Использование химической энергии

Важный пример использования химической энергии – это использование энергии собственно в химических превращениях. В этом случае кинетические ограничения имеют критическое значение.

зависимость энергетического эффекта от отношения концентраций продуктов и реагентов

(объяснение используемой зависимости в приложении «Количественная химия»)

Энергетический эффект при использовании конкретных соединений зависит не только от самих используемых соединений, но и соотношения концентраций продуктов и реагентов. Более высокая концентрация реагента (при прочих равных условиях) и/или более низкая концентрация продукта способствует протеканию реакции.

Иными словами, увеличение концентрации реагента (или уменьшение концентрации продукта) эквивалентно увеличению термодинамического потенциала. Связь концентраций и термодинамического потенциала дает выражение для константы равновесия в форме K = exp(-DG/RT) = П(продукты)/П(реагенты).

Стандартное значение термодинамического потенциала DG₀ определяют как энергетический эффект при концентрациях реагентов и продуктов, равных 1 М. Тогда в общем случае

DG = DG₀ + RT ln [П(продукты)/П(реагенты)]. (3)

Например, в реакции гидролиза АТФ (при стандартной энергии 30,2 кДж/моль): DG = DG₀ + RT ln ([АДФ][Фн]/[АТФ]) с выделением энергии от 35 до 55 кДж/моль (при характерных значениях концентраций в животной клетке [АДФ] = 0,1 мМ; [Фн] = 8 мМ; [АТФ] = 5 мМ).