IMK Medkhimia

Адсорбция
1. Что такое поверхностно-активные вещества ПАВ
– Вещества, которые уменьшают поверхностное натяжение σ
2. Какие вещества называют поверхностно-инактивными ПИВ
– Вещества которые повышают поверхностное натяжение σ
3. Какое явление проявляется в хроматографии
– Адсорбция
4. Основная особенность молекул ПАВ
– Наличие гидрофильной полярной группы (–СООН, –ОН) и гидрофобного радикала
–
(СН3 , С2Н5–)
5. Выберите ПАВ
– С17Н35СООН
– бутановая кислота
6. Выберите ПИВ
– KCl
– H3PO4
7. Что происходит при положительной адсорбции
– На поверхности жидкости концентрация веществ больше чем в растворе
8. Что происходит при отрицательной адсорбции
– Концентрация веществ на поверхности меньше, чем в растворе
9. Как уменьшить величину поверхностного натяжения σ
– Добавить ПАВ
10. От какого фактора зависит величина поверхностного натяжения δ
– От суммарной поверхности и природы вещества
11. Какое соединение обладает наибольшей поверхностной активностью
– C4H9COOH (с наибольшим УВ радикалом)
12. Какие ионы адсорбируются на твердой поверхности AgCl, если идет реакция
AgNO3+HCl(избыток)
– Ионы Cl13. Какие ионы адсорбируются на AgI в реакции AgNO3+KI(избыток) => AgI
– Ионы I14. Какие ионы адсорбируются на BaSO4 BaCl2+H2SO4(избыток)
– Ионы Ba2+
15. Какой из ионов обладает наибольшей адсорбционной способностью
– AsO43- (чем больше заряд, тем больше адсорбирующая способность)
16. Какая связь между F, σ, S
– F=σS
17. Что такое адсорбтив
– Вещество, которое накапливается на поверхности другого вещества
18. Уравнение Гиббса для адсорбции
– Г=(C/RT)*(Δσ/ΔC) устанавливает связь между адсорбцией и поверхностной активностью
19. Что такое адсорбция
- изменение концентрации компонента на поверхности по сравнению с объемом
Коагуляция
1. Каким методом можно определить знак заряда гранулы
– Электрофорезом
2. Что такое коагуляция
– Процесс объединения частиц дисперсной фазы в крупные агрегаты
3. Какой ряд правильно отражает коагулирующую способность
– РРО43->PCO32->PCl– PAl3+>PCa2+>PK+
4. На чем основана коагуляция электролитами
– Ионы электролита снижают заряд гранулы
5. Что такое агрегативная устойчивость
– Способность коллоидного раствора сохранять степень дисперсности и не объединятся в
крупные агрегаты
6. Что такое кинетическая устойчивость
– Способность дисперсной системы находиться во взвешенном состоянии и не
седиментировать (оседать)
7. Что такое порог коагуляции
– Концентрация электролита, при которой происходит коагуляция
8.
От каких факторов зависит заряд в мицелле
– От знака заряда потенциалопределяющих ионов (ПОИ)
9.
Какие ионы будут ПОИ в мицелле золя BaSO4, если H2SO4 + BaCl2 => BaSO4 + ...
– Ba2+ ионы
10.
Какие ионы будут противоионами в мицелле BaSO4 если H2SO4 + BaCl2 => BaSO4 + HCl
– Противоионы Cl11. Потенциалопределяющие ионы для [ВаSO4↓] полученного при действии BaCl2 + H2SO4 изб.
- SO4212. Какой знак заряда на грануле в мицелле
– Знак заряда ПОИ
13. Правильный ряд порога коагуляции
– CK+>CCa2+>CAl3+
– CCl->CCO32->CPO4341. Что такое коацервация
- выделение белка из раствора при высаливании
Буферные системы
1.
Какую характеристику можно рассчитать по уравнению Гендерсона-Хессельбаха
– рН буферного раствора
2.
Определите какие компоненты образуют буферную систему
– СН3СООН + СН3СООNa
3.
Компоненты фосфатного буфера
– NaH2PO4 + Na2HPO4
4.
Выбрать буферную систему
– Слабое основание и его соль с сильной кислотой
– Аммиачный буфер
5.
Какие компоненты создают буферную систему
– Слабая кислота и его соль с сильным основанием
6.
Почему плазма крови обладает буферным действием?
– Для эффективной работы ферментов
7.
рН крови в норме
– 7,35 – 7,45
8.
буферная система, поддерживающая рН крови
– бикарбонатная
9.
буферная система мочи
– фосфатная
10.
характеристика буферной ёмкости
– число молей сильной кислоты или основания, которое нужно добавить к 1л буферного
раствора, чтобы изменить его рН на единицу
11.
При каком соотношении для буферных систем рН=рКа
– При соотношении Ск-ты/Ссоли=1
12.
Механизм действия буферных систем
– Компоненты буферной системы связывают ионы Н+ и ОН- кислот и оснований в слабый
электролит
13.
Рассчитайте рН фосфатного буфера, если соотношение компонентов =1,
– рН = рК
14.
Рассчитайте рН ацетатного буфера, если соотношение Сс/Ск= 2/1, рКа=4,8, Lg2=0,3
– рН = рК + lg2 = 5.1
15. При каком соотношении буферная емкость максимальна
– 1:1
16. Слабое основание и его соль
– Аммиачный буфер
Дисперсные системы
Что такое золи
– Коллоидные растворы, размер 10-9-10-7м
2.
Что такое суспензия
– Грубодисперсная система типа т/ж
3.
Что такое эмульсия
– Грубодисперсная система типа ж/ж
4.
Что такое аэрозоль
– Дисперсная система типа ж/г
5.
От какого фактора зависит интенсивность рассеянного золями света
– От длины волны падающего света
6.
Что такое диализ
– Очистка золя от примесей электролита
7.
Метод получения золей
– Диспергирование (дробление)
– Пептизация
8.
Какие эмульгаторы используются для эмульсии типа «вода в масле»
– Соли жирных кислот
9.
Роль эмульгатора в эмульсии
– Увеличивают устойчивость эмульсии
– Стабилизируют эмульсию
10.
Что нужно для получения эмульсии «масло в воде
– Гидрофильный эмульгатор
11.
Свойство коллоидного раствора
– Не проходят через диализационные мембраны
– Рассеивают свет
12.
Свойство гидрофобной коллоидной системы
– Термодинамически не устойчива
13.
Что такое пептизация
– Переход геля в золь
14.
Свойство гидрофобного золя
– способность к коагуляции
17. В каком направлении диффундурует вещество в растворе
- из большей концентрации в меньшую
18. Свойства гидрофобных золей
- гетерогенность
21. Способы получения золей
- диспергирование
22. Получение «масло в воде»
- взять меньше V масла и больше V воды
23. Конденсационные методы получения золей
- замена растворителя
1.
Кинетика
1.
Какое основное различие ферментов от небиологических катализаторов
– Высокая специфичность действия и селективность
2.
Какая роль ферментов в организме
– Являются катализаторами биохимических реакций
3.
Укажите выражение для скорости реакции 3H2 + N2 = 2NH3
– v=K[N2][H2]3
4.
Как можно сдвинуть равновесие в системе 3H2 + N2 = 2NH3 – ΔН
– Уменьшить температуру, увеличить давление
5.
В чем заключается механизм действия ферментов
– Ферменты понижают энергию активации процесса реакции
6.
Что называют хим. Равновесием
– Состояние системы, когда концентрация исходных веществ и продуктов реакции
постолянны
7.
Какие процессы происходят в системе если
– Кр<1 – равновесие смещается в сторону исходных веществ
– Кр=1 – химическое равновесие
– Кр>1 – равновесие смещается в сторону продуктов реакции
8.
