CC BY
13Термодинамическое описание метастабильных состояний и взаимодействий супрамолекулярных структур водных
растворов
Ю.М. Горовой
Ярославский государственный технический университет
Водные растворы являются неравновесными (метастабильными) многокомпонентными и многофазными сложными системами, содержащими супрамолекулярные системы [1,2,3]. Описание свойств водных растворов, проведено на основе статистической термодинамики сложных систем, аппарат которой позволяет в явном виде описывать метастабильные полистационарные состояния сложных систем состоящих из взаимодействующих подсистем. В частности, к таким сложным системам относятся системы «растворенное вещество - водное окружение». В статистической термодинамике сложных систем выведены: новая термодинамическая координата - термодинамическая координата изменения стационарного энергетического состояния сложной системы и новый термодинамический потенциал взаимодействия подсистем, характеризующие образование и трансформацию сложных систем, в том числе супрамолекулярных структур водных растворов. Эти новые термодинамические параметры характеризуют глубину деформации фазового объема сложной системы при взаимодействии ее подсистем и изменение энергии взаимодействия этих подсистем.
Термодинамическая координата изменения стационарного энергетического состояния сложной системы служит индикатором наличия сложной системы, в частности, индикатором наличия супрамолекулярных структур в водном растворе. Термодинамические соотношения, в которых используется координата изменения стационарного энергетического состояния сложной системы, позволили установить связь между наличием супрамолекулярных структур в водных растворах и изменением плотности, сжимаемости, показателя преломления света, диэлектрической проницаемости, поверхностного натяжения и химического потенциала водного раствора. Совокупность изменений этих физических свойств позволяет утверждать: в водном растворе присутствуют супрамолекулярные структуры.
Свойством, присущим супрамолекулярным структурам, является множественное распознавание: процесс связанный с изменением конфигурации и преобразованием энергии двух взаимодействующих супрамолекулярных систем. Методами химической термодинамики супрамолекулярных структур [4] на основе экспериментальных данных [5] получены оценки селективности рецептора инсулина в зрелых адипоцитах человека в присутствии высокоразбавленного водного раствора полипептида - величина селективности 1,8. Рассчитана свободная энергия комплексообразования рецептор инсулина - высокоразбавленный водный раствор: - 1,4 кДж/моль.
Таким образом, предложены физические и физико-химические методы выявления супрамолекулярных структур в водных растворах.
[1] В.И.Лобышев,Диэлектрические характеристикиразбавленных растворов диклофе-
нака, Тезисы докладов конференции Физика водных растворов, стр. 18-20, (2018).
[2] С.М. Першин, Бимодальная концентрационная зависимость рассеяния Рэлея и смещения гравитационного центра ОН полосы КР в водном растворе фенозана калия. Модель гидратации, Тезисы докладов конференции Физика водных растворов, стр. 2527, (2018).
[3] N.V. Penkov, (2019). Peculiarities of the Perturbation of Water Structure by Ions with Various Hydration in Concentrated Solutions of CaCI 2, CsCI, KBr, and KI. Physics of Wave Phenomena, vol. 27(2), p. 128-134, (2019).
[4] Дж.В. Стид и Дж.Л. Этвуд, Супрамолекулярная химия Т. 1, ( ИКЦ «АКАДЕМКНИГА»), глава 1, (2007).
[5] E.A. Gorbunov, J. Nicoll, E.V. Kachaeva, S.A. Tarasov and O.I. Epstein. Subetta increases phosphorylation of insulin receptor p-subunit alone and in the presence of insulin, Citation: Nutrition & Diabetes, vol. 5, p. 1-3, (2015).
