Termodinamička svojstva supramolekularnih sustava

undergraduate thesis

• Author: Ivan Petters
• Mentor: Gordan Horvat (mentor)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Science; (Department of Chemistry); Zagreb
• Defense date and country: 2019-09-20, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: NATURAL SCIENCES; Chemistry

Abstract

Supramolekularna kemija je područje kemije koja se bavi proučavanjem sustava molekula međusobno povezanih nekovalentnim interakcijama. Takvi sustavi nazivaju se supramolekule, odnosno supramolekulski kompleksi ili agregati. Supramolekularna kemija se još naziva i „kemija nekovalentne veze“, a također i „kemija izvan molekule“ zbog naglaska tog područja kemije na proučavanje nekovalentnih interakcija. Razumijevanje nekovalentnih interakcija od presudne je važnosti prilikom proučavanja bioloških sustava poput staničnih membrana, ionskih kanala, ribosoma itd. Biološki sustavi građeni su od bioloških makromolekula: proteina, nukleinskih kiselina, ugljikohidrata i lipida. Između tih molekula dolazi do ostvarivanja nekovalentnih interakcija koje su odgovorne za smatanje proteina, pravilnu replikaciju DNA, samoorganizaciju lipida u vodi, a također i za transport tvari preko staničnih membrana. Temelj gotovo svih biokemijskih procesa je u nekovalentnim interakcijama. Jedna od najvažnijih značajki biokemijskih procesa je njihova reverzibilnost koja se pripisuje nekovalentnim interakcijama jer su takve interakcije energetski slabe. Reakcije u biološkim sustavima moraju biti reverzibilne i katalizirane enzimima jer je živim organizmima potreban brz odgovor na promjenjive vanjske uvjete. Osim u biološkim sustavima s naglaskom na razvoj lijekova, supramolekularna kemija se primjenjuje u dizajnu novih materijala (npr. supramolekularna elektronika), razvoju katalizatora, prehrambenoj i tekstilnoj industriji te u nanotehnologiji. Povoljne nekovalentne interakcije odgovorne su za stabilnost supramolekula, a stabilnost supramolekula opisujemo sljedećim standardnim reakcijskim termodinamičkim veličinama: standardnom reakcijskom Gibbsovom energijom (∆rGo), standardnom reakcijskom entalpijom (∆rHo) i standardnom reakcijskom entropijom (∆rSo). Termodinamička svojstva supramolekularnih sustava mogu se odrediti iz konstante ravnoteže koja je direktno povezana sa standardnom reakcijskom Gibbsovom energijom, a samim time i s ∆rHo i ∆rSo. Jedan od ciljeva supramolekularne kemije je dati poveznicu između termodinamičkih reakcijskih veličina određenih eksperimentom ili pomoću računalne kemije s nastankom nekovalentnih interakcija između molekula tijekom supramolekulskog udruživanja. Postoji mnogo eksperimentalnih metoda određivanja konstante stabilnosti supramolekularnih kompleksa, a neke od najpoznatijih su objašnjene u ovom radu. Temeljne postavke određivanja konstante ravnoteže pomoću tih metoda objašnjene su na primjeru kompleksa stehiometrije 1:1 (domaćin:gost).

• Keywords: supramolekularni sustavi; termodinamička svojstva; konstanta ravnoteže; nekovalentna interakcija
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:217:723466
• Study programme: Title: Undergraduate university studies in chemistry; Study programme type: university; Study level: undergraduate; Academic / professional title: sveučilišni/a prvostupnik/prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) kemije (sveučilišni/a prvostupnik/prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) kemije)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2019-10-10 11:49:39