В какую сторону смещается равновесие в системе СО32-+Н2О  HCO3-+OH– Добавлении ОН- в сторону образование Н2О
– Добавлении Н+ в сторону образования НСО39.
Какой физический смысл имеет константа равновесия
– Показывает скорость реакции при концентрации реагирующих вещест, равной 1.
10.
От какого фактора зависит величина константы равновесия
– От природы реагирующих веществ
- от природы растворенного вещества
11.
Уравнение скорости реакции А+2В = С
– v=k[A][B]2
12.
От какого фактора зависит константа скорости
– От температуры
13.
Уравнение скорости реакции С+О2=СО2
– v=k[O2]
14. Отличие Гомогенного катализа от Гетерогенного
- гомогенный в одной фазе, гетерогенный в разных (катализатор и вещества)
Термодинамика
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Что такое энтальпия системы?
– теплосодержание системы.
Самопроизвольно протекают процессы…
– которые идут с увеличением энтропии.
Энтропия тем больше чем…
– больше неупорядоченность системы.
Открытая система по отношению к окружающей среде…
– обменивается с ней массой и энергией.
Что такое внутренняя энергия?
– сумма энергий всех микрочастиц системы, без кинетической и потенциальной.
Что такое энтальпия системы?
– сумма внутренней энергии и работы расширения
7.
8.
, где A  pV .
Изолированная система…
– не обменивается с окружающей средой ни массой, ни энергией
Уравнение для расчета свободной энергии Гиббса:
–
.
9.
Чем измеряется тепловой эффект реакции в изобарных условиях?
– изменением энтальпии.
10.
Как меняется энтропия системы, если протекает самопроизвольный спонтанный
процесс?
– увеличивается.
Комплексные соединения
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
Чем определяется заряд комплексного иона
– Зарядом внешней сферы, взятым с обратным знаком
Что такое координационное число
– Число связей, связывающих центральный атом (комплексообразователь) с лигандами
Роль атомов и катионов металла в комплексных соединениях
– Центральный атом, комплексообразователь
Какие частицы играют роль лигандов
– Анионы электролитов и нейтральные молекулы
Тип связи в комплексные соединения
– Ковалентная, донорно-акцепторная
Степень окисления комплексообразователя в К[А1(ОН)4]
– +3
Какие частицы играют роль комплексообразователя
– Атомы и катионы металлов
Найти комплексообразователь в К3[А1(ОН)6]
– А13+
Определить координационное число в K2[Zn(OH)4]
–4
Указать частицы лиганды в комплексе K2[Be(S04)2]
– их дентантность S042-, лиганд бидентантный
Чему равно координационное число в [Cu(NH3)4(OH)2]
–6
Комплексная соль K4[Fe(CN)6]. Определить внешнюю и внутреннюю сферу
– К+ - внешняя сфера [Fe(CN)6]4- - внутренняя сфера
Что характеризует дентатность лиганда
– Число связей центрального атома с лигандом
K3[Fe(SCN)6]
– C.O. железа - +3
K2[Zn(SO4)2]
– координационнное число – 4
Осмос
1.
Какие условия нужны для возникновения осмоса
– Контакт двух растворов с разной концентрацией через полупроницаемую мембрану.
2.
Закон Вант-Гоффа для осмотического давления
– P=CRT – для неэлектролитов (сахароза, глюкоза)
– R=iCRT – для электролитов (соли, кислоты, щелочи)
3.
Уравнение для расчета осмотического давления
– KCl – P=2CRT
– CuCl2 – P=3CRT
– AlCl3 – P=4CRT
– Al2(SO4)3 – P=5CRT
4.
Укажите раствор с наибольшим осмотическим давлением
– AlCl3 (распадается на наибольшее число ионов)
5.
Формула для расчета изотонического коэффициента
– Зависит от степени диссоциации электролита
– і=1+α(δ-1)
6.
Чему равен pH крови в норме
– pH=7.35-7.45
7.
Что такое «депрессия крови»
– Понижение температуры замерзания плазмы крови по сравнению с водой
8.
Что такое гемолиз
– Разрыв оболочек эритроцитов, помещенных в гипотонический раствор
9.
Что такое плазмолиз
– Сжатие эритроцитов, помещенных в гипертонический раствор
10.
Формула для расчета осмотического давления
– P=CRT
11.
Формула для повышения температуры кипения сахарозы
– Δtкип=Em
12.
Как изменится температура кипения воды, если в ней растворить некоторое количество
сахара
– Повысится
13.
От каких факторов зависит осмотическое давление раствора
– От молярной концентрации растворенного вещества
14.
Какой раствор NaCl изотоничен крови
– 0,9% NaCl
15.
Как изменится температура замерзания, если добавить растворенное вещество
– Понизится
16.
Какие растворы называют гипотонические
– Растворы, осмотическое давление которых меньше чем у крови
17.
Изотонические растворы по отношению друг к другу
– Имеют одинаковые осмотические давления
18.
Какие растворы называют гипертоническими
– Растворы, осмотическое давление которых больше чем у крови
19.
Укажите причину отеков
– Уменьшается осмотическое давление крови
20.
Что такое онкотическое давление крови
– Давление крови, обусловлено белками
21.
Чему равно осмотическое давление крови
– P=7,7 – 8 атм
22.
Укажите раствор для лечения гнойных ран
– Гипертонический, 2% NaCl
23.
Укажите физиологические растворы
– 0,9%- NaCl
– 5% - глюкозы
24.
Каким методом можно определить осмотическую концентрацию раствора
– Криометрия
25. От чего не зависят коллигативные свойства
- от природы вещества
Растворы ВМС (биополимеры)
Выберите биополимеры
– Полисахариды, полипептиды, нуклеиновые кислоты.
2.
Что такое коацервация
– Слияние водных оболочек нескольких частичек.
3.
Какое вещество будет осаждать белок в ЦЭТ
– Этанол
4.
Что такое коллоидная защита
– Стабилизация золей по отношению к электролитам, путем добавления ВМС
5.
Фактор высокой устойчивости р-ров белка
– Заряд белка и сольватная (гидратная) оболочка.
6.
Что такое набухание
– Поглощение белком растворителя и увеличение объема и массы.
7.
Что происходит на первой стадии набухания
– Поглощение небольшого кол-ва растворителя с выделением теплоты.
8.
От каких факторов зависит подвижность молекулы белка
– От величины заряда белковой молекулы.
9.
Что такое ИЭТ белка
– Значение рН при котором заряд белка равен 0.
10.
Как заряжен белок в кислой среде
– Положительно СООН-R-NH3.
11.
Как заряжен белок в щелочной среде
– Отрицательно COO-R-NH2
12.
Что такое денатурация
– Потеря свойств белковой молекулы, все структуры разрушаются, крове первичной
структуры.
13.
По какой реакции получают растворы ВМС
– Полимеризация
14. Вещества для проведения высаливания белка по Кройту
- спирт + электролит
1.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Водородный показатель
Что такое водородный показатель
– Отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода
Уравнение связывающее рН и рОН
– рН+рОН=14
Что такое ионное произведение воды
– Произведение концентраций [H+], [OH-]
– [H+][OH-]=10-14
рН мочи = 6. Какая это среда? Норма или патология
– слабокислая, норма
что наблюдается при ацидозе
– смещение рН в кислую область
– рН уменьшается
что наблюдается при алкалозе
– смещение рН в щелочную область
– рН увеличивается
рН = 9.5-10. Какая это среда
– щелочная
[H+]=10-2 pH - ?
pH=-lg[H+]
– pH=2
pH=1 [H+]-?
– [H+]=10-1
[H+]=10-7 pH - ? какая это среда
– pH=7 среда нейтральная
[OH-]=10-6 pH - ?
pOH=6
pH=14 – pOH
– pH=8
От чего зависит ионное произведение воды?
