ЗАКОН ДІЮЧИХ МАС. РІВНЯННЯ ІЗОТЕРМИ РЕАКЦІЇ

В ході хімічної реакції концентрації реагентів і продуктів змінюються: кількість реагентів зменшується, кількість продуктів зростає. При досягненні хімічного рівноваги концентрації речовин в системі перестають змінюватися і залишаються постійними при незмінних зовнішніх умовах. Ці концентрації називаються рівноважними.

На основі аналізу експериментальних даних було встановлено закон діючих мас (К. Гульдберг, П. Вааге), який є наслідком другого закону термодинаміки і може бути виведений з умови термодинамічної рівноваги.

Приріст енергії Гіббса в реакції визначається співвідношенням

Тут с (Х,) - вихідні, рівноважні концентрації компонентів речовин X *, що беруть участь в реакції; AG ° _p - постійна величина,

рівна енергії Гіббса цієї реакції при стандартних умовах.

Величина П _з 1К _З - це стехиометрическое співвідношення концентрацій речовин, що беруть участь в реакції при заданих умовах. Як випливає з другого закону термодинаміки, при рівновазі A G _r = 0, тоді П _з / К _з = 1 або К _з = const. Величину К _з називають константою рівноваги реакції.

Вираз До _з = const - математична запис закону діючих мас, який формулюється таким чином: для оборотної реакції загального вигляду при постійних зовнішніх умовах в рівновазі відношення творів концентрацій продуктів до добутку концентрацій реагентів з урахуванням стехиометрии є величина постійна, яка не залежить від змісту реагентів і продуктів .

За допомогою рівняння ізотерми реакції можна розрахувати приріст енергії Гіббса AG _r при заданому значенні П _з , якщо відома константа рівноваги реакції До _з . І навпаки, якщо відомо приріст енергії Гіббса в реакції AG _r при заданому значенні П _з , т. Е. При заданих концентраціях реагентів і продуктів, можна розрахувати константу К _з .

Рівняння ізотерми реакції

при стандартних умовах переходить в рівняння

Результати застосування законів термодинаміки до сукупності розглянутих в гл. 4 біооб'єктів - (системі) саркомерних містків - формуються у вигляді наступного робочого циклу, що описує перехід містків з одних станів в інші:

Рівні енергії Гіббса різних станів системи саркомерних містків можуть бути відображені у вигляді енергетичної діаграми (рис. 5.3). Енергетична діаграма наочно показує термодинамічні параметри станів і переходів між станами при роботі м'язи - сукупності саркомер- них містків. На основі цієї діаграми можна розрахувати ефективність роботи м'язи при різному навантаженні.

Стан саркомерного містка.

Мал. 5.3. Енергетична діаграма сукупності сарко- мірних містків