Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

WYKŁAD 7 Potencjał chemiczny Równowaga fazowa – współczynnik podziału Nernsta Kataliza, reakcje enzymatyczne Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej,

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "WYKŁAD 7 Potencjał chemiczny Równowaga fazowa – współczynnik podziału Nernsta Kataliza, reakcje enzymatyczne Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej,"— Zapis prezentacji:

1 WYKŁAD 7 Potencjał chemiczny Równowaga fazowa – współczynnik podziału Nernsta Kataliza, reakcje enzymatyczne Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej, 200 6

2 POTENCJAŁ CHEMICZNY CZĄSTKOWA MOLOWA ENTALPIA SWOBODNA Potencjał chemiczny substancji ( i ) przedstawia udział wnoszony przez tę substancję w całkowitą entalpię swobodną układu.

3 G = f (T, p, n) Dla układu jednofazowego dwuskładnikowego (np. roztwór składający się z rozpuszczalnika A i substancji rozpuszczonej B): G = f (T, p, n 1, n 2 ) Całkowita entalpia swobodna roztworu: G = n A G A + n B G B G = n A A + n B B A, B - potencjały chemiczne przy danym składzie mieszaniny

4 Dla układu dwuskładnikowego równanie: dG = V dp - S dT przybiera postać: dG = V dp - S dT + A dn A + B dn B Jeżeli T, p = const dG = A dn A + B dn B Zatem: = A dn A + B dn B Praca nieobjętościowa może być spowodowana zmianą składu chemicznego układu.

5 Dla mieszaniny dwuskładnikowej: G = n A A + n B B ponieważ potencjały chemiczne zależą od składu, więc gdy skład ulega zmianie: dG = A dn A + B dn B + n A d A + n B d B Jeżeli T, p = const to: dG = A dn A + B dn B A dn A + B dn B + n A d A + n B d B = A dn A + B dn B n A d A + n B d B = 0

6 RÓWNANIE GIBBSA – DUHEMA Potencjał chemiczny jednego ze składników mieszaniny nie może się zmieniać w sposób niezależny od potencjałów chemicznych pozostałych składników.

7 Potencjał chemiczny gazu doskonałego pod ciśnieniem p: -standardowy potencjał chemiczny, czyli molowa entalpia swobodna czystego gazu pod ciśnieniem 1 atm ( 10 5 Pa ) = f (T, p) Dla mieszaniny gazów A i B: A, B - potencjały chemiczne składników A i B w mieszaninie lub roztworze

8 Potencjał chemiczny składnika mieszaniny ciekłej: = f (T, p) - standardowy potencjał chemiczny (a = 1) Ponieważ a i = X i f i roztwór idealny (f i = 1): roztwór rozcieńczony:

9 Potencjał chemiczny składnika roztworu doskonałego ( i ) jako funkcja jego ułamka molowego X i 0

10 Potencjał chemiczny charakteryzuje zdolność danego składnika układu do opuszczania jednej z faz układu. W samorzutnie zachodzących przemianach fazowych (parowanie, krzep- nięcie, krystalizacja), przy powstawaniu roztworów i w przebiegu reakcji chemicznych określony składnik układu może przejść jedynie z fazy układu o wyższym potencjale chemicznym do fazy o niższym potencjale. W stanie równowagi potencjały chemiczne każdego składnika układu są we wszystkich fazach jednakowe. W procesie samorzutnym: i · dn i < 0 natomiast w stanie równowagi: i · dn i = 0 gdzie: dn i – przyrost liczby moli składnika układu

11 RÓWNOWAGA FAZOWA W UKŁADACH WIELOSKŁADNIKOWYCH, WIELOFAZOWYCH TERMODYNAMICZNE KRYTERIUM RÓWNOWAGI W stanie równowagi potencjał chemiczny substancji w całym układzie jest taki sam, bez względu na liczbę faz.

12 faza ciekła faza ciekła PRAWO PODZIAŁU NERNSTA opisuje rozdział substancji między dwie nie mieszające się ze sobą fazy ciekłe. substancja ( i ) W stanie równowagi fazowej, dla T, p = const: - standardowy potencjał chemiczny składnika i odpowiednio w fazie i - aktywność składnika i odpowiednio w fazie i

13 =

14 W warunkach T, p = const: czyli:

15 Roztwór idealny (f i = 1): WSPÓŁCZYNNIK PODZIAŁU NERNSTA JEST RÓWNY ILORAZOWI STĘŻEŃ SUBSTANCJI ROZPUSZCZONEJ W DWÓCH NIEMIESZAJĄCYCH SIĘ FAZACH CIEKŁYCH, W STANIE RÓWNOWAGI FAZOWEJ, W STAŁEJ TEMPERATURZE. Roztwór rozcieńczony:

16 Równania słuszne gdy: ciecze nie mieszają się ( lub mieszają się ograniczenie ) stężenie substancji rozpuszczonej w obu fazach nie jest duże ( roztwory rozcieńczone ) nie zachodzi dysocjacja ani asocjacja cząsteczek substancji rozpuszczonej w żadnej z faz stała temperatura Wartość współczynnika podziału ( K ): zależy od rodzaju składników układu (cieczy i substancji) oraz od temperatury nie zależy od ilości substancji rozpuszczonej i objętości cieczy

