Завдання 18
Оборотні та незворотні реакції. Константа рівноваги. Принцип Ле-Шательє.
Оборотні реакції –тип хімічних реакцій, здатних протікати у прямому та у зворотному напрямку.
Необоротниминазивають реакції, що протікають до кінця, тобто до тих пір, поки повністю не витрачено одну з вихідних речовин.
Константаравнове́сія- величина, що визначає для даної хімічної реакції співвідношення між термодинамічних активностей вихідних речовин і продуктів у стані хімічної рівноваги (відповідно до закону діючих мас). Знаючи константу рівноваги реакції, можна розрахувати рівноважний склад суміші, що реагує, граничний вихід продуктів, визначити напрямок протікання реакції.
Принцип Ле-Шателье.Якщо систему, що у стані рівноваги, впливають зовнішні чинники, рівновага системи зміщується убік, що зводить її до мінімуму.
Принцип застосовується до рівноваги будь-якої природи: механічного, теплового, хімічного, електричного.
Хімічна рівновага зміщується в той чи інший бік при зміні будь-якого з наступних параметрів:
1) температури системи, тобто при її нагріванні чи охолодженні
2) тиску в системі, тобто при її стисканні або розширенні
3) концентрації одного з учасників оборотної реакції
Завдання 19
Поверхневі явища. Поверхневий натяг рідин. Поверхнево-активні та поверхнево-неактивні речовини. Правило Дюкло-Трауб. Сорбційні процеси: адсорбція, абсорбція, хемосорбція.
Поверхня енергії –надмірна енергія кількості молекул порівняно з обсягом фази. Залежить від майдану. Будь-яка система намагається зменшити свою поверхневу енергію.
Поверхневий натяг рідин –термодинамічна характеристика поверхні поділу двох фаз, що визначається рівновагою, визначається роботами оборотного ізотермокінетичного утворення одиниці площі цієї поверхні розділу за умови, що температура, об'єм системи та хімічні потенціали всіх компонентів в обох фазах залишаються постійними. Поверхнева напруга чисельно дорівнює роботі, яку необхідно виконати, щоб утворилася одиниця поверхні.
За здатністю змінювати поверхневу напругу в розчині, всі речовини можна розділити на:
Поверхнево-активні речовини(ПАР). Зменшують поверхню напруги. Належать спирти, аміни, органічні кислоти.
Поверхнево-неактивні речовини(ПНВ). Належать вуглеводи (сахароза, фуктоза..)
Поверхнево-інактивні речовиниа (ПІВ). Належать неорганічні сполуки (солі, кислоти, основи).
Правило Дюкло-Траубе(про збільшення активності):
Збільшення довжини вуглеводневого радикалу ПАР однією CH2-группу збільшує його поверхневу активність в 3-3,5 разу.
Адсорбція –концентрування речовини лежить на поверхні поділу фаз проти обсягом фази.
Абсорбція -концентрування речовини по всьому об'єму речовини.
Хемосорбція -хімічна адсорбція. Викликана хімічними взаємодіями. Необоротна. Специфічна. Перша стадія гетерогенної реакції.
Завдання 20
Адсорбція на поверхні розділу рідина-газ та рідина-рідина. Рівняння Гіббса. Орієнтація молекул у поверхневому шарі. Уявлення про структуру біологічних мембран.
Адсорбція –концентрування речовини лежить на поверхні розділу проти обсягом фази.
Адсорбент -речовина,на поверхні якого відбувається адсорбція.Адсорбтив –речовина, яка адсорбується на поверхні адсорбенту.
При адсорбції речовин на межі розділу фаз поверхневий натяг може зменшуватись, підвищуватись або залишатися незмінним.
Вода - розчинник, що найчастіше застосовується. Вона має великий поверхневий натяг, тому по відношенню до неї багато речовин є поверхнево-активними. Поверхневе натяг біологічних рідин менше води внаслідок наявності в них ПАР різної природи. В результаті ці речовини спонтанно накопичуються біля стінок судин, клітинних мембран, що полегшує їх проникнення крізь ці мембрани.
Як приклад можна навести утворення поверхні води плівок нафти, бензину, масел. Такі плівки можуть бути невидимі неозброєним оком, виявлятися у вигляді інтерференційної картини або можуть бути виявлені як товсті забарвлені плівки.
Плівки на поверхні рідини можуть утворитися двома способами:
Адсорбція речовин з об'єму розчину на його поверхні. За таким механізмом утворюються плівки малорозчинних у даному розчиннику речовин, які є щодо нього поверхнево-активними. Можливий механізм адсорбції речовин з газової фази.
Безпосереднім нанесенням речовини на поверхню рідини одержують плівки нерозчинних речовин. У разі рідин плівки формуються за рахунок мимовільного розтікання. Тверді речовини наносять або у вигляді порошку, або у вигляді розчину в легколетючому розчиннику, який може бути видалений випаром.
Рівняння Гіббса.Будь-яка система відповідно до другого початку термодинаміки прагне мимоволі перейти в такий стан, при якому вонамає мінімальний запас енергії Гіббса. Отже, вона прагне мінімуму поверхневої енергії Гіббса.
Орієнтація молекул у поверхневому шарі.
Орієнтація молекул поверхнево-активних речовин у адсорбційному шарі різна.
Орієнтація молекул поверхнево-активних речовин визначає можливість створення та стабілізації як звичайних бурових розчинів, так і обтяжених з твердою фазою частинок неглинистих порід.
Все сказане про орієнтацію молекул поверхнево-активної речовини на кордоні вода-повітря відносилося до плівок, отриманих з дифільних молекул, дуже мало розчиняються у воді. Однак це відноситься і до поверхневих плівок розчинних речовин, утворених в результаті адсорбції їх молекул. Необхідно лише пам'ятати, що між кількістю речовин на поверхні та в обсязі завжди встановлюється відома рівновага. Крім того, слід врахувати, що поверхневі плівки розчинних поверхнево-активних речовин, завдяки порівняно невеликій довжині вуглеводневих радикалів їх молекул, майже завжди бувають газоподібними.
Структура біологічних мембран.
Біологічні мембрани –складні надмолекулярні структури, що оточують усі живі клітини та утворюють у них органели.
Усі мембрани за своєю організацією та складом виявляють ряд загальних властивостей:
Вони складаються з ліпідів, білків та вуглеводів.
Є плоскими замкнутими структурами.
Мають внутрішню та зовнішню поверхні.
Основу мембрани становитьліпідний бислой-подвійний шар молекул ліпідів, які мають властивостіамфіфільності(містять як гідрофільні, так і гідрофобні функціональні групи).
За функціями, що виконуються, білки у складі мембран діляться на:
Одна зОсновних функцій мембран – що у переносі речовин. Цей процес забезпечується за допомогою трьох основних механізмів: простою дифузією, полегшеною дифузією та активним транспортом.