Enthalpie innerhalb der Zelle

Enthalpie (H) wird zur Beschreibung der Thermodynamik chemischer und physikalischer Prozesse verwendet. Enthalpie ist definiert als die Summe der inneren Energie (U) eines Systems und dem mathematischen Produkt aus Druck (P) und Volumen (V):

H = U + PV

Auch die Enthalpie ist eine Zustandsfunktion. Enthalpiewerte für bestimmte Substanzenkönnen nicht direkt gemessen werden; Es können nur Enthalpieänderungen für chemische oder physikalische Prozesse bestimmt werden. Für Prozesse, die bei konstantem Druck ablaufen (eine häufige Bedingung für viele chemische und physikalische Veränderungen), beträgt die Enthalpieänderung (ΔH):

ΔH = ΔU + PΔV

Die beim Betrieb eines Bunsenbrenners abgegebene Wärme entspricht der Enthalpieänderung der stattfindenden Methanverbrennungsreaktion, da diese bei im Wesentlichen konstantem Druck der Atmosphäre stattfindet. Ein negativer Wert einer Enthalpieänderung, ΔH < 0, weist auf eine exotherme Reaktion hin; Ein positiver Wert, ΔH > 0, weist auf eine endotherme Reaktion hin.

ΔH und die Änderung der freien Energie, Delta G (∆G) genannt, hängen durch die folgende Gleichung zusammen, die als Gibbs-Helmholtz-Gleichung bekannt ist;

ΔG = ΔH − TΔS

Wir berechnen im Allgemeinen Standard-pH-, Temperatur- und Druckbedingungen bei pH 7,0 in biologischen Systemen, 25 Grad Celsius bzw. 100 Kilopascal (1 bar). Beachten Sie, dass die zellulären Bedingungen erheblich von diesen Standardbedingungen abweichen und daher die standardmäßig berechneten ∆G-Werte für biologische Reaktionen innerhalb der Zelle unterschiedlich sein werden.

Dieser Text ist adaptiert von Openstax, Biology 2e, Section 6.3: The Laws of Thermodynamics und Openstax, Chemie 2e ,Section 5.3: Enthalpy.