Плавлення льоду

Плавлення льоду являє собою спонтанний процес, хоча необхідна теплова енергія надходить до льоду з навколишнього середовища. Тому мимовільне протягом процесу має бути пов’язане зі зміною ентропії льоду. Розглядаючи процес плавлення на молекулярному рівні можна бачити, що молекули, перебуваючи в рідкій фазі, мають значно більшою свободою руху. Свобода пересування молекул води, що входять до складу кристалічної решітки льоду, сильно обмежена. Молекулам рідини доступно більше число коливальних і обертальних енергетичних станів. Отже, у міру переходу молекул льоду в рідину свобода (хаотичність) їх руху значно зростає. Вони заповнюють все більше число енергетичних рівнів, і тому ентропія системи зростає; створюються умови, необхідні для самовільного плавлення льоду.

Давайте тепер знову повернемося до прикладу, в якому розглядалася взаємодія катіонів двовалентних металів з білком. Зростання ентропії (тобто зменшення впорядкованості системи) і в цьому випадку викликано виділенням молекули води. Було відзначено, що білки мають колоїдними властивостями і, отже, здатні зв’язувати велику кількість молекул води. Подібно їм знаходяться в розчині іони металу також мають сильно розвиненими гідратної оболонки, які містять велику кількість тісно розташованих і орієнтованих певним чином молекул води. При утворенні зв’язків між білком і іонами металу відбувається процес, що нагадує почасти процес коацервації. Гідратні оболонки беруть участь в реакції молекул руйнуються, і велика кількість молекул води, які знаходилися раніше в»кристалічному стані», виділяється у водну фазу. Що відбувається при цьому зростання ентропії визначає мимовільне протягом процесу та більш ніж достатньо для компенсації зростання АН системи. Вільна енергія системи в цілому при цьому зменшується.

Посилання на основну публікацію