Задачи

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:

∆Hºf,298(CO2(г)) = –394 кДж/моль;

∆Hºf,298(H2O(ж)) = –286 кДж/моль;

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

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

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

+12•∆Hºf,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 = Σn1Sºf,298прод. р-ции – Σn2Sºf,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:

f, 298(CO2(г)) = 214 Дж/моль•K;

f, 298 (H2O(ж)) = 70 Дж/моль•K;

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

f, 298 (O2(г)) = 205 Дж/моль•K.

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

+12•Sºf, 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∆Gºf,298прод. р-ции – Σn2∆Gºf,298 исх. в-в.

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

∆Gºf, 298(CO2(г)) = –394 кДж/моль;

∆Gºf, 298( (H2O(ж)) = –237кДж/моль;

∆Gºf, 298( (C12H22O11(к)) = –1545 кДж/моль.

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

+12•∆Gºf,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: ∆Gр-ции = ∆Hр-ции – T•∆Sр-ции. С новеэксперементальных

Пермь Питер Пятигорск