– От температуры
[OH-]=10-5 pH - ?
-9
Перманганатометрия
1.В какой среде проводится определение восстановителей в методе перманганатометрии
– кислой
2.Как опеределить точку эквивалентности в методе пермангонатометрии
– по появлению розовой окраски
3. Почему нельзя HNO3 ?
–обладает окислительными свойствами
4. НCl?
–обладает восстановительными свойствами
5.Зачем нагревают?
–Увеличение скорости реакции
6. Какой индикатор
–без индикаторный метод
7. Для каких в-в именяют прметод перманганометрии
–для восстановителей
________________________________________________________________
1. Электронная конфигурация кислорода
- 1s22s22p4
1.Периодический закон Д.И. Менделеева, его современная формулировка. Структура периодической
системы с точки зрения строения атома. Периодичность изменения свойств атомов: энергия ионизации,
электроотрицательность, энергия сродства к электрону. Основные классы химических соединений.
Классификация биогенных элементов. Качественное и количественное содержание макро- и
микроэлементов в организме человека. Элементы - органогены.
Периодический закон Д.И. Менделеева: Химические свойства атома или элемента находяться в
периодической зависимости от строения атомного ядра или Св-ва химических элементов, а также формы и свва соединений элементов находяться в периодической зависимости от величины заряда ядер их атомов.
Структура периодической системы с точки зрения строения атома: В 1869 г. Д.И. Менделеев обнаружил
природную связь и объединил все элементы, открыв периодический закон. Физический смысл
периодического закона: Порядковый номер элемента равен заряду ядра атома; Элементы в периодической
системе размещены в порядке возрастания ядер их атомов; Кол-во протонов и ионов равно порядковому
номеру; Кол-во нейтронов равно разности между нуклонным числом и протонным числом. Периодическая
система состоит из рядов, периодов и групп. Периоды бывают малые (содержат по 8 элементов), (1, 2, 3) и
большие (содержат 18 и более элементов), (4, 5, 6, и 7-ой не завершённый). Состоят из 2-х рядов: чётный
содержит только металлы, а не чётнный содержит металлы и неметаллы.
Периодичность изменения свойств атомов: энергия ионизации-это минимальная энергия необхадимая для
отщепления электрона от невозбуждеённого атома и преобразование его на катион.
Электронегативность - это электрооотрицательность - относительная способность его атомов притягивать
электроны при связывании с другими атомами.
Энергия сродства к электрону. Определение: энергия, которая выделяется (реже поглощается) при
присоединении электрона к атому. Э0+е?Э- rат.<r (аниона).
Выводы. Характер изменения энергии сродства к электрону в группе: в группе сверху вниз увеличивается
радиус атома, силы электростатического взаимодействия «+» заряженного ядра и внешних электронов
ослабевают, поэтому энергия сродства к электрону уменьшается. В периоде слева направо уменьшается
радиус атома, количество электронов на внешнем уровне увеличивается, поэтому энергия сродства к
электрону тоже увеличивается.
Обозначение: Е. Размерность эВ/атом, кДж/моль Имеет чаще всего отрицательные значения. Наибольшее
отрицательные значения Е имеют атомы галогенов.
Основные классы химических соединений: Соли, к-ты, основания, оксиды.
Оксиды - бинарные соединения элементов с Оксигеном не связаны с друг с другом. Не считая фтора,
кислород — самый электроотрицательный химический элемент, поэтому к оксидам относятся почти все
соединения химических элементов с кислородом. К исключениям относятся, например, дифторид кислорода
OF2.
К-ты - это слажные вещества, которые содержат атомы гидрогена, способные замещаться металлом и
кислотным остатком или Кислоты - это водородосодержащие соединения, водород которых может быть
замещён на металл с образованием соли.
Соли - это сложные вещества образованные атомами металлов и кислотными остатками.
Основания - это сложные в-ва, состоящие из атомов металла и гидроксильной групы ОН.В водном растворе
диссоциируют с образованием катионов и анионов ОН-. Хорошо растворимые в воде основания называются
щёлочами.
Классификация биогенных элементов:
В составе живого вещества найдено более 70 элементов.
Элементы необходимые организму для построения и жизнедеятельности клеток и органов, называют
биогенными элементами.
Существует несколько классификаций био-генных элементов:
А) По их функциональной роли:
1) органогены, в организме их 97,4% (С, Н, О, N, Р, S), входят в состав белков, ферментов, витаминов,
гормонов, нуклеиновых к-т и воды.
2) элементы электролитного фона (Na, К, Ca, Mg, Сl). Данные ионы металлов состав-ляют 99% общего
содержания металлов в организме;
3) Микроэлементы – это биологически активные атомы центров ферментов, гормонов (переходные металлы).
Б) По концентрации элементов в организме биогенные элементы выделяют:
1) макро-элементы;
2) микроэлементы; Na2SO4*10H2O-глауберовая соль; Na2CO3*10H2O-кристалическая сода;
3) ультрамикроэлементы.
К макроэлементам относят те элементы, рекомендуемая суточная доза потребления которых составляет
более 200 мг. Макроэлементы, как правило, поступают в организм человека вместе с пищей. Суточная
потребность макроэлементов (натрий, калий, кальций, магний, фосфор) более 100 мг.
Биогенные элементы: Кислород — 65 %, Углерод — 18 %, Водород — 10 %, Азот — 3 %.
Микроэлементы: железо, золото, йод, кальций, магний, медь, селен, серебро, фосфор, хром, цинк. Суточная
потребность микроэлементов в организме человека (железа, меди, йода, фтора, селена) — менее 100 мг.
2.Биогенные s- элементы. Связь между электронным строением s- и р- элементов и их биологическими
функциями. Биохимическая роль и медико-биологическое значение биогенных s- элементов (водород,
литий, натрий, калий, кальций, магний). Соединения s- элементов в медицине.
Свойства и биологическая роль некоторых s-элементов. Биогенные элементы подразделяют на три блока: s-,
р-, d– блоки. Химические элементы, в атомах которых заполняются электронами, s-подуровень внешнего
уровня, называют s-элементами. Строение их валентного уровня ns№-І. Небольшой заряд ядра, большой
размер атома способствуют тому, что атомы s-элементов – типичные активные металлы; показателем этого
является невысокий потенциал их ионизации.
Биохимическая роль и медико-биологическое значение биогенных s- элементов (водород, литий, натрий,
калий, кальций, магний).
Водород. Водород вместе с азотом, кислородом и углеродом входит в группу так называемых элементоворганогенов.Именно из этих элементов в основном и состоит организм человека. Для организма важны
соединения, в состав которых он входит, а именно вода, белки, жиры, углеводы, витамины, биологически
активные вещества (за исключением минералов) и т.д. Наибольшую ценность, конечно, представляет
соединение водорода с кислородом – вода, которая фактически является средой существования всех клеток
организма. Другой группой важных соединений водорода являются кислоты – их способность высвобождать
ион водорода делает возможным формирование рН среды. Немаловажной функцией водорода также
является его способность образовывать водородные связи, которые, например, формируют в пространстве
активные формы белков и двухцепочечную структуру ДНК.
Литий является условно-эссенциальным микроэлементом. Содержание лития в организме взрослого
человека составляет около 70 мг. Преимущественно он находится (по уменьшению концентрации) в мозге,
печени, почках, костях, сердце, легких. Биологическая роль лития
Биологическая роль лития установлена не до конца. По разным источникам литий может оказывать
следующие эффекты:1)снижает возбудимость центральной нервной системы (препараты лития применяются
в психиатрии); 2)регулирует транспорт натрия в нервных и мышечных клетках; 3)снижает количество
доступного свободного норадреналина в центральной нервной системе; 4)снижает содержание серотонина в
центральной нервной системе; 5)увеличивает чувствительность нейронов некоторых областей мозга к
действию дофамина. Наиболее важными источниками лития являются некоторые растения (томаты), рыба и
морепродукты, а также печень и лёгкие.
