Samenvatting fysische chemie
HC ½ biologische thermodynamica
- Warmte is vrijgekomen enthalpie.
- Entropie bestaat uit concentratie/waarde verschillen (pH, temperatuur, gradiënten en
concentratie).
- Enthalpie is warmte, glucose en ATP.
- Gibbs vrije energie is onderdeel van entropie
Temperatuur
Thermodynamica is de dynamische aard van temperatuur. Temperatuur is het trillen van
atomen en moleculen. IJs en goud zijn even hard, maar niet de zelfde temperatuur,
temperatuur is dus meer trillingsenergie tussen atomen en moleculen. Met één atoom heb je
temperatuur, er zijn dus meer deeltjes nodig.
Algemene wet: als A even warm is als B en B even warm is als C, dan zijn A en C dezelfde
temperatuur.
Kracht en chaos
De biologie bestaat uit een evenwicht van orde en chaos (wanorde). Wanorde is de kracht
achter alles, alles wordt dus uit zichzelf wanorde. Energie maakt orde uit de wanorde
mogelijk.
- Thermodynamica: wanorde neemt toe, biologie: wanorde neemt af.
Energie maakt het ordenen van bouwstenen mogelijk, hierdoor ontstaat er buiten het
systeem meer wanorde, maar binnen minder.
Behoudswetten
Massa/energie kan nooit verloren, ook kan er (in de biochemie) nooit een atoom verdwijnen
of ontstaan. Warmte is een onbruikbare vorm van energie en is dus effectief verloren.
Al het leven moet energie opnemen, opslaan en gebruiken om te kunnen leven.
Energie wordt verreikt uit moleculen door middel van oxidatie.
Systeem, grens en omgeving
Een systeem heeft altijd een grensvlak met de omgeving.
Een systeem is een eigen bepaling van verschillende
onderdelen die enigszinds afgesloten is. In een gistcel komt
er glucose van buiten het systeem en verlaat ethanol en CO2 het systeem. In een oplossing
met gist als systeem komt er echter niks van buiten en verlaat alleen CO2 het systeem,
ondanks dat het zelfde proces verloopt.
,Warmte-uitwisseling
Q=warmte is de hoeveelheid energie die het systeem opneemt. Verlaat warmte het systeem,
dan spreek je van een negatieve warmte. Ditzelfde principe geldt ook voor stoffen en arbeid.
Warmte is niet hetzelfde als temperatuur; warmte is ten opzichte van de omgeving, terwijl
temperatuur op zichzelf staat.
Arbeid
Wanneer tijdens een reactie CO2 of een ander gas ontstaat, wil dat gas
de oplossing verlaten. Dit leidt tot een druk, die kan worden gebruikt om
kracht uit te oefenen. Deze arbeid verlaat het systeem. Dit geeft
negatieve arbeid, want de energie verlaat het systeem.
Systemen
Toestandsfunctie
Een toestandsfunctie is een grootheid die alleen afhangt van de toestand van een systeem
op een bepaald moment, ook is het soort van de basis waarde van het systeem. De
toestandfunctie is onafhankelijk van het verleden of de afgelegde weg.
De toestandsfunctie omvat niet de arbeid en warmte want die zijn over tijd en dus geen
moment opname. Ethalpie echter wel.
De intensieve toestand is onafhankelijk van de grootte van het systeem, terwijl het
extensieve toestande wel afhankelijk is van de grootte van het systeem.
Intensief:
- Druk
- Temperatuur
- Lading
- Concentratie
Extensief:
- Volume
- Massa
- Interne energie
, - Aantal mol
Basisvergelijking
DX = DiX + DeX
DiX is interne productie (productie – gebruik)
DeX is de exchange/uitwisseling (import-export)
X is eigenlijk elke stof, arbeid of warmte.
In de steady state DX = DiX + DeX = 0
Dus is er een soort actief evenwicht. Er veranderd netto niks.
Een echt evenwicht is het dus ook een steady state.
Een bijzonder geval van een steady-state is doxorubicine. Doxorubicine is een
kankermedicijn die bij sommige kankers actief via ABD-transporters uit de cel wordt
getransporteerd. Hierdoor blijft een steady state in de cel en gaat de tumor niet dood.
Totale energie is U.
Rekenen met behoudswetten
Doordat energie/warmte, massa en atomen niet gemaakt kunnen worden valt DiX weg; er is
geen productie mogelijk. Dus dan wordt DX = DeX. Alleen kan de energie van vorm
veranderen, maar niet verdwijnen of gemaakt worden.
Totale energie
U=Uintern + Ukinetisch + Upotentieel, maar in de biology geld U=Uintern.
Interne energie Uintern is de energie in het systeem. Hieronder vanlt in de biology:
- Translatie-energie
- Vibratie-energie
- Rotatie-energie
- Bindingsenergie
- Potentiële energie van intermoleculaire interactie
- Elektronen-energie
Uintern is een externe toestandsfunctie. Een toestandsfunctie is een grootheid die alleen
afhangt van de toestand van een systeem op een bepaald moment. Een toestandsfunctie is
onafhankelijk van de afgelegde weg of van de geschiedenis.
Energietoename van een systeem
DU=DeU=q+w is de forumle voor energie in systeem (zonder materie uitwisseling). Welke
energie kan een gesloten energie? Warmte (q) toe te voeren of arbeid (w) uit oefen op
systemen.
Arbeid wordt vaak uitgedrukt in grote van het systeem (volume).
