Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия, теплота, работа. Изобарный и изохорный тепловые эффекты. Энтальпия.

Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия, теплота, работа. Изобарный и изохорный тепловые эффекты. Энтальпия.

Первый закон термодинамики: «если к системе подводится определенное количество энергии в форме теплоты Q, то часть этой энергии идет на изменение внутренней энергии?U. а остальная часть — на совершение работы». Q =?U + А, где А = p?V, р — давление,?V — изменение объема системы.

Применение первою закона термодинамики к различным процессам.

Изохорный процесс. (V=const, ΔV=0)

A=pΔV, A=0

Q=ΔU+A (1 з-н тд)

Qv=ΔU

Qv – изохорный тепловой эффект реакции

Изобарный процесс. P=const; Δp=0; ΔV?0; A=pΔV

Qp=ΔU+pΔV

Qp=U2-U1+pV2-pV1

Qp=(U2+pV2)-(U1+pV1)

U+pV=H – энтальпия

Qp=H2-H1=ΔH

Qp – изобарный тепловой эффект реакции

1.Изотермический процесс. Т = const и ΔU = 0 для такого процесса, тогда Q = А.

Таким образом, вся сообщенная системе энергия в форме теплоты превращается в работу.

2.Адиабатный процесс. В адиабатном процессе система не обменивается с окружающей средой энергией (Q = 0), работа совершается за счет уменьшения внутренней энергии системы: A =-?U.

Внутренняя энергия – это общий запас энергии системы, слагающийся из кинетической энергии движения составляющих ее частиц и потенциальной энергии их взаимодействия.

Теплота – неупорядоченная форма передачи энергии от одной системы к другой. Это не только процесс, но и количество Q. Если сист.получает энергию в форме тепла – Q>0. Если сист.отдает энергию окр.среде – Q<0.

Работа – упорядоченная форма передачи энергии. Кол-во – А. Работа, производимая системой над окр.средой - >0; работа, производимая над системой - <0.

Энтальпия:

В изобарных процессах выделяющуюся или затраченную теплоту нельзя определить только изменением внутренней энергии системы, нужно учесть совершенную работу, которая также эквивалентна определенному количеству энергии. В связи с этим в термодинамике используют новую величину – энтальпию или теплосодержание системы Н, определяемую соотношением Н = U + рV

Энтальпия больше внутренней энергии на величину работы расширения, совершенной при изменении объема системы от 0 до V. Как и внутренняя энергия, энтальпия является функцией состояния, и определить ее абсолютное значение нельзя. Можно только измерить изменение ΔН при переходе системы из одного состояния в другое ΔН = Н2 – Н1 = (U2 +рV2) – (U1 + рV1) = U2 – U1 + (рV2 – рV1) =ΔU + р(V2 – V1) = ΔU + рΔV

 

Биологическая роль d–элементов I группы и применение их соединений в медицине. Бактерицидное действие ионов серебра и меди.

Медь. В организме взрослого человека содержится около 100 мг меди. Ионы меди по сравнению с ионами других металлов активнее реагируют с аминокислотами и белками, поэтому медь образует с биологически активными веществами наиболее устойчивые комплексы (так называемые клешневидные или хелат- ные). Предполагают, что в ходе эволюции, когда природа создавала систему переноса кислорода, у нее был выбор между железом и медью. По-видимому, первоначально у большинства животных пигментом крови служил медьсодержащий белок — ге- моцианин, но позднее преимущество получил гемоглобин. Ге- моцианины обнаруживаются только в плазме, в то время как гемоглобины расположены внутри красных кровяных клеток (эритроцитов), благодаря чему кровь может переносить гораздо большие количества кислорода. Понятно, что высшие животные с их возросшей потребностью в кислороде должны были переключиться на гемоглобин, тогда как моллюски и членистоногие сохранили гемоцианин, вполне отвечающий их потребностям.

Главная функция меди у высших организмов — каталитическая. В настоящее время известен целый ряд медьсодержащих ферментов (церулоплазмин, тирозиназа, цитохромоксидаза).

Из соединений меди в медицине находит применение сульфат меди CUSO4 5H2O как антисептическое и вяжущее средство для наружного применения (раствор для смазывания ожоговой поверхности кожи, глазные капли и т. д.).