17 WSPÓŁCZYNNIK PODZIAŁU OLEJ / WODA (K O/W ) C o - stężenie substancji w fazie olejowej (niepolarnej) C w - stężenie substancji w fazie wodnej (polarnej) dysocjacja cząsteczek substancji w fazie wodnej: - stopień dysocjacji asocjacja cząsteczek substancji w fazie olejowej: n - stopień asocjacji dysocjacja cząsteczek substancji w fazie wodnej i asocjacja w fazie olejowej:

18 ZASTOSOWANIE WSPÓŁCZYNNIKA PODZIAŁU NERNSTA określanie właściwości substancji > 1 substancja ma charakter lipofilny (c o > c w ) (większe powinowactwo do fazy olejowej) < 1 substancja ma charakter hydrofilny (c o < c w ) (większe powinowactwo do fazy wodnej) QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationships) proces ekstrakcji (przewidywanie najkorzystniejszych warunków ekstrakcji - dobór odpowiedniego rozpuszczalnika, przewidywanie stopnia rozdziału składników)

19 Ekstrakcja substancji z fazy ciekłej do fazy ciekłej Ekstrakcja substancji z fazy ciekłej do fazy ciekłej m o – początkowa masa substancji w fazie Zgodnie z prawem podziału Nernsta: m, m – masa substancji zawarta odpowiednio w fazie i (w stanie równowagi fazowej) v, v – objętość fazy i stan równowagi faza ciekła m v faza ciekła m v

20 Po jednorazowej ekstrakcji: m 1 – masa substancji w fazie (m 0 - m 1 ) - masa substancji w fazie po przekształceniach: Po kolejnych ekstrakcjach w fazie pozostaje m 2, m 3... m n gramów substancji. Ilość przeprowadzonej substancji z fazy do zależy od liczby powtarzanych operacji (ekstrakcji) oraz od objętości użytych cieczy. Większą wydajność ekstrakcji osiąga się przy wielokrotnie powtarzanym wytrząsaniu małymi porcjami fazy. Masa substancji pozostała w fazie po n – krotnej ekstrakcji:

21 EKSTRAKCJA to proces wyodrębniania substancji z jednej fazy do drugiej Ekstrakcja prosta (w rozdzielaczach): Różne typy rozdzielaczy

22 Ekstrakcja ciągła (w ekstraktorach): Aparat do ekstrakcji ciągłej za pomocą cieczy lżejszej od wody (a), cieczy cięższej od wody (b) oraz aparat Soxhleta do ekstrakcji substancji z ciał stałych (c). abc

23 KATALIZA W układzie homogenicznym (gdy katalizator oraz substraty i produkty reakcji stanowią jedną fazę np. utlenianie SO 2 wobec tlenków azotu, powstawanie eteru etylowego wobec H 2 SO 4 ) W układzie heterogenicznym (gdy katalizator stanowi odrębną fazę, przy czym najczęściej jest on ciałem stałym i nosi nazwę kontaktu np. czerń platynowa podczas ulteniania SO 2, żelazo w procesie konwersji gazu wodnego) W układzie mikroheterogenicznym (gdy heterogeniczny katalizator znajduje się w stanie rozdrobnienia koloidalnego np. enzym)

24 Apoenzym + koenzym = holoenzym (E) E + S ES P + E k1k1 k3k3 k2k2 v 1 =k 1 [E-ES][S]v 2 =k 2 [ES]v 3 =k 3 [ES] Ponieważ [ES] tworzy się z szybkością v 1, a rozpada z z szybkością v 2 +v 3 to w stanie równowagi: v 1 = v 2 +v 3 k 1 [E-ES][S] = (k 2 +k 3 ) [ES] gdzie K m to stała Michaelisa

25 v = v 3 = k 3 [ES] O szybkości całej reakcji enzymatycznej decyduje v 3, czyli: Gdy [S] jest tak duże, że wszystkie cząsteczki E wezmą udział w tworzeniu ES, czyli gdy [ES] = [E], wówczas: V maks = k 3 [E] Jeśli wyliczymy [ES] i [E] i wstawimy je do równania: otrzymamy:

26 Równanie Michaelisa-Menten v – szybkość reakcji katalizowanej przez enzym V maks - maksymalna szybkość reakcji S – stężenie substratu K m – stała Michaelisa, czyli takie [S], przy którym v=1/2V maks V max =2 mmol/l·min K m =0.043 mol/l Jeżeli S<>K m : jest to reakcja 0-go rzędu, w której szybkość nie zależy od stężenia KmKm

27 Równanie Lineweavera-Burka 1/v (l·min/mmol) 1/S (l/mol)

28 Czynniki wpływające na szybkość reakcji enzymatycznej ilość substratu temperatura pH środowiska obecność aktywatorów i inhibitorów enzymów gdzie: I – stężenie inhibitora K i – stała dysocjacji kompleksu enzym-inhibitor

29 Hamowanie kompetycyjne E EI (nieaktywny) ES E + P S I Hamowanie niekompetycyjne E EI ES E+P EISEI + S I S S I

30 Inhibitory enzymów Inhibitory kompetycyjne Inhibitory niekompetycyjne Przykłady: allopurynol, azaseryna, neostygmina, sulfonamidy, metotreksat, 5-fluorouracyl Przykłady: związki fosforoorganiczne, metale ciężkie, cyjanki, azydki, związki arsenu K m1 K m2 E E+I k E E E E+I n k E+I k K m v v SS


Pobierz ppt "WYKŁAD 7 Potencjał chemiczny Równowaga fazowa – współczynnik podziału Nernsta Kataliza, reakcje enzymatyczne Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej,"

Podobne prezentacje


Reklamy Google