Натрий является макроэлементом, его содержание в организме взрослого человека составляет около 150-200
граммов. Обмен регулируется натрия гормонами щитовидной железы: при ее недостаточности натрий
задерживается в тканях, а при гиперфункции натрий усиленно выводится из организма. Биологическая роль
натрия: 1)поддерживает осмотическое давление и рН среды; 2)вместе с калием формирует электрический
потенциал мембран клеток, за счет которого передается сигнал в нервных клетках, мышечных клетках и пр.;
3)участвует в транспорте через мембраны клеток аминокислот, сахаров, неорганических и органических
анионов; 4)участвует в переносе оксида углерода в крови; 5)усиливает выделение почками различных
продуктов метаболизма; 6)участвует в гидратации белков и растворении органических кислот; 7)участвует в
образовании желудочного сока; 8)активирует ферменты слюны и поджелудочного сока.
Калий (К). Находится в печени, почках, сердце, мышцах. Ионы Калия-раслабляют мышцы. Влияет на процес
фотосинтеза. Обуславливает сердечный ритм. Входит в состав клеточного сока, поддерживает осмотическое
давление клетки.
Основные функции калия в организме: 1)обеспечение возбудимости и проводимости клеток нервной системы
и мышечных клеток, участие в передаче нервных импульсов и сокращении мышечных клеток; 2)поддержка
осмотического давления в клетках, тканях и биологических жидкостях; 3)обеспечение кислотно-щелочного
равновесия; 4)участие в нервной регуляции сердечных сокращений.
Продукты
с
высоким
содержанием
калия
магазине:Зелень,Курага,Шоколад,Овощи,Орехи,Фрукты,Соя,Отруби,Мясо,Рыба.
в
нашем
Биологическая роль кальция. Прежде всего, кальций является важнейшим структурным компонентом костей
и зубов.
Также кальций регулирует проницаемость клеточных мембран, а также инициирует ответы клеток на
различные внешние стимулы. Присутствие кальция в клетки или во внеклеточной среде обуславливает
дифференцировку клетки, а также сокращение мышц, секрецию и перистальтику. Кальций регулирует
активность многих ферментов (включая ферменты систем свертывания крови). Кальций регулирует работу
некоторых эндокринных желез, обладает десенсибилизирующим и противовоспалительным эффектом.
Продукты с высоким содержанием кальция в нашем магазине:Орехи,Фасоль,Сухофрукты,Зелень,Яблоки.
Магний относится к макроэлементам, его содержание в организме составляет около 25 г.Значительное
количество магния содержится в костной ткани (депо магния).
Биологическая роль магния: 1)вляется кофактором многих ферментов, в т.ч. кокарбоксилазы и коэнзима А
(принимают участие в высвобождении энергии из пищи; 2)играет значительную роль при передаче нервных
импульсов и необходим для ритмичной работы сердца; 3)активно участвует в обмене белка и нуклеиновых
кислот; 4)регулирует митохондрильаную выработку и перенос энергии; 5)регулирует передачу сигнала в
нервной и мышечной ткани; 6)способствует расслаблению гладкомышечных волокон; 7)снижает
артериальное давление; 8)угнетает агрегацию тромбоцитов; 9)он ускоряет пассаж содержимого кишечника.
Соединения s- и р- элементов в медицине:
Натрий (Na) - один из основных элементов, участвующих в минеральном обмене животных и человека.
Содержится главным образом во внеклеточных жидкостях (в эритроцитах человека около 10 ммоль/кг, в
сыворотке крови 143 ммоль/кг); участвует в поддержании осмотического давления и кислотно- щелочного
равновесия, в проведении нервных импульсов. Применение соединений натрия в медицине. 1)
Гипертонический раствор натрия хлора. В следствии большого астматического давления обезвоживает клетки
и способствует плазмолизу бактерий. Такой раствор применяют наружно при лечении гнойных ран.
Калий (К). Находится в печени, почках, сердце, мышцах. Ионы Калия-раслабляют мышцы. Влияет на процес
фотосинтеза. Обуславливает сердечный ритм. Входит в состав клеточного сока, поддерживает осмотическое
давление клетки.
Кальций (Ca) - превалирующий катион организма, минеральный компонент скелета, макроэле-мент с
множеством физиологических функций. 99% кальция организма содержится в костях скелета и зубах в виде
гидроксиапатитов - соединений кальция с фосфатами. Лишь около 1% кальция находится в крови и дру-гих
биологических жидкостях организма.
Магний (Mg) Суточная потребность человека в магние - 0,3-0,5 г; В организме магний накапливается в печени,
затем значительная его часть переходит в кости и мышцы. В мышцах магний участвует в активировании
процессов анаэробного обмена углеводов.
3.Биогенные р- элементы. Связь между электронным строением р- элементов и их биологическими
функциями. Биохимическая роль и медико-биологическое значение биогенных р- элементов (углерод,
азот, фосфор, кислород, сера, хлор, бром и йод). Соединения р- элементов в медицине.
р-элементы: Фосфор (P) - один из важнейших биогенных элементов, необходимый для жизнедеятельности
всех организмов.Биологическая роль фосфора: необходим для нормального функционирования почек
способствует росту и восстановлению организма нормализует обмен веществ важен для хорошей работы
сердца является источником энергии способствует делению клеток регулирует кислотно-щелочной баланс
активизирует действие витаминов уменьшает боли при артритах укрепляет зубы, десна и костную ткань
участвует в регуляции нервной системы.
Препараты, содержащие иод, обладают антибактериальными и противогрибковыми свойствами, она
оказывают также противовоспалительное и отвлекающее действие; их применяют наружно для
обеззараживания ран, подготовки операционного поля. При приёме внутрь препараты иода оказывают
влияние на обмен веществ, усиливают функцию щитовидной железы.
Сера (S). В печени-как продукты обеззараживания токсичных соединений.
Фтор (F). В виде неорганических соединений содержится главным образом в костях животных и человека 100-300 мг/кг; особенно много фтора. в зубах. Поступает в организм животных и человека преимущественно с
питьевой водой, оптимальное содержание фтора в которой 1-1,5 мг/л. При недостатке фтора у человека
развивается кариес зубов, при повышенном поступлении - флюороз.
Биохимическая роль и медико-биологическое значение биогенных р- элементов (углерод, азот, фосфор,
кислород, сера, хлор, бром и йод).
Углерод является элементом-органогеном.Его содержание в организме составляет 18% от общего веса, то
есть более 12 кг для взрослого.
Биологическая роль углерода. Как и другие элементы-органогены, углерод в виде отдельного элемента не
обладает биологическим значением, - биологической ролью обладают его соединения.
1)из различных соединений углерода (белки, жиры, углеводы, нуклеотиды, гормоны, амино- и карбоновые
кислоты и др.) состоят все ткани организма; 2)является структурным компонентом всех органических
соединений; 3)его соединения участвуют во всех биохимических процессах; 4)при окислении соединений
углерода образуется необходимая для организма энергия. 5)оксид углерода (IV) CO2, образующаяся в
результате окисления соединений углерода, стимулирует дыхательный центр, регулирует значение рН крови.
Азот – один из элементов-органогенов.Азот является составной частью таких веществ, как аминокислоты (а,
следовательно, пептидов и белков), нуклеотиды, гемоглобин, некоторых гормонов и медиаторов.
Биологическая роль азота. Чистый (элементарный) азот сам по себе не обладает какой-либо биологической
ролью. Биологическая роль азота обусловлена его соединениями. Так в составе аминокислот он образует
пептиды и белки (наиболее важный компонент всех живых организмов); в составе нуклеотидов образует ДНК
и РНК (посредством которых передается вся информация внутри клетки и по наследству); в составе
гемоглобина участвует в транспорте кислорода от легких по органам и тканей.
