89663

КИНЕТИКА ПРОЦЕССОВ, ИДУЩИХ С ПРЕОДОЛЕНИЕМ ПОТЕНЦИАЛЬНОГО БАРЬЕРА

Доклад

Биология и генетика

Примером процессов, идущих с преодолением потенциального барьера (ПБ), служат химические и биохимические реакции. Практически все они проходят стадию промежуточного состояния с повышенной энергией. В химии такое состояние называют активированным комплексом.

Русский

2015-05-13

70.9 KB

1 чел.

КИНЕТИКА ПРОЦЕССОВ, ИДУЩИХ С ПРЕОДОЛЕНИЕМ

ПОТЕНЦИАЛЬНОГО БАРЬЕРА

Многие реальные процессы в биологической системе идут с преодолением потенциального барьера. Это означает, что начальное и конечное состояние системы разделены некоторым промежуточным состоянием, которое обладает большой энергией.

Чтобы процесс осуществлялся, система в начале должна получить дополнительно энергию для преодоления потенциального барьера. Величина этой энергии называется высотой потенциального барьера или энергией активации процесса.

Примером процессов, идущих с преодолением потенциального барьера (ПБ), служат химические и биохимические реакции. Практически все они проходят стадию промежуточного состояния с повышенной энергией. В химии такое состояние называют активированным комплексом.

В реальных телах различные частицы (молекулы, ионы и т. д.) имеют разную энергию. Поэтому в каждом конкретном случае одни частицы способны преодолевать ПБ, а другие - нет. В этой связи скорость процессов, в которых участвуют молекулы данного вещества, будет определяться только числом молекул, которые способны преодолевать ПБ. Такие частицы (молекулы) называются активными. Концентрацию активных частиц можно рассчитать по формуле Больцмана:

 - число активированных частиц;

  - общее число частиц;

  - энергия активации для одного моля вещества.

  - энергия активации для 1 частицы;

- постоянная Больцмана.

,

- число Авогадро.

Анализ уравнений Больцмана показывает, что скорость процессов, идущих с преодолением потенциального барьера (ПБ) экспоненциально зависит от температуры. Таким образом, зависят скорости испарения, диффузии, химической реакции и т. д. от температуры. Это имеет важное значение для жизнедеятельности. В этой связи, температурный гомеостазис организма гомойотерных животных является необходимым условием стабильной жизнедеятельности. В противном случае, даже при небольшом отклонении температуры тела от нормы, скорости различных жизненных процессов изменились бы значительно, причем, в неодинаковой степени вследствие различия их энергии активации. Это неизбежно привело бы к нарушению основных функций организма.

Скорость многих химических реакций также определяется энтропией активации. Например, при столкновении двух сложных молекул, которые в принципе взаимодействуют между собой, реакция фактически происходит не всегда. Дело в том, что молекулы взаимодействуют не целиком, а определенными функциональными группами. В этом случае можно сказать, что скорость реакции будет пропорциональна как числу активных частиц, так и вероятности удачных столкновений.

Понятие вероятности в молекулярном движении связано с понятием энтропии:

- энтропия активации процесса, следовательно, выражение для скорости процесса примет вид:

Скорость реакции можно значительно повысить, если каким-то образом увеличить вероятность удачных столкновений. Для этого необходимо направить навстречу друг другу соответствующие функциональные группы. Именно так действуют ферменты. Ферменты - это биологические катализаторы. Роль ферментов состоит в резком ускорении биохимических реакций. В действии ферментов выделяют два механизма:

одни ферменты в основном снижают энергию активации (); другие увеличивают энтропию активации .


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

74799. Диаграмма фазовых состояний. Тройная точка 60 KB
  Если система является однокомпонентной, т. е. состоящей из химически однородного вещества или его соединения, то понятие фазы совпадает с понятием агрегатного состояния. одно и то же вещество в зависимости от соотношения между удвоенной средней энергией, приходящейся на одну степень...
74800. Адиабатическое дросселирование. Эффект Джоуля-Томсона 57.5 KB
  Подобный процесс но с реальным газом адиабатическое расширение реального газа с совершением внешними силами положительной работы осуществили английские физики Дж. После прохождения газа через пористую перегородку в правой части газ характеризуется параметрами...
74801. Физика как наука. Основные разделы, этапы развития. Связь с философией и техникой 32 KB
  Физика – наука о наиболее простых и общих формах движения материи и их взаимных превращениях. Физика и ее законы лежат в основе всего естествознания. Она относится к точным наукам и изучает количественные закономерности явлений и процессов в окружающем нас мире.
74803. Механика и ее разделы. Кинематика вращательного движения материальной точки. Связь между векторами линейных и угловых скоростей и ускорений 74 KB
  Вращательным движением абсолютно твердого тела называют такое движение при котором все точки тела движутся в плоскостях перпендикулярных к неподвижной прямой называемой осью вращения и описывают окружности центры которых лежат на этой оси роторы турбин генераторов и двигателей.
74804. Первый закон Ньютона. Инерция, масса. Инерциальные системы отсчета. Механический принцип относительности. Преобразование координат Галилея. Теорема сложения скоростей и независимость массы от скорости в классической механике 58.95 KB
  Механическое движение относительно и его характер зависит от системы отсчета. Первый закон Ньютона выполняется не во всякой системе отсчета а те системы по отношению к которым он выполняется называются инерциальными системами отсчета.
74805. 2 и 3 законы Ньютона. Связь с 1 законом. Импульс, сила, импульс силы 34.5 KB
  Импульс сила импульс силы второй закон Ньютона: ускорение приобретаемое материальной точкой телом совпадает по направлению с действующей на нее силой и равно отношению этой силы к массе материальной точки.
74806. Закон сохранения импульса. Принцип реактивного движения. Уравнения Мещерского и Циолковского 65.5 KB
  Таким образом, уравнение движения тела переменной массы имеет следующий вид: (2.13) Уравнение (2.13) называется уравнением И.В. Мещерского. Применим уравнение (2.12) к движению ракеты, на которую не действуют никакие внешние силы.
74807. Работа переменной силы. Кинетическая, потенциальная энергии 144.5 KB
  Кинетической энергией называют механическую энергию всякого свободно движущегося тела и измеряют ее той работой, которую могло бы совершить тело при его торможении до полной остановки.