化学竞赛基本知识，第三部分，生化化学变化和生物固体的基本原理1。生化统计力学

以狄拉克自由能的变化(包括差值)G \G作为推断化学变化的依据。

G \G的力学象征意义是管理系统所做的最小非收缩功(如荧光或水力)。

0 'G0 \G0，表示管理系统必须拒绝接受外部工作，化学变化不是自发的；G0 \G0，说明管理系统主动向外贡献，化学变化是自发的。

G \G \ CIRC读作“G \G标准”，意思是管理体系中的大部分化学物质都在国际标准科隆郡的狄拉克自由能变中。总之国际标准配置，

即大多数液体的比热容是两个大气压pp^\circ，溶液中大多数离子的浓度是1mol 11mol \ cdot l {-1}，纯固态是任意的。

g \ delta g \ CIRC and G \G have the following relations:

g=g RTL NQ \g=\g \ circrt \ ln q，其中QQ为化学变异商。QQ的写法与平衡常数KK一致。

只是各化学物质的浓度或比热容不是平衡态的科隆郡。

特别是科隆郡的国际标准中，Q=1Q=1，此时有g=g \g=\g \ CIRC。

当化学变化达到平衡时，管理系统宏观上就不再发生变化，化学变化似乎也停止了。此时G \G为零，Q=KQ=K，所以有：

g=grtlnk=0\delta g=\德尔塔G^\circ RT\ln K=0

k=egrt\rightarrow k=e^{\frac{-\delta g^\circ}{rt}}

发现当g \g \ CIRC为负时，KK较大，化学变化更彻底。g \g \ CIRC越正，KK越小，化学变化越不彻底。

It is generally believed that when 40kJ/mol' G40kJ/mol \ G \ CIRC 40 \, kj/mol,

不进行化学变化；G 40kJ/mol \G \ CIRC-40 \，kj/mol，化学变化完全进行。

二、电化学生物化学

能斯特方程：氧化还原型=0.0592 NLG([氧化型]/c)x([还原型]/c)y \ var phi=\ var phi \ CIRC \ frac { 0.0592 } n \ LG \ frac {([氧化型]/c)

选择国际标准氢电极作为零电位点：2h2e=H2(h/H2)=0v \ Ce { 2h2e-=H2 } \，\，\，\，\ Varphi (\ Ce {h/H2})=0v。

电动势氧化还原型E=氧化型还原型E=\varphi_{氧化型}-\varphi_{还原型}

例如在锌片和1molL11 mol\cdot L^{-1}稀盐酸组成的原电池中：

氧化型氧化型2H++2e=H2氧化型=0V\ce{2H+ +2e-=H2}\,\,\,\,\,\varphi_{氧化型}=0V

还原型还原型Zn2++2e=Zn还原型=0.762V\ce{Zn^{ 2+} + 2e-=Zn}\,\,\,\,\,\varphi_{还原型}=-0.762V

则用电压表测量该原电池电动势，得到的读数应为E=0V(0.762V)=0.762VE=0V-(-0.762V)=0.762V

三、水溶液

1.溶剂的自耦电离

纯水有弱导电性2H2OH3O++OH\ce{2H2O=H3O+ +OH-}

纯硫酸也可导电2H2SO4H3SO4++HSO3\ce{2H2SO4=H3SO4+ +HSO3-}

2.缓冲溶液

考虑浓度为c1c_1 的一元酸HA\ce{HA} 及浓度为c2c_2 的共轭碱A\ce{A-} 组成的缓冲管理体系

HAH++AKa=c(H+)c(A)c(HA)\ce{HA=H+ +A-}\,\,\,K_a=\frac{c(\ce{H+})c(\ce{A-})}{c(\ce{HA})}

移项取负对数，得到pH=pKalgc1c2pH=pK_a-\lg\frac {c_1}{c_2}

第二部份、化学物质结构 一、电子排布

量子理论认为核外电子的运动由波函数确定，波函数可由薛定谔方程描述（不要求看懂，更不要求会求解）：

it=2m2+Vi\hbar \frac{\partial \psi}{\partial t}=-\frac{\hbar}{2m}\nabla^2\psi+V\psi

求解方程，得到原子核外处于不同的能级的电子所在轨道的形状。因为能级越高，电子具有的能量越大，所以其轨道离原子核越远，且形状越不规则。

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