Кислород относится к элементам-органогенам. Его содержание составляет до 65% массы тела человека, то
есть более 40 кг у взрослого. Кислород наиболее распространенный окислитель на Земле, в окружающей
среде он представлен в двух формах – в виде соединений (земная кора и вода: оксиды, пероксиды,
гидроксиды и т.д.) и в свободном виде (атмосфера).
Фосфор относится к структурным (тканеобразующим) макроэлементам, его содержание в организме
взрослого человека составляет около 700 г.
Большая часть фосфора (85-90%) находится в костях и зубах, остальное – в мягких тканях и жидкостях. Около
70% общего фосфора в плазме крови входит в органические фосфолипиды, около 30% - представлено
неорганическими соединениями (10% соединения с белком, 5% комплексы с кальцием или магнием,
остальное – анионы ортофосфата).
Сера является структурным макроэлементом, ее содержание в организме взрослого человека составляет
около 140 г.
Сера в значительных количествах также находится и в растениях, где она содержится виде неорганических и
органических соединений (содержащие серу гликозиды, аминокислоты и пр.). Какие продукты содержат серу.
Наиболее важными источниками серы являются: яйцо, кунжут, соя, курица, тунец, ростки пшеницы, овес,
орехи, кукуруза, фасоль, капуста, чечевица, нежирная говядина, молоко, рыба, моллюски, сыры, гречневая
крупа, хлебобулочные изделия.
Хлор - один из важнейших биогенных макроэлементов, содержится во всех живых организмах.
В организме взрослого человека содержание хлора составляет 50-60 г. Биологически активной формой хлора
являются хлорид-ионы.
Биологическая роль хлорид-ионов: 1)в связи с тем, что хлорид-ионы способны проникать через мембрану
клеток, они вместе с ионами натрия и калия поддерживают осмотическое давление и регулируют водносолевой обмен; 2)создают благоприятную среду в желудке для действия протеолитических ферментов
желудочного сока; 3)благодаря наличию в мембранах клетоки митохондрий специальных хлорных каналов,
хлорид ионы регулируют объем жидкости, трансэпителиальный транспорт ионов, создают и стабилизируют
мембранный потенциал; 4)участвуют в создании и поддержании рН в клетках и биологических жидкостях
организма.
Бром является условно-эссенциальным микроэлементом. Это означает, что его биологическая функция
известна (или признана), однако явлений дефицита брома не наблюдают. Всего в организме взрослого
человека содержится около 200 мг брома, по организму он распределяется равномерно. Биологическая роль
брома. Бром избирательно усиливает ряд тормозных процессов в центральной нервной системе (ранее
препараты брома назначали как успокаивающее средство). Местонахождения: гипофиз.
Биологическая роль йода. Основная биологическая роль йода заключается в синтезе гормонов щитовидной
железы (тироксина и трийодтиронина), через которые он и реализует следующие эффекты:1)стимулирует
рост и развитие организма; 2)регулирует рост и дифференцировку тканей; 3)повышает артериальное
давление, а также частоту и силу сердечных сокращений; 4)регулирует (увеличивает) скорость протекания
многих биохимических реакций; 5)регулирует обмен энергии, повышает температуру тела; 6)регулирует
белковый, жировой, водно-электролитный обмен; 7)регулирует обмен витаминов; 8)повышает потребление
тканями кислорода.
4.Биогенные d- элементы. Связь между электронным строением d- элементов и их биологическими
функциями. Роль d- элементов в комплексообразовании в биологических системах (железо, медь, цинк,
кобальт, марганец, молибден).
Свойства и биологическая роль некоторых d-элементов:
Элементы d–блока – это элементы, у которых происходит достройка d–подуровня предвнешнего уровня. Они
образуют В – группы. Электронное строение валентного уровня d–элементов: (n-1)d1-10, ns1-2. Они
расположены между s– и р–элементами, поэтому получили название «переходные элементы», d-элементы
образуют 3 семейства в больших периодах и включают по 10 элементов (4-й период семейство Sc21 – Zn30, 5й период – Y39 - Cd48, 6-й период - La57 – Hg80, 7-й период Ас89 – Mt109).
Вслед за лантаном 5d1 6s2 следовало ожидать появление ещё 8 элементов с всё возрастающим количеством
5d электронов. Но оказывается, что теперь 4f оболочка несколько более устойчива, чем 5d, так что у
последующих 14 элементов электроны заполняют 4f оболочку, пока она целиком не застроится. Эти элементы
называются f-элементами, они занимают в периодической системе одну клетку с лантаном, так как имеют
общие с ними свойства и называются лантаноиды.
Особенности d-элементов определяются электронным строением их атомов: во внешнем электронном слое
содержится, как правило, не более 2 s-электронов, р-подуровень свободный, происходит заполнение dподуровня предвнешнего уровня. Свойства простых веществ d-элементов определяется в первую очередь
структурой внешнего слоя, и лишь в меньшей степени зависят от строения предшествующих электронных
слоев. Невы-сокие значения энергии ионизации этих атомов указывают на сравнительно слабую связь
внешних электронов с ядром.
Железо входит в группу эссенциальных (жизненно важных) микроэлементов.
Биологическая роль железа: 1)обеспечивает транспорт кислорода (входит в состав гемоглобина);
2)обеспечивает транспорт электронов в окислительно-восстановительных реакциях организма (входит в
состав цитохромов и железосеропротеидов); 3)участвует в формировании активных центров окислительновосстановительных ферментов.
Пищевые источники железа.Наиболее богаты железом следующие продукты: красное мясо, чечевица,
фасоль, птица, рыба, листовые овощи, сыр тофу, и пр. Железо легче усваивается из мяса (гемовое железо),
чем из овощей.
Кобальт входит в группу эссенциальных (жизненно необходимых) микроэлементов, его содержание в
организме взрослого человека составляет 0,2 мг/кг.
Пищевые источники кобальта (цианокоболамина): Витамин В12 содержится только в продуктах животного
происхождения. Основные источники - печень, почки, мясо, рыба, яйца, молоко, молочные продукты,
обогащенные пищевые продукты.
Медь является одним из важнейших эссенциальных (жизненно-необходимых) микроэлементов.
В организме взрослого человека содержание меди составляет примерно 100-200 мг, при этом около 50% всей
меди находится в мышцах, а еще 10% в печени. В организме человека способствует процессам
кроветворения, синтеза гемоглобина, образовании пигмента меланина. В организме растений принимает
участие в процессе фотосинтеза.
Цинк относится к эссенциальным (жизненно необходимым) микроэлементам, его содержание в организме
взрослого человека составляет 1,5-2 г.
Преимущественно цинк находится в скелетных мышцах (63% всего цинка).
Значительные концентрации цинка обнаружены в коже, волосах, костной ткани, печени, сетчатке глаза,
предстательной железе. Биологическая роль цинка: 1)является компонентом многих ферментов в организме
(известно о более 300); 2)влияет на рост клеток, особенно в время их репродукции и дифференциации;
3)участвует в обмене нуклеиновых кислот, транскрипции; 3)участвует в обмене белков; 4)участвует в обмене
витамина А; 5)поддерживает концентрацию витамина Е в крови, в т.ч. облегчая его всасывание; 6)участвует в
связывании некоторых гормонов с соответствующими рецепторами; 7) поддерживает репродуктивную
функцию; 8)участвует в кроветворении; 9)участвует в процессах регенерации кожи, секреции сальных желез;
10)участвует в росте ногтей, волос; 11)повышает иммунитет; 12)снижает эффект токсических веществ;
13)участвует в работе вкусовых и обонятельных рецепторов.
