Funkcje termodynamiczne określają stan układu termodynamicznego

Podobne dokumenty
Podstawy termodynamiki

Termodynamika Część 6 Związki i tożsamości termodynamiczne Potencjały termodynamiczne Warunki równowagi termodynamicznej Potencjał chemiczny

Miejsce biofizyki we współczesnej nauce. Obszary zainteresowania biofizyki. - Powrót do współczesności. - obiekty mikroświata.

TERMODYNAMIKA I TERMOCHEMIA

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

Wykład 3. Entropia i potencjały termodynamiczne

Podstawy termodynamiki.

Termodynamika (1) Bogdan Walkowiak. Zakład Biofizyki Instytut Inżynierii Materiałowej Politechnika Łódzka. poniedziałek, 23 października 2017

Wykład 10 Równowaga chemiczna

Zasady termodynamiki

Podstawowe pojęcia Masa atomowa (cząsteczkowa) - to stosunek masy atomu danego pierwiastka chemicznego (cząsteczki związku chemicznego) do masy 1/12

WYKŁAD 2 TERMODYNAMIKA. Termodynamika opiera się na czterech obserwacjach fenomenologicznych zwanych zasadami

= = Budowa materii. Stany skupienia materii. Ilość materii (substancji) n - ilość moli, N liczba molekuł (atomów, cząstek), N A

Wykład 1 i 2. Termodynamika klasyczna, gaz doskonały

TERMODYNAMIKA FENOMENOLOGICZNA

Termodynamiczny opis przejść fazowych pierwszego rodzaju

Elementy termodynamiki i wprowadzenie do zespołów statystycznych. Katarzyna Sznajd-Weron

Kryteria samorzutności procesów fizyko-chemicznych

Materiały do zajęć dokształcających z chemii nieorganicznej i fizycznej. Część IV - Elementy termodynamiki i kinetyki chemicznej

Projekt Inżynier mechanik zawód z przyszłością współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

TERMOCHEMIA. TERMOCHEMIA: dział chemii, który bada efekty cieplne towarzyszące reakcjom chemicznym w oparciu o zasady termodynamiki.

Fizykochemiczne podstawy inżynierii procesowej

Krótki przegląd termodynamiki

Podstawowe pojęcia 1

Układ termodynamiczny Parametry układu termodynamicznego Proces termodynamiczny Układ izolowany Układ zamknięty Stan równowagi termodynamicznej

Podstawowe pojęcia 1

Podstawy termodynamiki

Obraz statyczny układu

relacje ilościowe ( masowe,objętościowe i molowe ) dotyczące połączeń 1. pierwiastków w związkach chemicznych 2. związków chemicznych w reakcjach

Przegląd termodynamiki II

Kinetyka reakcji chemicznych. Dr Mariola Samsonowicz

Wykład 1. Anna Ptaszek. 5 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 1. Anna Ptaszek 1 / 36

Termodynamika Część 7 Trzecia zasada termodynamiki Metody otrzymywania niskich temperatur Zjawisko Joule'a Thomsona Chłodzenie magnetyczne

Odwracalność przemiany chemicznej

Termodynamika. Część 4. Procesy izoparametryczne Entropia Druga zasada termodynamiki. Janusz Brzychczyk, Instytut Fizyki UJ

Termochemia elementy termodynamiki

S ścianki naczynia w jednostce czasu przekazywany

Podstawy kinetyki i termodynamiki chemicznej. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

1. Od czego i w jaki sposób zależy szybkość reakcji chemicznej?

ZADANIA Z CHEMII Efekty energetyczne reakcji chemicznej - prawo Hessa

FIZYKA STATYSTYCZNA. d dp. jest sumaryczną zmianą pędu cząsteczek zachodzącą na powierzchni S w

Fizyka Termodynamika Chemia reakcje chemiczne

Szkła specjalne Przejście szkliste i jego termodynamika Wykład 5. Ryszard J. Barczyński, 2017 Materiały edukacyjne do użytku wewnętrznego

Termodynamika Część 3

Termodynamiczny opis układu

I piętro p. 131 A, 138

Elementy termodynamiki

Stany równowagi i zjawiska transportu w układach termodynamicznych

1. Kryształy jonowe omówić oddziaływania w kryształach jonowych oraz typy struktur jonowych.

Równowagi fazowe. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

Inżynieria Biomedyczna Wykład V

TERMODYNAMIKA. przykłady zastosowań. I.Mańkowski I LO w Lęborku

CHEMIA. Wymagania szczegółowe. Wymagania ogólne

reakcja niespontaniczna reakcja w równowadze

Tematy i zakres treści z chemii - zakres rozszerzony, dla klas 2 LO2 i 3 TZA/archt. kraj.

