағы жылу эффектлерін салыстырғанда, олардың жылу эффектлері төменгі температуралар аймағындағы абсолютті нольге жақындағанда бір біріне жуықтайды. Осыдан термодинамиканың 3 заңы немесе температураның абсолюттік нольге жуықтамау қағидасы туындайды. Ол бойынша абсолюттік нольге жақындағанда барлық заттардың жылу сиымдылығы өте аз болады. Абсолюттік нольде конденсацияланған жүйелердегі әрекеттесуші заттардың энтропиялары нольге тең болады: ∆Ѕ = О. Дұрыс түзілген кристалдардың немесе таза күйдегі қосылыстардың абсолюттік нольдегі энтропиялары нольге тең, ал заттың кез келген басқа күйіндегі энтропиясы нольден үлкен болады. Термодинамиканың бұл заңы энтропияның абсолюттік мәндерін анықтау үшін кеңінен қолданылады. Иллюстрациялы материалдар: презентация Таблицалар, слайдтар.. Әдебиеттер: Негізгі
Қосымша
Бақылау сұрақтары (кері байланыс)
|
Похожие:
 | Кафедраның жиналысында бекітілген 29. 08. 2011. №1 Хаттама Мақсаты: Студенттерге ерітінділердің жіктелуі, заттар ерігіштігіне әртүрлі факторлардың әсері. Ерітінділердің коллигативтік қасиеттері.... | | Кафедраның жиналысында бекітілген 29. 08. 2011. №1 Хаттама Мақсаты: Жанды ағзалардағы тіршілік процесстеріне қатысатынжәне емдеу ісіне қолданылатын маңызды поли және гетерофункционалдық қосылыстар... |
| 1 сағат-уақыт (узақтығы) Қарағанды 2011 Кафедраның әдістемелік жиналысында бекітілген «Денсаулық сақтау жүйесіндегі менеджмент. Денсаулық сақтауды ұйымдастырудағы басқару әдісі мен дағдылары» тақырыбы | | Кафедраның әдістемелік жиналысында бекітілген «Анестезиологияның жалпы мәселелері. Жергілікті және жалпы наркоз жүргізу дайындығындығы мейірбике ролі» тақырыбы |
| Кафедраның жиналысында бекітілген Студенттерге термодинамиканың негізгі түсініктері мен заңдарын таныстырып, химиялық реакциялардың кинетикасы және тірі организмдегі... | | Кафедраның әдістемелік жиналысында бекітілген Мақсаты: Аминқышқылдардың жіктелуі мен номенклатурасын атауды үйрету. Аминқышқылдардың формулаларын құрастыру және атын атай білуді... |
| Кафедраның әдістемелік жиналысында бекітілген Дәрістың мақсаты: Студенттерге қоғамдағы саясатың орның және қоғамның саяси көзқарасына тоқталып, саясаттанудың қоғамдағы бағыттарын... | | Кафедраның жиналысында бекітілген Мақсаты: Потенциометрлік титрлеу және потенциометрия теориялық негізіне жататын потенциалдардың пайда болудың мәнін ашу, студенттерге... |
| Уақыт -1 сағ Қарағанды 2010 Кафедраның әдістемелік жиналысында бекітілген Ол өндіру күштерінің өсуіне көп мүмкіншілік туғызды. Құлиеленуші кезеңінде тұрғындарды екіге бөлді: еркін өмір сүретіндер құлдар.... | | Қарағанды 2012 Кафедраның мәжілісінде бекітілген 28. 08. 2012 ж. №1 Хаттама Дәріс мақсаты: Зәр шығару заттардың фармакодинамикалық және фармакокинетикалық ерекшеліктерін анықтауды үйрету |