Марганец относится к эссенциальным (жизненно важным) микроэлементам.
Его содержание в организме взрослого человека составляет 12-20 мг.
Наибольшие концентрации марганца наблюдают в головном мозге, печени, почка, поджелудочной железе.
Биологическая роль марганца: 1)активирует или входит в состав многих ферментов; 2)является катализатором
некоторых реакций в организме человека; 3)участвует в синтезе белка, нуклеиновых кислот,
нейромедиаторов; 4)участвует в обмене инсулина, гормонов щитовидной железы; 5)препятствует окислению
свободными радикалами, обеспечивая стабильность клеточных мембран; 6)регулирует функционирование
мышц, развитие соединительной ткани, хрящей, скелета; 7)повышает утилизацию жиров и углеводов.
Молибден является эссенциальным (жизненно необходимым) микроэлементом.
Его содержание в организме взрослого человека составляет примерно 5 мг, наибольшие его концентрации
наблюдают в печени и почках.
Биологическая роль молибдена
Молибден - кофактор многих ферментов, которые обеспечивают метаболизм аминокислот (содержащих в
своей структуре атом серы), а также ферментов, обеспечивающих метаболизм пуринов и
пиримидинов.1)повышает эффективность применения антиоксидантов (например, витамина С); 2)является
важным компонентом тканевого дыхания; 3)улучшает накопление азота в организме; 4)увеличивает синтез
аминокислот в организме.
5.Комплексные соединения. Классификация комплексных соединений по заряду координационной сферы.
Координационная теория А.Вернера. Понятия об ионе комплексообразователе, лигандах,
координационном числе. Биологические комплексы железа, кобальта, меди, цинка, их роль в процессах
жизнедеятельности.
Комплексные соединения называется элементные объекты состоящие из более простых в-в, а в комплексных
соединениях присутствует донорно-акцепторная связь.
По природе лиганда: 1) Аммиакаты — комплексы, в которых лигандами служат молекулы аммиака,
например: [Cu(NH3)4]SO4, [Co(NH3)6]Cl3, [Pt(NH3)6]Cl4 и др.
2) Аквакомплексы — в которых лигандом выступает вода: [Co(H2O)6]Cl2, [Al(H2O)6]Cl3 и др.
3) Карбонилы — комплексные соединения, в которых лигандами являются молекулы оксида углерода(II):
[Fe(CO)5], [Ni(CO)4].
4) Ацидокомплексы — комплексы, в которых лигандами являются кислотные остатки. К ним относятся
комплексные соли: K2[PtCl4], комплексные кислоты: H2[CoCl4], H2[SiF6].
5) Гидроксокомплексы — комплексные соединения, в которых в качестве лигандов выступают гидроксидионы: Na2[Zn(OH)4], Na2[Sn(OH)6] и др.
По числу мест, занимаемых лигандами в координационной сфере.
Структура комплексного иона, образованного катионом металла и анионом ЭДТА
1) Монодентатные лиганды. Такие лиганды бывают нейтральными (молекулы Н2О, NH3, CO, NO и др.) и
заряженными (ионы CN−, F−, Cl−, OH−, SCN−, S2O32− и др.).
2) Бидентатные лиганды. Примерами служат лиганды: ион аминоуксусной кислоты H2N — CH2 — COO−,
оксалатный ион −O — CO — CO — O−, карбонат-ион СО32−, сульфат-ион SO42−.
3) Полидентатные лиганды. Например, комплексоны — органические лиганды, содержащие в своём составе
несколько групп −С≡N или −COOH (этилендиаминтетрауксусная кислота — ЭДТА). Циклические комплексы,
образуемые некоторыми полидентатными лигандами, относят к хелатным (гемоглобин и др.).
Координационная теория А.Вернера, современные представления о природе координационных соединений.
Понятия об ионе комплексообразователе, лигандах.
Соединения, в состав которых входят сложные ионы, существующие как в кристалле, так и в растворе,
называются комплексными, или координационными.
Строение комплексных соединений.
Согласно теории Вернера центральное положение в комплексных соединениях занимает, как правило, ион
металла, который называют центральным ионом, или комплексообразователем.
Комплексообразователь – частица (атом, ион или молекула), координирующая (располагающая) вокруг себя
другие ионы или молекулы.
Комплексообразователь обычно имеет положительный заряд, является d-элементом, проявляет амфотерные
свойства, имеет координационное число 4 или 6. Вокруг комплексообразователя располагаются
(координируются) молекулы или кислотные остатки – лиганды (адденды).
Лиганды – частицы (молекулы и ионы), координируемые комплексообразователем и имеющие с ним
непосредственно химические связи (например, ионы: Cl–, I–, NO3–, OH–; нейтральные молекулы: NH3, H2O,
CO).
Лиганды не связаны друг с другом, так как между ними действуют силы отталкивания. Когда лигандами
являются молекулы, между ними возможно молекулярное взаимодействие. Координация лигандов около
комплексообразователя является характерной чертой комплексных соединений.
Координационное число, его связь с геометрией комплексного иона. Природа связи в координационных
соединениях.
Координационное число – это число химических связей, которые комплексообразователь образует с
лигандами.
Биологическая роль комплексных соединений. Биологические комплексы железа, кобальта, меди, цинка,
их роль в процессах жизнедеятельности.
Железо входит в группу эссенциальных (жизненно важных) микроэлементов.
Биологическая роль железа: 1)обеспечивает транспорт кислорода (входит в состав гемоглобина);
2)обеспечивает транспорт электронов в окислительно-восстановительных реакциях организма (входит в
состав цитохромов и железосеропротеидов); 3)участвует в формировании активных центров окислительновосстановительных ферментов.
Пищевые источники железа.Наиболее богаты железом следующие продукты: красное мясо, чечевица,
фасоль, птица, рыба, листовые овощи, сыр тофу, и пр. Железо легче усваивается из мяса (гемовое железо),
чем из овощей.
Кобальт входит в группу эссенциальных (жизненно необходимых) микроэлементов, его содержание в
организме взрослого человека составляет 0,2 мг/кг.
Пищевые источники кобальта (цианокоболамина): Витамин В12 содержится только в продуктах животного
происхождения. Основные источники - печень, почки, мясо, рыба, яйца, молоко, молочные продукты,
обогащенные пищевые продукты.
Медь является одним из важнейших эссенциальных (жизненно-необходимых) микроэлементов.
В организме взрослого человека содержание меди составляет примерно 100-200 мг, при этом около 50% всей
меди находится в мышцах, а еще 10% в печени. В организме человека способствует процессам
кроветворения, синтеза гемоглобина, образовании пигмента меланина. В организме растений принимает
участие в процессе фотосинтеза.
Цинк относится к эссенциальным (жизненно необходимым) микроэлементам, его содержание в организме
взрослого человека составляет 1,5-2 г.
Преимущественно цинк находится в скелетных мышцах (63% всего цинка).
Значительные концентрации цинка обнаружены в коже, волосах, костной ткани, печени, сетчатке глаза,
предстательной железе. Биологическая роль цинка: 1)является компонентом многих ферментов в организме
(известно о более 300); 2)влияет на рост клеток, особенно в время их репродукции и дифференциации;
3)участвует в обмене нуклеиновых кислот, транскрипции; 3)участвует в обмене белков; 4)участвует в обмене
витамина А; 5)поддерживает концентрацию витамина Е в крови, в т.ч. облегчая его всасывание; 6)участвует в
связывании некоторых гормонов с соответствующими рецепторами; 7) поддерживает репродуктивную
функцию; 8)участвует в кроветворении; 9)участвует в процессах регенерации кожи, секреции сальных желез;
10)участвует в росте ногтей, волос; 11)повышает иммунитет; 12)снижает эффект токсических веществ;
13)участвует в работе вкусовых и обонятельных рецепторов.