1. PIERWSZA I DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI TERMOCHEMIA

Równowaga w układach termodynamicznych. Katarzyna Sznajd-Weron

Zagadnienia do pracy klasowej: Kinetyka, równowaga, termochemia, chemia roztworów wodnych

Przemiany termodynamiczne

TERMODYNAMIKA PROCESOWA

Wykład 4. Przypomnienie z poprzedniego wykładu

Kiedy przebiegają reakcje?

Ćwiczenie IX KATALITYCZNY ROZKŁAD WODY UTLENIONEJ

Inżynieria Biomedyczna

Chemia Fizyczna Technologia Chemiczna II rok Wykład 1. Kierownik przedmiotu: Dr hab. inż. Wojciech Chrzanowski

Termodynamika. Energia wewnętrzna ciał

II Zasada Termodynamiki c.d.

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej

Temperatura jest wspólną własnością dwóch ciał, które pozostają ze sobą w równowadze termicznej.

wykład 6 elektorochemia

Fizykochemiczne podstawy inżynierii procesowej

Ćwiczenia audytoryjne z Chemii fizycznej 1 Zalecane zadania kolokwium 1. (2018/19)

WYKŁAD 3 TERMOCHEMIA

3 Potencjały termodynamiczne i transformacja Legendre a

Materiał powtórzeniowy do sprawdzianu - reakcje egzoenergetyczne i endoenergetyczne, szybkość reakcji chemicznych

TYPY REAKCJI CHEMICZNYCH

Termodynamika. Cel. Opis układu niezależny od jego struktury mikroskopowej Uniwersalne prawa. William Thomson 1. Baron Kelvin

I. Podstawowe pojęcia termodynamiki Termodynamika (nauka o transformacjach energii; zajmuje się badaniem efektów energetycznych przemian fizycznych i

Wykład Temperatura termodynamiczna 6.4 Nierówno

n liczba moli elektronów E siła elektromotoryczna ogniwa F = en A stała Faradaya C/mol

Ćwiczenia rachunkowe z termodynamiki technicznej i chemicznej Zalecane zadania kolokwium 1. (2014/15)

ELEMENTY FIZYKI STATYSTYCZNEJ

Elementy termodynamiki

Termodynamika techniczna i chemiczna, 2015/16, zadania do kol. 1, zadanie nr 1 1

Seria 2, ćwiczenia do wykładu Od eksperymentu do poznania materii

1 I zasada termodynamiki

Wykład 6: Przekazywanie energii elementy termodynamiki

PODSTAWY KOROZJI ELEKTROCHEMICZNEJ

Wykład 6: Przekazywanie energii elementy termodynamiki

Warunki izochoryczno-izotermiczne

Jednostki podstawowe. Tuż po Wielkim Wybuchu temperatura K Teraz ok. 3K. Długość metr m

Jak mierzyć i jak liczyć efekty cieplne reakcji?

Fizyka, technologia oraz modelowanie wzrostu kryształów

(1) Równanie stanu gazu doskonałego. I zasada termodynamiki: ciepło, praca.

Roztwory rzeczywiste (1)

GAZ DOSKONAŁY. Brak oddziaływań między cząsteczkami z wyjątkiem zderzeń idealnie sprężystych.

Podstawy termodynamiki.

Przedmiot: Chemia budowlana Zakład Materiałoznawstwa i Technologii Betonu

Wykład FIZYKA I. 14. Termodynamika fenomenologiczna cz.ii. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Transkrypt:

Funkcje termodynamiczne określają stan układu termodynamicznego Należą do nich: funkcje stanu i parametry stanu Funkcje stanu to wielkości fizyczne, których zmiana równa jest różnicy wartości w stanie końcowym i początkowym nie zależąc od drogi procesu; nieskończenie mała zmiana funkcji stanu ma postać różniczki zupełnej - df Parametry stanu to wielkości fizyczne, których zmiana zależy od drogi procesu; nieskończenie mała zmiana parametru stanu ma postać różniczki cząstkowej - δp

Elementy termodynamiki procesów odwracalnych; funkcje termodynamiczne Energia wewnętrzna układu to funkcja stanu. Dla dowolnej funkcji stanu: df 0 Sytuacja w tym względzie jest odmienna dla ciepła i pracy, które nie są funkcjami stanu a ich zmiana zależy od drogi, po której ewoluuje układ Zasady te ilustruje prosty przykład, w którym ma miejsce zmiana ciśnienia i objętości gazu, zachodząca przy stałej temperaturze.

