Thermodynamica week 6
College 6a: inleiding
Klassieke thermodynamica = kijken op waarneembare / macroschaal
- Gedrag van stoffen bij verschillende temperatuur, druk en volume
- (ideale) gassen beschreven door T, p en V
- Complexer (relevanter): chemische reacties, mengen, etc.
- Toestandsfuncties: energie (enthalpie), entropie, vrije energie
Voorbeeld: bindt een medicijn aan een eiwit als we het toevoegen?
- Bindings-constante (KA) direct gerelateerd aan (Gibbs) bindings vrije energie
o ΔGbind = -kBTlnKA
- Binding zal gebeuren als bindings vrije energie omlaag gaat (vrije energie van totale
moleculaire systeem omlaag gaat)
o Meten in fluorescentie bindingsconstante meten
o Verloopt proces spontaan? (bindings energie omlaag)
o Lower G for higher U may be possible (due to S)
Statistische mechanica: kijkt naar moleculaire systemen op micro/atomair niveau
- Is een andere zienswijze dan klassieke thermodynamica
- Verbanden tussen deze twee zullen gelegd worden
- Voorspelt eigenschappen/gedrag van stoffen vanaf atomair niveau
o Welke energieën moleculen/deeltjes in systeem aan kunnen nemen
- Beschrijving energie, entropie, vrije energie op moleculair niveau
o Definiëren wat energieniveaus zijn
, College 6b: Energieniveaus
- Moleculen hebben verschillende vrijheidsgaden
o Verschillende manieren waarop ze kunnen bewegen
Transleren in x, y, z-richting in verschillende snelheden
Roteren onder verschillende assen
Vibreren: atomen ten opzichte van elkaar bewegen en trilling
veroorzaken binnen molecuul
Bijv. water (H2O)
Quantisatie
Uit quantum mechanica: vaste afstanden tussen energieniveaus
Hoeveelheid energie die in zo’n vrijheidsgraad (beweging) kan zitten is gekwantificeerd.
- Moleculen / atomen kunnen op bepaalde energieniveaus voorkomen
- Elektronische energieniveaus: voor enkel molecuul zit grootste verschil in energie
tussen energieniveaus kost veel energie om elektronen aan te slaan in molecuul
o Hoogste energieniveau
o Niet echt belangrijk in deze cursus
- Vibrationele energieniveaus
o Volgende niveau
o Water kan op 3 verschillende manieren trillen
Bij hele kleine energie
o Dichter bij elkaar dan elektronische energieniveaus
- Rotationele energieniveaus
o Nog dichter op elkaar
- Op elk rotatieniveaus weer nog dichter op elkaar liggende translationele
energieniveaus
College 6a: inleiding
Klassieke thermodynamica = kijken op waarneembare / macroschaal
- Gedrag van stoffen bij verschillende temperatuur, druk en volume
- (ideale) gassen beschreven door T, p en V
- Complexer (relevanter): chemische reacties, mengen, etc.
- Toestandsfuncties: energie (enthalpie), entropie, vrije energie
Voorbeeld: bindt een medicijn aan een eiwit als we het toevoegen?
- Bindings-constante (KA) direct gerelateerd aan (Gibbs) bindings vrije energie
o ΔGbind = -kBTlnKA
- Binding zal gebeuren als bindings vrije energie omlaag gaat (vrije energie van totale
moleculaire systeem omlaag gaat)
o Meten in fluorescentie bindingsconstante meten
o Verloopt proces spontaan? (bindings energie omlaag)
o Lower G for higher U may be possible (due to S)
Statistische mechanica: kijkt naar moleculaire systemen op micro/atomair niveau
- Is een andere zienswijze dan klassieke thermodynamica
- Verbanden tussen deze twee zullen gelegd worden
- Voorspelt eigenschappen/gedrag van stoffen vanaf atomair niveau
o Welke energieën moleculen/deeltjes in systeem aan kunnen nemen
- Beschrijving energie, entropie, vrije energie op moleculair niveau
o Definiëren wat energieniveaus zijn
, College 6b: Energieniveaus
- Moleculen hebben verschillende vrijheidsgaden
o Verschillende manieren waarop ze kunnen bewegen
Transleren in x, y, z-richting in verschillende snelheden
Roteren onder verschillende assen
Vibreren: atomen ten opzichte van elkaar bewegen en trilling
veroorzaken binnen molecuul
Bijv. water (H2O)
Quantisatie
Uit quantum mechanica: vaste afstanden tussen energieniveaus
Hoeveelheid energie die in zo’n vrijheidsgraad (beweging) kan zitten is gekwantificeerd.
- Moleculen / atomen kunnen op bepaalde energieniveaus voorkomen
- Elektronische energieniveaus: voor enkel molecuul zit grootste verschil in energie
tussen energieniveaus kost veel energie om elektronen aan te slaan in molecuul
o Hoogste energieniveau
o Niet echt belangrijk in deze cursus
- Vibrationele energieniveaus
o Volgende niveau
o Water kan op 3 verschillende manieren trillen
Bij hele kleine energie
o Dichter bij elkaar dan elektronische energieniveaus
- Rotationele energieniveaus
o Nog dichter op elkaar
- Op elk rotatieniveaus weer nog dichter op elkaar liggende translationele
energieniveaus
