3.3: Entalpia w komórce

Entalpia (H) służy do opisania termodynamiki procesów chemicznych i fizycznych. Entalpia jest definiowana jako suma energii wewnętrznej układu (U) i matematycznego iloczynu jego ciśnienia (P) i objętości (V):

H = U + PV

Entalpia jest również funkcją stanu. Wartości entalpii dla określonych substancji nie mogą być mierzone bezpośrednio; Można określić tylko zmiany entalpii dla procesów chemicznych lub fizycznych. Dla procesów, które zachodzą przy stałym ciśnieniu (powszechny warunek wielu zmian chemicznych i fizycznych), zmiana entalpii (ΔH) wynosi:

ΔH = ΔU + PΔV

Ciepło wydzielane podczas pracy palnika Bunsena jest równe zmianie entalpii zachodzącej reakcji spalania metanu, ponieważ zachodzi ona przy zasadniczo stałym ciśnieniu atmosfery. Ujemna wartość zmiany entalpii, ΔH < 0, wskazuje na reakcję egzotermiczną; wartość dodatnia, ΔH > 0, wskazuje na reakcję endotermiczną.

ΔH i zmiana energii swobodnej, zwana delta G (∆G), są powiązane następującym równaniem, znanym jako równanie Gibbsa Helmholtza;

ΔG = ΔH − TΔS

Na ogół obliczamy standardowe warunki pH, temperatury i ciśnienia przy pH 7,0 w systemach biologicznych, odpowiednio 25 stopni Celsjusza i 100 kilopaskali (1 bar). Należy zauważyć, że warunki komórkowe różnią się znacznie od tych standardowych warunków, a więc standardowe obliczone wartości ∆G dla reakcji biologicznych będą różne wewnątrz komórki.

Ten tekst jest adaptacją Openstax, Biology 2e, Sekcja 6.3: Prawa termodynamiki i Openstax, Chemia 2e, Sekcja 5.3: Entalpia.