6.Основные положения теории растворов: раствор, растворитель, растворенное вещество. Классификации
растворов. Факторы, определяющие растворимость.Способы выражения концентрации растворов:
массовая доля, молярность, молярная концентрация эквивалентов. Растворы газообразных веществ:
законы Генри, Дальтона. Растворимость газов в присутствии электролитов – закон Сеченова. Роль
растворов в жизнедеятельности организма.
Раствор-это гомогенная, многокомпонентная, термодинамически устойчивая система.
Растворители — органические или неорганические жидкости или их смеси, применяемые для растворения
различных веществ.
Растворенное вещество – компоненты раствора за исключением растворителя.
Классификация растворов (по содержанию растворенного вещества, по агрегатному состоянию).
Насыщенный раствор – термодинамически устойчивая равновесная система, в которой скорость растворения
вещества равна скорости выделения его из раствора.
Ненасыщенный раствор – термодинамически устойчивая неравновесная система, в которой концентрация
вещества меньше, чем в насыщенном растворе, и поэтому скорость растворения больше скорость выделения.
Пересыщенный раствор – термодинамически неустойчивая псевдоравновесная система, в которой
концентрация вещества больше, чем в насыщенном растворе, и поэтому скорость выделения больше
скорости растворения.
Концентрированный раствор – раствор с высоким содержанием растворенного вещества.
Разбавленный – с низким содержанием растворенного вещества.
Гомогенные растворы – истинные растворы.
Гетерогенные растворы – коллоидные растворы
Растворимость зависит от температуры. Все вещества с точки зрения его растворимости можно
классифицировать на: Хорошо растворимые – в 100 г воды способно раствориться более 10 г. вещества;
Малорастворимые — в 100 г воды способно раствориться менее 1 г. вещества; Нерастворимые — в 100 г воды
способно раствориться менее 0,01 г. вещества.
Способы выражения концентрации растворов: массовая доля, молярность, молярная концентрация
эквивалентов. Закон эквивалентов.
Массовая доля – отношение массы растворенного вещества к массе раствора
ω(в-ва) = m(в-ва)/m(р-ра)
Объемная доля – отношение объема газа к объему всей смеси газов
φ(газа) = V(газа)/V(смеси)
Мольная доля – отношение количества вещества в сумме количеств вещества и растворителя
χ(в-ва) = n(в-ва)/(n(в-ва)+n(р-ра))
Моляльная концентрация, или моляльность – отношение количества вещества к массе растворителя
B(в-ва) = n(в-ва)/m(р-ля) (моль/кг)
Массовая концентрация – отношение массы вещества к объему раствора
Р(в-ва) = m(в-ва)/V(р-ра) (г/л)
Титр – масса растворенного в-ва в 1 мл раствора
Т(в-ва) = m(в-ва)/V(р-ра) (г/мл)
Молярная концентрация – отношение количества растворенного вещества к объему раствора
С(в-ва) = n(в-ва)/V(р-ра) (моль/л)
Закон эквивалентов. Все вещества реагируют между собой в эквивалентных количествах.
Роль растворов в жизнедеятельности организма.
Растворами называют однородные системы переменного состава. Химический состав и физические свойства
одного раствора во всех частях его объема одинаковы.
Растворы могут существовать в трех агрегатных состояниях — твердом, жидком и газообразном
(парообразном). Примерами твердых растворов могут служить некоторые сплавы металлов, на-пример сплав
золота и меди, а газообразных — воздух. Процесс растворения обусловлен взаимодействием частиц рас-
творяемого вещества и растворителя. Растворение твердых веществ в воде и диссоциацию молекул на ионы
можно представить сле-дующим образом: диполи воды, попадая в электрическое поле полярных молекул,
ориентируются вокруг полярных групп или вокруг ионов, находящихся на периферии кристаллических решеток вещества. Притягивая к себе молекулу или ион, диполи воды ослабляют, а затем и разрывают
межмолекулярные или ионные связи. В частности, вода уменьшает прочность ионной связи между ионами
Nа+ и Сl или ионами Nа+ и Вг - При растворении часто проис-ходит не только разрыв связей в растворяемом
веществе, но и раз-рушение ассоциаций молекул рас-творителя. В образующемся рас-творе возникают новые
ассоциации, как из молекул растворителя, так и растворенного вещества (особенно при больших его концентрациях), а также ассоциации из обоих видов молекул.
Вода-важнейший полярный растворитель. Растворение в-ва в воде: 1) разрушение кристаллической решётки;
2) электролитическая диссоциация; 3) гидратация молекул или ионов твёрдого в-ва.
Растворы газообразных веществ: законы Генри, Дальтона. Растворимость газов в присутствии электролитов –
закон Сеченова.
Закон Генри: масса газов в растворе прямо пропорциальна парцеальному давлению газа над жидкостью.
m=k*р, р-парцеальное давление.
I закон Дальтона: относительное давление смеси газов, которые между собой не взаимодействуют равняется
смеси парциальных давлений всех её компонентов.
Р(отн)=р1+р2+р3...;
Закон Сеченова: растворимость газоа в жидкостях в присутствии электролитов понижается; происходит
высаливание газа.
7.Колигативные свойства разбавленных растворов. Диффузия. Относительное понижение давления
насыщенного пара растворителя над раствором (первый закон Рауля). Понижение температуры
замерзания и повышение температуры кипения растворов по сравнению с растворителем (второй закон
Рауля). Криометрия, эбулиометрия, их применение в медико-биологических исследованиях.
Колигативными называют св-ва растворов, зависящие от числа кинетических(подвижных) единиц системы.
Одно из важнейших свойств жидкостей и растворов (и вообще всех веществ) – давление насыщенного пара
вещества над поверхностью жидкости (или кристалла).
Давление пара над раствором отличается от давления пара над чистым веществом. Давление насыщенного
пара растворителя над раствором всегда ниже, чем над чистым растворителем
Для некоторых растворов выполняется следующая закономерность, называемая первым законом Рауля:
Парциальное давление насыщенного пара компонента раствора прямо пропорционально его мольной доле в
растворе, причем коэффициент пропорциональности равен давлению насыщенного пара над чистым
компонентом.
Поскольку сумма мольных долей всех компонентов раствора равна единице, для бинарного раствора,
состоящего из компонентов А и В легко получить следующее соотношение, также являющееся
формулировкой первого закона Рауля:
Относительное понижение давления пара растворителя над раствором равно мольной доле растворенного
вещества и не зависит от природы растворенного вещества.
Второй закон Рауля можно в наиболее общем виде сформулировать следующим образом: понижение
температуры замерзания и повышение температуры кипения разбавленного раствора нелетучего вещества
прямо пропорционально моляльной концентрации раствора и не зависит от природы растворенного
вещества.
Криометрия-совокупность методов определения молекулярной массы неэлектролитов, степени диссоциации
слабых электролитов и осмотического давления, основанных на измерении разности температур замерзания
чистого растворителя и растворов исследуемых веществ; используется, напр., для анализа биологических
жидкостей.
Эбулиометрия-метод измерения повышения температуры кипения р-ов.
Метод криометрии имеет широкое применение при исследовании растворов, представляющих собой по
меньшей мере двухкомпо-нентную систему и образующих три фазы: пар, жидкость, твердое вещество. Метод
криометрии используют для определения эффективной концентрации биологических, агрономических и
лекарственных сред ( кровь, молоко, клеточный сок, растворы для инъекций, почвенные растворы).
Экспериментальная задача криометрии заключается в том, чтобы сначала определить температуру
замерзания чистого растворителя - воды, затем ту же величину для двух растворов мочевины различной
концентрации. Из полученных данных необходимо вычислить молекулярный вес мочевины.