Praca wykonana nad układem (objętość gazu maleje) równa się polu zaczernionej powierzchni Przemiany izotermiczne

Elementy termodynamiki procesów odwracalnych; energia wewnętrzna Układ termodynamiczny, składający się z dużej liczby elementów - cząsteczek i atomów (taki jak najprostszy nawet układ biologiczny), charakteryzuje się dużą liczbą stopni swobody i występowaniem efektów kooperatywnych. Wewnętrzna energia układu składa się z energii potencjalnej i kinetycznej: U U U int pot kin

Elementy termodynamiki procesów odwracalnych; praca układu W ujęciu ogólnym praca układu termodynamicznego odnosi się do działania sił zewnętrznych, opisanych przez odpowiednie parametry a i określone względem otoczenia. Siły zewnętrzne wskutek swego działania zmieniają parametry i opisujące stan układu Praca elementarna wykonana lub pobrana przez rozważany obiekt w dowolnym odwracalnym procesie termodynamicznym ma postać liniowego wyrażenia różniczkowego: W Zgodnie z umową pracy wykonanej przez układ przypisuje się znak ujemny, zaś wykonanej nad układem znak dodatni i a i d i

Elementy termodynamiki procesów odwracalnych Praca sił wewnętrznych, czyli praca jaka wykonuje jedna część układu względem drugiej, nie wpływa na zmianę energii układu bo wypadkowy efekt jest równy zeru. Wpływ sił zewnętrznych na energię układu ilustruje prosty przykład cylindra wypełnionego gazem o określonym ciśnieniu, które może być różne od cisnienia otoczenia. Jeśli ciśnienie otoczenia jest niższe od ciśnienia układu, to układ będzie się rozprężał do zrównoważenia ciśnień. Jeśli ciśnienie zewnętrzne będzie większe od ciśnienia w cylindrze, nastąpi sprężanie gazu w tym cylindrze.

(a) p zew < p wew W - mgh (m masa tłoka, który został przesunięty na wysokość h) W -(mg/)h (mg/ p zew, h V) W -p zew V, ponieważ V > 0 to W < 0 (b) p wew < p zew mg/ W -mgh -(mg/)h -p zew V V < 0, tak więc W > 0

Elementy termodynamiki procesów odwracalnych; wielkości ekstensywne i intensywne Wielkości ekstensywne (zmienne ekstensywne) są wprost proporcjonalne do wielkości układu. Tymi cechami charakteryzuje się np. objętość, masa, energia Wielkości intensywne (zmienne intensywne) nie zależą od rozmiarów układu; dotyczy to np. ciśnienia, gęstości temperatury Z wielkości ekstensywnej można otrzymac wielkość intesywną dzieląc tę wielkość przez liczbę cząsteczek lub liczbę moli znajdujących się w układzie, mówimy wtedy o wielkościach zredukownych lub molowych

I-a Zasada Termodynamiki; energia wewnętrzna, entalpia układu W układzie, który absorbuje energię cieplną w ilościδq oraz wykonana została praca δw, całkowity wzrost energii wewnętrznej jest sumą obydwu składników: du int Jeśli praca wykonana ma charakter pracy objętościowej i odbywa się przy stałym ciśnieniu (nastąpiło rozprężenie gazu; δw -pdv, wtedy: Q W lub: du int dh (δq) p, Q pdv gdzie H z def. U pv -- entalpia, nowa funkcja stanu

II-ga Zasada Termodynamiki; entropia układu We wszystkich procesach zachodzących spontanicznie maleje stopień uporządkowania układu i jego otoczenia oraz maleje zdolność układu do wykonania pracy zewnętrznej; ma miejsce wzrost entropii (S) Z zasady tej wynik, że entropia układu izolowanego przyjmuje maksymalną wartość w stanie równowagi

II-ga Zasada Termodynamiki; entropia W klasycznym ujęciu termodynamicznym entropia układu wyraża się wzorem: ds dq T odw Prosta interpretacja tej zależności: jeśli ciepło absorbowane przez układ powoduje zwykły wzrost niekoherencji w ruchu atomów, to ten przyrost energii układu nie może być wykorzystany w postaci pracy użytecznej, bo ma miejsce wzrost entropii układu. Dla procesów odwracalnych: ds dq/t; dla nieodwracalnych: ds > dq/t; dla układów izolowanych: ds 0, lub ds > 0

