4

162

10,3. MIT0CH0NORIA A ENERGETYKA KOMÓRKI

162

10.3.1. Źródła energii

10.3.2. Energia a reakcje chemiczne

...materii wymienia z otoczeniem' energię.

swe^i organizacji,

swego uporządkowania (nl.slde■i*-'gflfi3groii) wymaga ciągłego dopływu .jmergil^ OgrarifczertiS-łub^^br^ir^opływu energii prow^d^f^wj^mórce do wzrostu entropii, a więc do zakłóceń w jej dręai^^acjj_wi^,osjŁą^e^ni»e._tMSlRrję5f ich nasileniu,' doJTa^ercir~W ~każdej reakcji chemicznej tylko część energii ‘zostaje zużyta dla utrzymania stanu entropii (S), Energia ta nie może być wykorzystana w żadnych innych procesach. Natomiast energia, która może być wykorzystana dQ^wykonania-vprJtcy>_t, cj?»YljL..JBLOlg, .być, przyporządkowana wymianie chemiczne j^nazywa się energią swobodną (G).    .....—-———

Zmianę..energi-i^-swobodnej'^Jwyraża się, jako^,—AG. Zależeć ona będzie od -zmiany entalpii (AH) i zmiany entropii (AS) zgodnie >z równaniem:

AH - T AS    l

Pr2ez entalpię rozumiemy energię przeniesioną między układem a otocze-niem ( jest- to suma energiT^translokacyjnej, oks^d^acyJnej ,- elekti^yG-znej— ' I jądrowejjjianaj - substancji). T wyrównaniu jei^temperatiirą bezwzględną.. Od energii swobodnej zależeć będzie przebieg. ręakćji“ chemicznych.

W każdym procesie chemicznym odwracalnym '    _

B f

w pewnym momencie pojawia się ^aRr~stany-gdy~n±§oędzie miała miejsce żadna zmiana netto, lecz gdy szybkość przechodzenia A w B będzie taka sama jak B w A. Stan taki określamy jako stan równowagi chemicznej (K.). ,i wyrażamy go:    *    "

CB]

m

względnie gdy reakcja ma więcej składników:

A + B    C + D jaka . K - p;j^,ł W

CA] . [B];

symbole w nawiasach kwadrlftbwych oznaczają stężenia substancji występujących w reakcjach.

Z równania wynika, że stała K jest tym wyższa, im wyższe jest stężenie produktów C + D. czyli Im bardziej na prawo przesunięta jest równowaga reakcji, a więc im większy pot.enciał^ćhemŁczny aa A + B w stosunku do C + D. ^--tatoTprz^adkU----reakcja- zachodzić. Jjędz^ spontanicz^e,„będzie,__r.ę.ak_cją egzoergiczną, a produkty ^reakcji C+D będą miały i^ższAJfJ]B^glę,--swobodi34^ 2wiązki wyjściowe (ryc. 10.4b). Energia swobodna wydzielona w tej reakcji ma znaiTujemny^(- "AG), ponieważ ubytek jej w bilansie uznany zostaje w układach zamkzO^Eyi^za stratę, gdyż rozprasza się w postaci ciepła.

AQ- G₂- <3₁

Ryc.10.Energia swobodna i jej zmiany. Energia swobodna jest potencjalną energią reakcji chemicznych, a) W stanie równowagi: ÓG s G - G, s 0 i reakcja nie zachodzi; b) Reakcja zachodzić będzie spontanicznie tylko wtedy, gdy maleje energia swobodna, gdy - G-4 0 (reakcja egzoergiczną); c) Jeżeli energia swobodna wzrasta, reakcja wymaga dopływu energii: G_ - G.> 0 (reakcja endoergiczna), E - energia ak-tywacji^wg ⁿMusila i wsp. 1977)    ³

Przy wartości K mniejszej^ od 1_fdana reakcja nie wykazuje skłonności do przebiegu spontanicznego. Wymaga ona dostarczenia energii do układu,będzie więc Trakcją endoergiczną, w której AG ma^zoak-JiAdat.j^J^ endoergrc2he~j~ehergla swobodna'^proHuktów reakcji jlest wyższa niż energia swobodna^substratów (ryc7 lO,'4c)\    AG » 0 istnieje stan równowagi i

reakccJSTuWTSędizie zachodziła (ryc. 10.

W lto"morc^~która--jest^kłademotwartym, równowaga chemiczna jest jedynie bliska urzeczywiśtnieni a7~Reakcje egzo- i endoergiczne "saIZ!l^r~ sobą sprzężone czę“siO pi"ży 'Ud'2'r^te. ATE. Śprz^zerS^to występuje w wielu łańct**

cha eh i cyklacn IńetabSTicznych stanowiących o tzw. równowadze......dynamicznej

komórki (ryc. 10.5). Nie ma jednak prostej zależności między energią swobodną a kinetyką reakcji chemicznej (patrz chemia fizyczna). Jednym-z—wa-*