HC ½ biologische thermodynamica
- Warmte is vrijgekomen enthalpie.
- Entropie bestaat uit concentratie/waarde verschillen (pH, temperatuur, gradiënten en
concentratie).
- Enthalpie is warmte, glucose en ATP.
- Gibbs vrije energie is onderdeel van entropie
Temperatuur
Thermodynamica is de dynamische aard van temperatuur. Temperatuur is het trillen van
atomen en moleculen. IJs en goud zijn even hard, maar niet de zelfde temperatuur,
temperatuur is dus meer trillingsenergie tussen atomen en moleculen. Met één atoom heb je
temperatuur, er zijn dus meer deeltjes nodig.
Algemene wet: als A even warm is als B en B even warm is als C, dan zijn A en C dezelfde
temperatuur.
Kracht en chaos
De biologie bestaat uit een evenwicht van orde en chaos (wanorde). Wanorde is de kracht
achter alles, alles wordt dus uit zichzelf wanorde. Energie maakt orde uit de wanorde
mogelijk.
- Thermodynamica: wanorde neemt toe, biologie: wanorde neemt af.
Energie maakt het ordenen van bouwstenen mogelijk, hierdoor ontstaat er buiten het
systeem meer wanorde, maar binnen minder.
Behoudswetten
Massa/energie kan nooit verloren, ook kan er (in de biochemie) nooit een atoom verdwijnen
of ontstaan. Warmte is een onbruikbare vorm van energie en is dus effectief verloren.
Al het leven moet energie opnemen, opslaan en gebruiken om te kunnen leven.
Energie wordt verreikt uit moleculen door middel van oxidatie.
Systeem, grens en omgeving
Een systeem heeft altijd een grensvlak met de omgeving.
Een systeem is een eigen bepaling van verschillende
onderdelen die enigszinds afgesloten is. In een gistcel komt
er glucose van buiten het systeem en verlaat ethanol en CO2 het systeem. In een oplossing
met gist als systeem komt er echter niks van buiten en verlaat alleen CO2 het systeem,
ondanks dat het zelfde proces verloopt.
,Warmte-uitwisseling
Q=warmte is de hoeveelheid energie die het systeem opneemt. Verlaat warmte het systeem,
dan spreek je van een negatieve warmte. Ditzelfde principe geldt ook voor stoffen en arbeid.
Warmte is niet hetzelfde als temperatuur; warmte is ten opzichte van de omgeving, terwijl
temperatuur op zichzelf staat.
Arbeid
Wanneer tijdens een reactie CO2 of een ander gas ontstaat, wil dat gas
de oplossing verlaten. Dit leidt tot een druk, die kan worden gebruikt om
kracht uit te oefenen. Deze arbeid verlaat het systeem. Dit geeft
negatieve arbeid, want de energie verlaat het systeem.
Systemen
Toestandsfunctie
Een toestandsfunctie is een grootheid die alleen afhangt van de toestand van een systeem
op een bepaald moment, ook is het soort van de basis waarde van het systeem. De
toestandfunctie is onafhankelijk van het verleden of de afgelegde weg.
De toestandsfunctie omvat niet de arbeid en warmte want die zijn over tijd en dus geen
moment opname. Ethalpie echter wel.
De intensieve toestand is onafhankelijk van de grootte van het systeem, terwijl het
extensieve toestande wel afhankelijk is van de grootte van het systeem.
Intensief:
- Druk
- Temperatuur
- Lading
- Concentratie
Extensief:
- Volume
- Massa
- Interne energie
, - Aantal mol
Basisvergelijking
DX = DiX + DeX
DiX is interne productie (productie – gebruik)
DeX is de exchange/uitwisseling (import-export)
X is eigenlijk elke stof, arbeid of warmte.
In de steady state DX = DiX + DeX = 0
Dus is er een soort actief evenwicht. Er veranderd netto niks.
Een echt evenwicht is het dus ook een steady state.
Een bijzonder geval van een steady-state is doxorubicine. Doxorubicine is een
kankermedicijn die bij sommige kankers actief via ABD-transporters uit de cel wordt
getransporteerd. Hierdoor blijft een steady state in de cel en gaat de tumor niet dood.
Totale energie is U.
Rekenen met behoudswetten
Doordat energie/warmte, massa en atomen niet gemaakt kunnen worden valt DiX weg; er is
geen productie mogelijk. Dus dan wordt DX = DeX. Alleen kan de energie van vorm
veranderen, maar niet verdwijnen of gemaakt worden.
Totale energie
U=Uintern + Ukinetisch + Upotentieel, maar in de biology geld U=Uintern.
Interne energie Uintern is de energie in het systeem. Hieronder vanlt in de biology:
- Translatie-energie
- Vibratie-energie
- Rotatie-energie
- Bindingsenergie
- Potentiële energie van intermoleculaire interactie
- Elektronen-energie
Uintern is een externe toestandsfunctie. Een toestandsfunctie is een grootheid die alleen
afhangt van de toestand van een systeem op een bepaald moment. Een toestandsfunctie is
onafhankelijk van de afgelegde weg of van de geschiedenis.
Energietoename van een systeem
DU=DeU=q+w is de forumle voor energie in systeem (zonder materie uitwisseling). Welke
energie kan een gesloten energie? Warmte (q) toe te voeren of arbeid (w) uit oefen op
systemen.
Arbeid wordt vaak uitgedrukt in grote van het systeem (volume).