Серебро. Физиологическая роль серебра в живом организме изучена недостаточно. Серебро — ультрамикроэлемент.

В медицине применяются:

1) нитрат серебра AgN03 (ляпис); вяжущее и прижигающее средство, используется наружно. Применяется в стоматологии для серебрения корневых каналов и кариозных полостей зубов перед их пломбированием. Сначала из нитрата серебра получают аммиачный раствор оксида серебра и 10%-й формалин.

Образующаяся серебряная пленка посылает в окружающее пространство ионы серебра, которые обладают бактерицидным действием;

2) бумага, вата, марля — бактерицидный перевязочный материал, пропитанный растворами нитрата и хлорида серебра, к Золото. Золото как микроэлемент обнаружено в организме человека, и его роль еще только начинают изучать.

В медицинской практике находят применение органические и неорганические соединения золота, радиоактивное золото и металлическое золото.

Радиоактивное золото (198Аи) применяется для лечения злокачественных опухолей. Короткий период полураспада радиоактивного золота (2,69 дня) позволяет вводить препарат в организм без последующего его извлечения.

Некоторые сплавы золота с медью и серебром находят применение в зубном протезировании.

Сплав 916-й пробы, содержащий 91,6% Аи, 4,2% Си и 4,2% Ag, используется для изготовления мостовидных протезов, коронок, вкладок, полукоронок и фасеток. Сплав 750-й пробы содержит 75% Аи, 8,3% Ag и 16,7% Си, а сплав 583-Й пробы - 58,3% Аи, 13,7% Ag и 28% Си.

73. Биологическая роль d–элементов II группы и применение их соединений в медицине. Токсическое действие соединений ртути.

 

Цинк. Физиологическая функция цинка осуществляется благодаря связи его с ферментноакгивными белками. Высокое содержание цинка в эритроцитах объясняется тем, что большая часть его входит в состав угольной ангидразы (карбоангидразы), участвующей в газообмене и тканевом дыхании. Карбоангидраза катализирует реакции:

Н20 + С02 = Н2С03 = Н+ + НСО3, ОН" + С02 - НСО3.

Многие соединения цинка используются как вяжущие, антисептические средства для наружного применения:

ZnS04 • 7H20 — глазные капли;

ZnO ft присыпки, мази, пасты при кожных заболеваниях;

цинк-инсулин — препарат для лечения сахарного диабета.

Ртуть. Ртуть — составная часть растительных и животных организмов. Она накапливается главным образом в печени и почках.

Ртутное заражение п<эчвы, природных вод, растений и животных в настоящее время характерно для многих регионов планеты. Оно связано с поступлением большого количества ртути в биосферу в виде продуктов промышленного производства, выхлопов транспорта, ядохимикатов. При хроническом отравлении ртутью и ее соединениями появляются металлический привкус во рту, сильное слюнотечение, слуховые и обонятельные галлюцинации, головные боли, наблюдается ослабление памяти («меркуризм»).

Хотя все ртутные соли ядовиты, многие из них применяются в медицине:

HgO (желтая ртутная мазь); используется для лечения кожных заболеваний;

HgCl2 (сулема); обладает высокой токсичностью, при работе с ней необходимо соблюдать большую осторожность; растворы в разведении 1:1000 применяются для дезинфекции белья, предметов ухода за больными, помещений, медицинского инструментария.

В медицине используют не только соединения, но и саму ртуть и ее пары (ртутные термометры, ртутные манометры в аппаратах для измерения кровяного давления). В больницах и физиотерапевтических кабинетах поликлиник ультрафиолетовые лучи, полученные от ртутно-кварцевых ламп, глубоко прогревают ткани, губительно действуют на многие микроорганизмы.

В стоматологической практике находят значительное применение в качестве пломбировочного материала амальгамы (медная, серебряная, кадмиевая и т. д.). Эти амальгамы легко размягчаются при нагревании, а при температуре тела становятся твердыми и образуют твердую пломбу. Пломбирование зубов амальгамами недопустимо, если поблизости в ротовой полости имеются золотые коронки. Дело в том, что золото легче образует амальгаму, и поэтому наличие амальгамной пломбы может быстро привести к разрушению золотой коронки.

