3.3: Энтальпия внутри клетки

Энтальпия (H) используется для описания термодинамики химических и физических процессов. Энтальпия определяется как сумма внутренней энергии системы (U) и математического произведения ее давления (P) и объема (V):

H = U + PV

Энтальпия также является функцией состояния. Значения энтальпии для конкретных веществ не могут быть измерены напрямую; Можно определить только изменения энтальпии для химических или физических процессов. Для процессов, протекающих при постоянном давлении (обычное условие для многих химических и физических изменений), изменение энтальпии (ΔH) равно:

ΔH = ΔU + PΔV

Тепло, выделяемое при работе с горелкой Бунзена, равно изменению энтальпии происходящей реакции сгорания метана, поскольку она происходит при практически постоянном давлении атмосферы. Отрицательное значение изменения энтальпии, ΔH < 0, указывает на экзотермическую реакцию; положительное значение ΔH > 0 указывает на эндотермическую реакцию.

ΔH и изменение свободной энергии, называемое дельтой G (∆G), связаны следующим уравнением, известным как уравнение Гиббса-Гельмгольца;

ΔG = ΔH − TΔS

Обычно мы рассчитываем стандартные условия pH, температуры и давления при pH 7,0 в биологических системах, 25 градусов Цельсия и 100 килопаскаль (1 бар) соответственно. Обратите внимание, что клеточные условия значительно отличаются от этих стандартных условий, поэтому стандартные рассчитанные значения ∆G для биологических реакций внутри клетки будут другими.

Этот текст адаптирован из Openstax, Biology 2e, Раздел 6.3: Законы термодинамики и Openstax, Химия 2e, Раздел 5.3: Энтальпия.