ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по Химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.

 
Всё о Химии - Ximia.org

Следующая Содержание Предыдущая

Равновесие

А. Реакции переноса групп

25

Каждая химическая реакции по истечении некоторого времени достигает состояния равновесия, при котором прямая и обратная реакции идут с равными скоростями. Соотношение концентраций исходных веществ (А, В) и конечных продуктов (С, D) в равновесном состоянии описываются законом действующих масс. Константа равновесия К непосредственно связана с изменением свободной энергии реакции в стандартных условиях ΔG° (ΔG° = -RT ln К) Уравнение действительно для любых концентраций веществ. Если ΔG < 0, реакция протекает спонтанно до тех пор. пока не будет достигнуто равновесие (т. е. до ΔG° = 0). При ΔG > 0 реакция не может протекать спонтанно (эндергонический процесс, см. с. 22). В биохимии ΔG обычно относят к pH 7 и обозначают как ΔG0 ' или ΔG '.

В качестве примера на схеме приводятся две реакции переноса групп. Перенос фосфатных групп от аденозинтрифосфата [АТФ (АТР)] к воде — высокоэкзергонический процесс [реакция а]. Равновесие наступает лишь при гидролизе более 99,9% исходного АТФ (см. с. 124). АТФ и родственные соединения являются высокоэффективными переносчиками фосфатных групп. Количественно это свойство выражается величинами свободной энергии реакции гидролиза ΔG° (см. с. 124).

Напротив, эндергонический процесс — перенос аммиака (NH3) на глутамат [GIu, реакция б] — достигает равновесия настолько быстро, что за это время успевает образоваться минимальное количество глутамина. Поэтому синтез глутамина из названных предшественников возможен лишь при сопряжении с экзергонической реакцией (см. с. 22, 126).

Б. Окислительно-восстановительные реакции

Реакции переноса электронов (см. с. 20) также протекают в соответствии с законом действующих масс. Для отдельной окислительно - восстановительной системы (редокс-системы) справедливо уравнение Нернста (см. с. 38). Потенциал переноса электронов такой системы (т.е. склонность системы отдавать и принимать электроны) определяется ее окислительно-восстановительным потенциалом в стандартных условиях (стандартным восстановительным потенциалом E° и соответственно Е°' при pH 7). При описании реакций между двумя редокс-системaми вместо ΔG обычно используют разность потенциалов двух систем (ΔΕ). ΔΕ и ΔG связаны простым соотношением, но имеют противоположные знаки. Окислительно-восстановительная реакция протекает спонтанно, если ΔΕ > 0.

В правой части схемы представлена зависимость потенциала E от соотношения реагентов (приведена доля восстановленной формы в процентах) для двух важных в биохимическом отношении систем (пируват/лактат и НАД+/HАДH (NAD+/NADH) см. рис. 103). В стандартных условиях (обе системы восстановлены на 50%) перенос электрона с лактата на НАД+ невозможен, поскольку ΔΕ — величина отрицательная (-0,13 В, красная стрелка). Но перенос имеет место в том случае, если система пируват/лактат восстановлена на 98%, а система НАД+/HАДH окислена на 98% (зеленая стрелка, ΔΕ = +0,08 B).

В. Кислотно-основные реакции

В реакциях переноса протона всегда принимает участие пара сопряженных кислот и оснований (см. с. 36). Степень диссоциации кислотно-основной пары зависит от концентрации H+. Чаще всего приводится не собственно концентрация протонов, а ее отрицательный логарифм, величина pH. Взаимосвязь между pH и константой диссоциации описывается уравнением Гендерсона-Хассельбалха. В качестве меры химического потенциала переноса протона кислотно-основной пары служит величина рКа — отрицательный логарифм константы диссоциации кислоты Ка. Чем сильнее кислота, тем меньше ее рКа. Кислоты с небольшими pKа могут протонировать основания с высокими рКа(зеленая стрелка).

Следующая Содержание Предыдущая

 

Всё о Химии для учителей, учеников, студентов и просто химиков