Entropia układu w ujęciu termodynamiki statystycznej Entropia układu, jest określona przez fundamentalą kooperatywność układu. Oznacza to, że indywidualnych atomów układu nie można traktować jako całkowicie swobodnych. Ruch tych atomów jest ograniczony przez chwilową konfigurację atomów całego zespołu. Według oltzmana statystyczny opis entropii wyraża sie prostą zależnością: S k ln Ω Ω jest związane z prawdopodobieństwem konkretnego stanu układu, które wyraża się poprzez liczbę różnych sposobów na jakie można otrzymać dany stan

Entropia układu w ujęciu termodynamiki statystycznej Ω n! n N!! n!... n 1 2 3 i!... N ni Należy pamiętać, że przez stan rozumie się zarówno pozycje jak i szybkości wszystkich atomów układu. Entropia układu nie może więc być wyznaczona z jednego konkretnego chwilowego rozmieszczenia atomów. W takim ujęciu entropia zdefiniowana jest w przestrzeni fazowej.

III zasada termodynamiki; numeryczna skala dla entropii Według Nernsta: Entropia czystej substancji krystalicznej zbliża się do zera w temperaturze 0 K. Według Plancka: Każda substancja posiada określoną dodatnią entropię, która w temperaturze 0 K może przyjąć wartość 0. Ma to miejsce w przypadku doskonale krystalicznych substancji. III zasada termodynamiki nie wprowadza nowej funkcji stanu; wprowadza za to numeryczną skalę dla entropii

Elementy termodynamiki procesów odwracalnych; energia swobodna Pełny opis stanu termodynamicznego układu, w szczególności warunków przejścia z jednego stanu do drugiego, wymaga znajomości funkcji stanu, która nazywa się swobodną energią. Są dwie takie funkcje stanu: swobodna energia Helmholtza (F) TS swobodna energia Gibbsa (G) G H TS F df df U

Elementy termodynamiki procesów odwracalnych; energia swobodna Dla układów izolowanych przy stałym T i V proces spontaniczny zachodzi wtedy gdy: df du TdS 0 Proces odwracalny chartakteryzuje się znakiem równości, proces nieodwracalny znakiem nierówności Dla układów w których procesy zachodzą przy stałym ciśnieniu bardziej przydatna jest swobodna energia Gibbsa: Spontaniczność procesu ma miejsce wtedy gdy: dg 0

Zmiana entalpii, entropii i swobodnej entaplii w trakcie podgrzewania lodu

Różna natura sił napędzających procesy spontaniczne entalpijno-entropowy; entalpijny; entropowy

Elementy termodynamiki procesów odwracalnych; Warunki spontaniczności procesów wyrażone przez zmianę F i G zawierają I i II zasadę termodynamiki i dlatego są silniejsze niż warunki dh 0 i ds 0 Dla układu zamkniętego równanie podstawowe, które łączy I i II zasadę termodynamiki ma postać: du Q L ds du Q T odwrot TdS Q pdv pdv

Równanie podstawowe Dla układu otwartego zdolnego do wymiany materii, równanie podstawowe przyjmuje postać: du TdS pdv k i 1 µ idn i µ i G n i T, p, n j i G i Cząstkowa, molowa energia Gibbsa i-tego składnika µ a i i µ RT ln a γ i i [ i] i µ i dla warunków standardowych: p 1 atm, c 1 mol/dm 3, T 298,16 K

Zadanie: znaleźć zmianę swobodnej entalpii towarzyszącej przeniesieniu DN (bardzo małej ilości) substancji z (1) do (2) W obszarze (1): DG 1 -DNG o DNRTln[] 1 W obszarze (2): DG 2 DNG o DNRTln[] 2 Całkowita zmiana G: DG 1 DG 2 DNRT{ln[] 2 ln[] 1 } DNRTln([] 2 /[] 1 ) Przy przeniesieniu 1 mola substancji: DG RTln([] 2 /[] 1 )

Zmiana G towarzysząca reakcji chemicznej D C D C D C D C D C D C D c D C D c D C D D C C a a a a RT G G G a a a a RT G G µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ µ ln ln współczynniki stechiometryczne ΔG < 0, ΔG > 0 proces egzo- i endoergiczny

G a stałe równowagi reakcji chemicznej ( ) ( ) r r D c D C a a a a RT G ln K RT G ln ( ) ( ) r r D c D C a a a a K W stanie równowagi:

