Докажите возможность усвоения организмом человека сахарозы, которое сводится к ее окислению

Сахароза (тростниковый сахар) чрезвычайно широко распространена в природе и играет важную роль в жизнедеятельности человека. Сахарозу используют как пищевой продукт, а в высоких концентрациях как консервант. В фармацевтической практике сахароза служит основой для приготовления сахарных сиропов и используется как корригирующее средство. Докажите возможность усвоения организмом человека сахарозы, которое сводится к ее окислению:

С₁₂Н₂₂О₁₁(к) + 12О₂(г) → 12СО₂(г) + 11Н₂О(ж)

Для того, чтобы решить с помощью термодинамики этот вопрос необходимо рассчитать ∆Gр-ции, пользуясь ее основными законами, о которых мы говорили выше.

Расчет ∆Hºр-ции:

∆Hºр-ции равна разности алгебраической суммы энтальпий образования всех продуктов реакции и алгебраической суммы энтальпий образования всех исходных веществ.

Стандартная энтальпия образования сложных веществ равна энтальпии реакции получения 1 моль этого вещества из простых веществ при стандартных условиях.

Выписываем из справочной литературы ∆Hºf, 298исходных веществ и продуктов реакции:

∆Hº_f,₂₉₈(CO₂(г)) = –394 кДж/моль;

∆Hº_f,₂₉₈(H₂O(ж)) = –286 кДж/моль;

∆Hº_f,₂₉₈(C₁₂H₂₂O₁₁(к)) = –2222 кДж/моль.

Для простых веществ значения стандартной энтальпии и энергии Гиббса образования всегда равны нулю.

∆Hºр-ции=[12•∆Hº_f,₂₉₈(CO₂(г))+11•∆Hº_f,₂₉₈(H₂O(ж))]–[∆Hº_f,₂₉₈(C12H22O11(к))+

+12•∆Hº_f,298(O2(г))]=[12•(–394) + 11•(–286)] – [–2222 + 12•0] = –5652кДж/моль

Благоприятствует ли энтальпийный фактор самопроизвольному протеканию процесса? Да, так как ∆Hºр-ции< 0.

Расчет ∆Sºр-ции:

∆Sºр-ции = Σn1Sº_f,_{298прод. р-ции} – Σn2Sº_f,_{298 исх. в-в.}

Изменение стандартной энтропии в химической реакции (∆Sºр-ции) определяют разностью алгебраических сумм стандартных энтропий продуктов р-ции и исходных веществ с учетом соответствующих стехиометрических коэффициентов.

Выписываем из справочной литературы Sºf, 298исходных веществ и продуктов реакции:

Sº_f, ₂₉₈(CO₂(г)) = 214 Дж/моль•K;

Sº_f, ₂₉₈ (H₂O(ж)) = 70 Дж/моль•K;

Sº_f, ₂₉₈ (C₁₂H₂₂O₁₁(к)) = 360 Дж/моль•K;

Sº_f, ₂₉₈ (O₂(г)) = 205 Дж/моль•K.

∆Sºр-ции = [12•Sº_f,298(CO₂(г)) + 11•Sº_f,298(H₂O(ж))] – [Sº_f,298(C12H22O11(к))+

+12•Sº_{f, 298}(O₂(г))] = [12•214 + 11•70] – [360 + 12•205] = 518 Дж/моль•K

Для однозначного ответа на вопрос возможно ли самопроизвольное протекание процесса необходимо рассчитать ∆Gºр-ции.

Расчет ∆Gºр-ции:

Изменение энергии Гиббса при стандартных условиях вычисляют по уравнению: ∆Gºр-ции = Σn1∆Gº_{f,298прод. р-ции} – Σn2∆Gº_{f,298 исх. в-в.}

Выписываем из справочной литературы ∆Gº_f,298 исходных веществи продуктов реакции:

∆Gº_{f, 298}(CO₂(г)) = –394 кДж/моль;

∆Gº_{f, 298}( (H₂O(ж)) = –237кДж/моль;

∆Gº_{f, 298}( (C₁₂H₂₂O₁₁(к)) = –1545 кДж/моль.

∆Gºр-ции=[12•∆Gº_f,298(CO₂(г))+11•∆Gº_f,298(H₂O(ж))]–[∆Gº_f,298(C₁₂H₂₂O₁₁(к))+

+12•∆Gº_f,298(O₂(г))]=[12•(–394) + 11•(–237)]–[–1545 + 12•0]=–5790кДж/моль

Большое отрицательное значение ∆Gºр-ции говорит о том, что в стандартных условиях окисление сахарозы должно протекать самопроизвольно до полного окисления субстрата.

Изменение энергии Гиббса для биохимических процессов в условиях, отличных от стандартных, можно рассчитать на основе экспериментальных данных знаний ∆H и ∆S по уравнению: ∆G_р-ции = ∆H_р-ции – T•∆S_р-ции. С новеэксперементальных