(三).化学反应中自由能的变化和意义 、化学反应的自由能变化的基本公式 △G=△H-T△S 2、化学反应自由能变化与平衡常数和电势的关系 3、偶联化学反应△G°′变化的可加性 4、能量学用于生物化学反应中的一些规定
(三). 化学反应中自由能的变化和意义 1、化学反应的自由能变化的基本公式 ΔＧ=ΔH-TΔS 2、化学反应自由能变化与平衡常数和电势的关系 3、偶联化学反应ΔG°′变化的可加性 4、能量学用于生物化学反应中的一些规定
化学反应自由能的变化和平衡常数的关系 假设有一个化学反应式:aA+bB=cC+dD 恒温恒压下:△G′=△G°′+RT1nQc 式中:△G°′=- RTlnKeg △G′某一化学反应随参加化学反应物质的浓度、发生化学反应 的pH和温度而改变的自由能变化。 Qc-浓度商:Q C DI LABI △G° 标准条件(T=298〖,大气压为1atm,反应物和生成物浓度为 1mol/,pH=7.0)下,化学反应自由能的变化 Keq-平衡常数: Keq [4][B 例:计算磷酸葡萄糖异构酶反应的自由能变化
化学反应自由能的变化和平衡常数的关系 假设有一个化学反应式：aA + bB = cC + dD 恒温恒压下：ΔG′=ΔG°′+ RTlnQc 式中：ΔG°′= - RTlnKeq 例：计算磷酸葡萄糖异构酶反应的自由能变化 a b C d C A B C D Q [ ] [ ] [ ] [ ] = ΔG′ — 某一化学反应随参加化学反应物质的浓度、发生化学反应 的pH和温度而改变的自由能变化。 Qc - 浓度商： a b C d A B C D Keq [ ] [ ] [ ] [ ] = ΔG°′ — 标准条件（T=298OK,大气压为1atm,反应物和生成物浓度为 1mol/L,pH=7.0）下，化学反应自由能的变化。 Keq - 平衡常数：
计算磷酸葡萄糖异构酶反应的自由能变化 例题:反应G1PG-6-P在38C达到平衡时,G-1-P占 5%,G-6-P占95%,求ΔG。如果反应未达到平 衡,设[G-1-P=0.01molL,[G-6-P]=0.01mol.L, 求反应的△G是多少? 解:达平衡时G69A19 [G-1-P] △G°1=-RT1 InKed -2.303×8.314×311×1og19 =-7.6K.. mol-I G6-P] 未达平衡时 [G-1-P] =Qc=0.1 △G′=△G°′+RT1nQc(Qc-浓度商) 7.6+2.303×8.314×311×1og0.1 13. 6KJ. MOL-I
计算磷酸葡萄糖异构酶反应的自由能变化 解：达平衡时 =Keq=19 ΔG°′= - RTlnKeq =-2.3038.314 311 log19 =-7.6KJ.mol-1 ΔG′=ΔG°′+ RTlnQc (Qc-浓度商) =-7.6+ 2.3038.314 311 log0.1 =-13.6KJ.MOL-1 未达平衡时 =Qc=0.1 反应G-1-PG-6-P在380C达到平衡时，G-1-P占 5%，G-6-P占95%，求ΔG0 。如果反应未达到平 衡，设[G-1- P]=0.01mol.L， [G-6-P]=0.001mol.L， 求反应的ΔG是多少？ 例题：
化学反应自由能的变化和氧化-还原电势的关系 ●任何一个氧化还原反应,在理论上都可以构建成一个原电池。 氧化-还原物质连在一起,都可以有氧化还原电势产生,任何氧 还电对都有其特定的标准电势原(E0),电池的标准电动势可用下 式计算:E(AE0)=E0正极-E0负极 生物体内的氧化还原物质在进行氧化还原反应时,基本原理 和原电池一样。 ·氧化还原反应自由能的变化与标准电势的关系如下: AG°′=-nFAE° ·氧化还原反应自由能的变化与标准电势的关系如下: So(AEo)=(RT/ F)In Keq= 2.3(RT/n F)IgKeq 例:计算NADH氧化反应的△G°′
化学反应自由能的变化和氧化-还原电势的关系 •氧化-还原反应自由能的变化与标准电势的关系如下： ΔG°′=－nFΔE°′ •任何一个氧化-还原反应，在理论上都可以构建成一个原电池。 氧化-还原物质连在一起，都可以有氧化-还原电势产生，任何氧 还电对都有其特定的标准电势原(E0 )，电池的标准电动势可用下 式计算： 0（ ΔE0 ） = E0正极-E0负极 •生物体内的氧化还原物质在进行氧化-还原反应时，基本原理 和原电池一样。 例：计算NADH氧化反应的ΔG°′ •氧化-还原反应自由能的变化与标准电势的关系如下： 0（ ΔE0 ） = (RT/nF)lnKeq = 2.3 (RT/nF)lgKeq
检流计 原电池示意图 e ZnSo 4 CuSO4 盐桥 负极反应:Zn=Zm2+2eE0am2mn=-0.76V 正极反应:Cu=Cu2+2E0C2+ca=+0.34V AE0=E0正极E0负极=+034V-(-0.76V)=+1.10V
原 电 池 示 意 图 ΔE0 = E0正极-E0负极=+0.34V -(-0.76V)=+1.10V 负极反应: Zn=Zn2++2e E0 Zn 2+ / Zn= - 0.76V 正极反应: Cu=Cu2++2e E0 Cu 2+ / Cu=+ 0.34V 检流计 盐桥 ZnSO4 CuSO4 e - +