Warunki reakcji chemicznej różniące się od warunków standardowych DP 3 - P i H TP 4 - H 2 O K a TP a H2O /a DP a H G o - 9,2 kj/mol; K 41,7 (!) Jednak taka spontaniczna synteza TP z DP zachodzi w warunkach standardowych, tzn. dla a 1, czyli ph 0. Dla ph 7:. G o G o RTln[H 2 O]/[H ] G o 31 kj/mol; K ~ 10-5

Sprzężenie reakcji chemicznych (1) C D K 1 a C a D /a a (2) C X Y K 2 a X a Y /a C G 1ο -RT ln K 1 G 2ο -RT ln K 2 K 1 K 2 a D a X a Y /a a (3) D X Y K 1 K 2 K 3 G 3ο -RT ln K 3 -RT ln K 1 - RT ln K 2 G 1ο G 2ο

Sprzężenie reakcji chemicznych Glutaminian NH 3 Glutamina G ο 15,7 kj/mol TP H 2 O DP P i G ο -31 kj/mol Glutaminian NH 3 TP H 2 O Glutamina DP P i G ο -15, 3 kj/mol

Energia hydrolizy wiązań makroergicznych

Rezonansowe właściowości jonów fosforanowych

Zależność równowagi reakcji chemicznej od temperatury Zasada Le Chatelier (inaczej zasada przekory): Układ znajdujący sie w warunkach równowagi termodynamicznej reaguje na zmianę warunków w taki sposób aby przeciwdziałać tej zmianie Oznacza to, że w przypadku reakcji egzotermicznej wzrost T prowadzi do obniżenia K, natomiast w przypadku reakcji endotermicznej wzrost T powoduje zwiększenie K (δlnk/δt) p H o /T 2 R Izoterma Van t Hoffa lnk const H o /RT lnk 1 /K 2 H o /R(1/T 2 1/T 1 )

Zależność równowagi reakcji chemicznej od temperatury (fumaran) 2- H 2 O (jabłczan) 2- G o -880 cal/mol H o 3560 cal/mol lnk - G o /RT 880/1,99x298 1,49 dla t 25 o C lnk (37oC) lnk (25oC) H o /R(1/310 1/298) 1,72 dla t 37 o C Tak więc stała równowago K rośnie przy wzroście temperatury bo reakcja jest endotermiczna

Szybkość reakcji chemicznej k k 1 1 ] [ ] [ ) ( ] [ ] [ ) ( 1 1 k dt d t v k dt d t v 1 1 ] [ ] [ k k K r r C Wymiar stalej szybkosci reakcji: [k 1 ] s -1

Szybkość reakcji chemicznej D C k k 2 2 ( ) ( ) 2 2 ] ][ [ ] ][ [ k k D C K r r C ] ][ [ ] [ ] [ 2 k dt d dt d v Wymiar stałej szybkości reakcji: [k 2 ] mol -1 dm 3 s -1 M -1 s -1

Szybkość reakcji chemicznej Szybkość reakcji chemicznej prawie zawsze silnie zależy od temperatury. Jest to wynik zależności kf(t). Najczęściej obserwuje się wykładniczą zależność k(t) (Rys (a)). Znane są jednak i inne zależności (Rys. (b) I (c)).

Szybkość reakcji chemicznej Empiryczne równanie, opisujące zależność stałej szybkości reakcji od T: d ln k dt ln k ln k e Ea RT E RT a 2 Ea RT - czynnik przedeksponencjalny E a - termiczna energia aktywacji

Zależność stałej szybkości reakcji od odwrotności temperatury

Szybkość reakcji chemicznej Stałą szybkości reakcji chemicznej można wyrazić poprzez parametry termodynamiczne odnoszące się do entalpii i entropii aktywacji. Rozważmy reakcję: P d[ P] dt k[ ][ ]

Szybkość reakcji chemicznej W ramach teorii kompleksu aktywowanego lub teorii stanu przejściowego P jest aktywowanym kompleksem

Szybkość reakcji chemicznej [ ] S T H G K RT G c K O C ln ] ][ [ R S RT E R S a RT G e hc T k e e e hc T k e T k RT H E e hc T k T k a 2 2 ) ( 2 ) (

Działanie katalizatorów i enzymów Polega na zmniejszeniu bariery potencjału, którą musi pokonać układ w trakcie reakcji Katalizatory nie modyfikują energetyki procesu!