Коллигативные свойства разбавленных растворов электролитов. Изотонический коэффициент Вант-Гоффа, его физический смысл. Связь между изотоническим коэффициентом Вант-Гоффа и степенью диссоциации слабых электролитов.

При диссоциации электролитов в растворе появляется больше частиц за счет образующихся ионов. С увеличением общего числа частиц увеличиваются и коллигативные свойства растворов. Для использования полученных формул для расчета коллигативных свойств разбавленных растворов электролитов Вант-Г'офф ввел поправочный коэффициент или изотонический коэфф Вант-Гоффа i:

i = Росм(э)/Росм =?Р(э)/?Р =?tзам/кип(э)/?tзам/кип

где Росм(э),?Р(э),?tз(э),?tк (э) — экспериментально определенные осмотическое давление, понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором, понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения растворов электролитов, соответственно; а Росм,?Р.?tзам/кип — те же теоретически рассчитанные величины для растворов той же концентрации неэлектролитов. Поэтому, формулы для расчета коллигативных свойств разбавленных растворов электролитов принимают следующий вид:

Росм (э) = iCRT;?Р(э) = iР0Х;?tз.(э) = iKCm;?tK (э) = iECm

Для растворов электролитов значения изотонического коэффициента i > 1, для неэлектролитов i = 1. Изотонический коэффициент показывает, во сколько раз число частиц в разбавленном растворе электролита больше числа молекул неэлектролита при той же молярной концентрации или моляльности.

Для характеристики диссоциации слабых электролитов пользуются степенью диссоциации?. Между а и i существует зависимость:?= i-1/n-1 где п — число ионов, на которые распадается электролит

 

Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия, теплота, работа. Изобарный и изохорный тепловые эффекты. Энтальпия.

Первый закон термодинамики: «если к системе подводится определенное количество энергии в форме теплоты Q, то часть этой энергии идет на изменение внутренней энергии?U. а остальная часть — на совершение работы». Q =?U + А, где А = p?V, р — давление,?V — изменение объема системы.

Применение первою закона термодинамики к различным процессам.

Изохорный процесс. (V=const, ΔV=0)

A=pΔV, A=0

Q=ΔU+A (1 з-н тд)

Qv=ΔU

Qv – изохорный тепловой эффект реакции

Изобарный процесс. P=const; Δp=0; ΔV?0; A=pΔV

Qp=ΔU+pΔV

Qp=U2-U1+pV2-pV1

Qp=(U2+pV2)-(U1+pV1)

U+pV=H – энтальпия

Qp=H2-H1=ΔH

Qp – изобарный тепловой эффект реакции

1.Изотермический процесс. Т = const и ΔU = 0 для такого процесса, тогда Q = А.

Таким образом, вся сообщенная системе энергия в форме теплоты превращается в работу.

2.Адиабатный процесс. В адиабатном процессе система не обменивается с окружающей средой энергией (Q = 0), работа совершается за счет уменьшения внутренней энергии системы: A =-?U.

Внутренняя энергия – это общий запас энергии системы, слагающийся из кинетической энергии движения составляющих ее частиц и потенциальной энергии их взаимодействия.

Теплота – неупорядоченная форма передачи энергии от одной системы к другой. Это не только процесс, но и количество Q. Если сист.получает энергию в форме тепла – Q>0. Если сист.отдает энергию окр.среде – Q<0.

Работа – упорядоченная форма передачи энергии. Кол-во – А. Работа, производимая системой над окр.средой - >0; работа, производимая над системой - <0.

Энтальпия:

В изобарных процессах выделяющуюся или затраченную теплоту нельзя определить только изменением внутренней энергии системы, нужно учесть совершенную работу, которая также эквивалентна определенному количеству энергии. В связи с этим в термодинамике используют новую величину – энтальпию или теплосодержание системы Н, определяемую соотношением Н = U + рV

Энтальпия больше внутренней энергии на величину работы расширения, совершенной при изменении объема системы от 0 до V. Как и внутренняя энергия, энтальпия является функцией состояния, и определить ее абсолютное значение нельзя. Можно только измерить изменение ΔН при переходе системы из одного состояния в другое ΔН = Н2 – Н1 = (U2 +рV2) – (U1 + рV1) = U2 – U1 + (рV2 – рV1) =ΔU + р(V2 – V1) = ΔU + рΔV