Рассматривая фундаментальные законы физической химии и их применение в отдельных звеньях системы LANDMER фармакологических исследований мы некоторые обсуждения термодинамики (свободная энергия и энтропия) проводили в абстрактной форме, без надлежащей связи с другими процессами. Для более полного понимания смысла этих понятий необходимо интерпретировать их на молекулярном уровне. Современная физическая химия, в основном в связи с развитием квантовой и статистической механики, предоставляет возможным сделать также и обобщающие заключения.

Известно, что молекула (или электрон в атоме) в каждый данный момент времени может находиться на каком-либо определенном дискретном энергетическом уровне. Энергия молекул не может изменяться непрерывно. Кроме того, необходимо понять, какое распределение молекул по отдельным энергетическим состояниям соответствует некоторому среднему (макроскопическому) значению параметров, характеризующих всю популяцию молекул в целом. Для определения наиболее вероятных энергетических состояний молекул можно применить разнообразные критерии.
Их использование поможет нам предсказать наиболее вероятные состояния, в которых будет находиться большая часть молекул.

При игре в кости число семь выпадает чаще, чем любое другое, потому что оно образуется в результате наибольшего числа произвольных комбинаций других чисел. Совершенно по тем же соображениям число молекул, находящихся в каком-то данном состоянии, будет зависеть от количества энергетических уровней, отвечающих данной конфигурации и доступных для молекул. Будут преобладать конфигурации, соответствующие максимальному числу энергетических уровней.

Те же конфигурации, которым соответствует минимальное число уровней, будут присутствовать в относительно небольшом количестве, хотя бы просто потому, что имеется определенная конечная вероятность для заполнения молекулами каждого доступного для них состояния. Таково общепринятое толкование, позволяющее с позиций статистической физики объяснить распределение молекул по различным состояниям (изомерным формам). Преобладающей будет та форма, которой (в данном диапазоне энергий) соответствует наибольшее число доступных энергетических уровней. Иными словами, поскольку вся энергия системы распределится между всеми ее молекулами случайным образом, молекулы займут все доступные им энергетические состояния.

В этих условиях наиболее вероятными будут те конфигурации молекул, которым соответствует наибольшее число энергетических уровней. В то же время в равной мере очевидно, что молекулы, занявшие нижние энергетические уровни, будут находиться в наиболее благоприятном положении, поскольку система в целом стремится перейти в наиболее низкое возможное для нее энергетическое состояние. Поэтому характер распределения энергии в популяции молекул будет определяться действием двух противоположно направленных тенденций: случайным распределением молекул по энергетическим уровням и постепенной миграцией индивидуальных молекул в наиболее низкое, еще доступное для них энергетическое состояние.

Если мы хотим использовать понятие «изменение свободной энергии», для точного определения наиболее вероятного состояния молекул, то необходимо выявить вклад обоих этих процессов в величину AG.

- Читать далее "Энтальпия в фармакологии. Энтропия на молекулярном уровне"