Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 1 - Д. Мецлер 1980

Энергетика биохимических реакций
Термодинамика
Реакции в растворе

Биохимиков обычно интересуют свойства соединений в достаточно разбавленных водных растворах (например, в цитоплазме), хотя в отдельных случаях приходится иметь дело и с неводными растворами. В каждом из этих случаев необходимо определить, что такое стандартное состояние растворенного вещества. За стандартное состояние вещества в водном растворе обычно принимается его состояние в гипотетическом моляльном растворе (1 моль растворенного вещества на 1 кг воды), свойства которого идентичны свойствам растворенного вещества при бесконечном разбавлении. В этом случае можно написать уравнение, аналогичное уравнению (3-22), которое выражает свободную энергию 1 моля растворенного вещества, через свободную энергию в гипотетическом стандартном состоянии с единичной активностью и через активность растворенного вещества¹:

В уравнение (3-23) и в уравнения, которые из него следуют, входят моляльные активности. Однако для очень разбавленных растворов, когда свойства растворенных молекул очень близки к свойствам их в гипотетическом идеальном растворе (стандартное состояние), вместо активностей можно использовать концентрации. Для любого реального раствора активность равна произведению коэффициента активности на концентрацию

   а = ус,       (2-24)

где а — активность, у — коэффициент активности, а с — моляльная концентрация. Таким образом, чтобы с помощью таблиц термодинамических функций для веществ в растворе предсказать поведение этих веществ в не слишком разбавленных растворах, нужно умножить концентрацию каждого компонента на соответствующий коэффициент активности. Для очень грубых расчетов, которые часто вполне устраивают биохимиков, принято приравнивать активности концентрациям. Кроме того, для разбавленных растворов более привычные молярные концентрации (количество вещества в молях на 1 л раствора) почти равны моляльным².

Из уравнения (3-23) следует, что изменение свободной энергии при разбавлении раствора от состояния с активностью а₁ до состояния с активностью а₂ есть