Potencjały Elektrodowe oraz Potencjały Oksydacyjno-Redukcyjne W roztworze elektrolitu zawierającego kationy metalu (Me 2 ), który zanurzony jest w tym elektrolicie zachodzi reakcja: Me Me z ze Prowadzi to do wytwarzania potencjału elektrodowego, który jest wynikiem różnicy ładunku na granicy fazy: metal-elektrolit (Rys.4).

Skok potencjału na granicy metal/elektrolit

Potencjały Elektrodowe oraz Potencjały Oksydacyjno-Redukcyjne Wielkość tego potencjału wyraża wzór Nernsta: V V 0 RT zf ln C j C j - stężenie jonów metalu o wartościowości z w elektrolicie V 0 wielkosc potencjału normalnego elektrody Różnica potencjałów elektrodowych w przypadku tego samego metalu zanurzonego w takim samym elektrolicie o różnym stężeniu w dwu podukładach to siła elektromotoryczna ogniwa stężeniowego (e).

Potencjały Elektrodowe oraz Potencjały Oksydacyjno-Redukcyjne Reakcja utleniania, czyli oderwania elektronów od cząsteczki substratu wymaga wykonania pracy elektrycznej. Fe 2 Fe 3 e (*) Wielkość tej pracy można wyrazić przez iloczyn ładunku elektrycznego oraz odpowiedniej różnicy potencjałów. Ta różnica potencjałów to różnica tzw. jedno-elektronowych potencjałów redukcji cząsteczki. W realnych układach reakcji utleniania, takiej jak reakcja (*), towarzyszy reakcja redukcji innej cząsteczki, w szczególności reakcja ( ** ) H e 1 H 2 ( ** ) Wypadkowy proces, reakcja oksydacyjno-redukcyjna, to suma obu reakcji: Fe 2 H Fe 3 2 1 H 2 2 (***)

Potencjały Elektrodowe oraz Potencjały Oksydacyjno-Redukcyjne Ogólnie, procesy oksydacyjno-redukcyjny, które stanowią podstawę bioenergetyki, można przedstawić w następującej formie: ox red red ox Odwracalną reakcję redoks zwykle rozpatruje się jako reakcję między sprzężonymi parami utleniaczy-reduktorów, które wymieniają n elektronów ox red oraz ox red

Potencjały Elektrodowe oraz Potencjały Oksydacyjno-Redukcyjne Przeniesienie n i moli substancji naładowanej w polu elektrycznym związane jest z wykonaniem pracy chemicznej i elektrycznej; odpowiadająca temu przeniesieniu zmiana swobodnej entalpii wyraża się przez: i i i i i i i i i n zf q n zf n q n G ϕ µ ϕ µ i i i n G µ ~ zf i df i ϕ µ µ ~

Potencjały Elektrodowe oraz Potencjały Oksydacyjno-Redukcyjne Zmiana swobodnej entalpii procesu oksydacyjno-redukcyjnego w warunkach dowolnych stężeń reagentów wynosi: E G G E ( X X ) ox E G nf ( ) E ( ) red ox [ RT ln [ E red ox ox ] ] n n [ [ red red ox ] ] n n red G [ nrt ln [ ox ox ][ ][ - jedno-elektronowy potencjał redukcji substancji X ox red red ] ]

Potencjały Elektrodowe oraz Potencjały Oksydacyjno-Redukcyjne ε ε V 1 RT zf ln V C C 1 2 2 V 0 RT zf lnc 1 V 0 RT zf lnc W przypadku kiedy obojętny chemicznie metal (Pt, u) zanurzony jest w roztworze zawierającym dowolną substancję w formie utlenianej i zredukowanej (np. Fe 3 Fe 2 ), zależność siły elektromotorycznej od stężenia (aktywności) reagentów biorących udział w reakcji ujmuje wzór Nernsta: 2 E h E 0 RT zf ln [ ox] [ red] E h - potencjał w stosunku do elektrody wodorowej E 0 - potencjał normalny układu tj. gdy [ox][red] E ox E 0,058 [ ] V h 0 log z [ red ] dla t20 0 C Potencjał normalny elektrody wodorowej E 0 h 0V

Potencjały Elektrodowe oraz Potencjały Oksydacyjno-Redukcyjne Dla warunków standardowych ale przy uwzględnieniu stężenie protonów jakie występuje w układach biologicznych wprowadza się parametr E 0 standardowy potencjał jedno-elektronowej redukcji dla ph 7. E 0 różni się od E 0 : E ' Proces oksydacyjno redukcyjny zachodzi spontanicznie dla G 0 oznacza to, że E 0 powinno być dodatnie: E o 0,42V G nf E ' '