8.Осмос, осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа для разбавленных растворов электролитов и
неэлектролитов. Изотонический коэффициент. Поведение живой клетки в гипо-, гипер-, изотонических
растворах. Роль осмоса и осмотического давления в биологических системах. Осмотическое давление
крови, онкотическое давление крови.
Осмос-это система стремления к равенству концентраций растворённого в-ва.
Осмотическое давление разбавленного р-ра равно такому газовому давлению, которая имела бы
растворённое вещ-во, если бы при той же температуре находилась в газообразном состоянии и занимала бы
объём равный объёму р-ля.
Осмотическое давление-это внешнее давление на раствор, при котором устанавливается осмотическое
равновесие(через полупроницаемую мембрану) между р-ом и чистым растворителям.
Закон Вант-Гоффа для разбавленных растворов электролитов и неэлектролитов. Изотонический коэффициент.
Закон Ван-Гоффа: осмотическое давление, разбавленных р-ов неэлектролитов прямо пропорционально
молярной концентрации и абсолютной температуре р-ра и не зависит о его природы. п(пи)=с*К*Т, Куниверсальная газовая постоянная 8, 31.
Изотонический коэффициент-этоотношение между экспериментальным и теоритическим значением.
і=(дельта)t^э/(дельта)t^т
Поведение живой клетки в гипо-, гипер-, изотонических растворах. Плазмолиз, гемолиз.
Гипертонические-р-ры с более высоким осмотическим давлением.
Гипотанические-р-ры с меньшим осмотическим давлением.
Гемолиз - это нарушение эритроцитов ( красных кровяных телец ). В норме эритроциты живут 120 суток, при
гемолизе их жизнь снижается до 100...Обычно такая картина наблюдается у пожилых людей. Свертывание
крови- ферментативный процесс, в его участии принимает комплекс белков, находящихся в плазме.
Плазмолиз — сжатие протоплазмы растительной клетки и отделение ее пристеночного слоя от целлюлозной
клеточной оболочки. Плазмолиз происходит при погружении растительной клетки в гипертоническую среду,
осмотическое давление которой выше, чем у вакуолярного сока клетки. В этом случае клетка теряет воду и её
цитоплазма отделяется от стенок. Некоторые авторы полагают, что аналогичные явления имеют место и в
клетках животных, где роль полупроницаемой оболочки выполняет клеточная мембрана.
Роль осмоса и осмотического давления в биологических системах.Осмотическое давление крови,
онкотическое давление.
Роль осмотических явлений в различных физиологических про-цессах чрезвычайно велика. Постоянство
осмотического давления (изоосмия) тех или иных физиологических сред (плазма, внутри-клеточная жидкость,
моча и др.) представляет собой фундамен-тальное физико-химическое требование гомеостаза. Осмотическое
давление плазмы крови человека составляет около 8 атмосфер. Столь высокие значения осмотического
давления достигаются за счет суммарного эффекта раство-ренных в биосредах низкомолекулярных веществ и
ионов. В плаз-ме, в частности, наиболее значимым компонентом является хлорис-тый натрий. На долю
высокомолекулярных компонентов - белков - прихо-дится незначительная часть от общего давления,
называемая онкотическим давлением..Величина онкотического давления кро-ви, вызываемого альбуминами
и глобулинами, составляет только 0.03-0.04 атм. Стенка капилляров проницаема для воды и
низкомолекулярных веществ, но не для белков. На артериальном конце капилляра соле-вой раствор вместе с
питательными веществами переходит в меж-клеточное пространство. На венозном конце капилляра процесс
идет в обратном направлении, так как венозное давление ниже онкотического давления. В результате в кровь
переходят вещества, отдаваемые клетками. На клеточное осмотическое давление влияет обмен веществ. При
распаде больших молекул осмолярность повышается; при син-тезе - снижается. Осмотические
взаимоотношения ответственны за распределение воды в жидкостных пространствах организма.
9.Растворы электролитов. Электролиты в организме человека. Растворы слабых электролитов, теория
Аррениуса. Понятия о константе диссоциации и степени диссоциации. Закон разбавления Оствальда.
Теории кислот и оснований Аррениуса, Бренстеда –Лоури, Льюиса.
Электролиты – вещества, подвергающиеся в растворах или расплавах электролитической диссоциации и
проводящие электрический ток за счет движения электронов. К электролитам относятся вещества с ионной
или сильнополярной ковалентной связью.
Электролиты в нашем организме это соли и минералы, которые фактически присутствуют во всех жидкостях –
крови, поту, моче, и слезах. В нашем теле они могут носить как отрицательный, так и положительный заряды.
Все они жизненно важны для нормального функционирования нервной системы, кровеносной системы,
мышечной системы, кровяного давления, для восстановления и пищеварения. Также они помогают
контролировать количество воды в организме. Если Ваша диета состоит в основном из хлебов и мяса, то у Вас
будет наблюдаться недостаток электролитов. Нужно много пить воды.
Важными электролитами являются:Натрий,Калий,Хлорид,Кальций,Магнезий,Сульфаты,Бикарбонаты.
Растворы слабых электролитов, теория Аррениуса. Понятия о константе диссоциации и степени диссоциации.
Закон разбавления Оствальда.
Теория Аррениуса: процесс растворения или плавления электролитов сопровождается образованием
заряженных частиц, способных проводить электрический ток.
Константа равновесия, отвечающая диссоциации слабого электролита, называется константой диссоциации.
Электролитическая диссоциация-это распад вещ-ва на ионы под действием молекул растворителя.
L=n/N*100%. Степень и константа диссоциации слабых электронов L:
L=h(дис.)/h(общ.)*100%. В-ва с ионной связью-сильные электролиты, а с ковалентной связью-слабые
электролиты.
Закон разбавления Оствальда: при разбовление слабых электролитов их диссоциация увеличивается.
Активность. Ионная сила растворов сильных электролитов.
Активность-эфективная концентрация.
Ионная сила раствора — мера интенсивности электрического поля, создаваемого ионами в растворе.
Полусумма произведений из концентрации всех ионов в растворе на квадрат их заряда.
Теории кислот и оснований Аррениуса, Бренстеда –Лоури, Льюиса.
10.Диссоциация воды, ионное произведение воды. рН растворов. Водно-электролитный баланс в
организме человека. рН биологических жидкостей.
Вода как слабый электролит.
Чистая вода очень плохо проводит электрический ток, но все-таки имеет измеримую электропроводимость,
которая объясняется небольшой диссоциацией воды на ионы водорода и гидроксила:
Н2О = Н+ + ОНДействительно, при 22оС ее степень электролитической диссоциации равняется ( 1,8 *10-9, то есть
диссоциирует лишь одна из 555 000 000 молекул воды. Одной из причин такой незначительной диссоциации
воды является то, что диссоциация подавляется действием водородных связей, которые являются типичными
для воды. Диссоциацию воды можно записать в две стадии:
Н2О = Н+ +ОН- (эндотермический процесс)
Н+ +Н2О = Н3О+ (экзотермический процесс)
Или 2Н2О = Ы Н3О+ + ОН-)
Последняя запись реакции - это запись реакции автопротолиза. Одна молекула воды играет роль кислоты
(отщепляет протон), а вторая - основания (присоединяет протон). Гидратированный протон Н3О+, как мы уже
знаем называется ионом гидроксония образования при диссоциации воды катионов Н3О+ и анионов ОНсвидетельствует про амфотерную ее природу и называют такие электролиты - амфолитом. По величине
электропроводимости чистой воды можно вычислить концентрацию ионов водорода и ионов гидроксила в
воде. При 25оС их концентрация равняется 10-7 моль/л.
Применив закон действующих масс к реакции диссоциации воды будем иметь:
Для воды и разбавленных водных растворов при постоянной температуре произведение концентраций ионов
водорода и гидроксила есть величина постоянная.
Эта постоянная величина называется ионным
произведением воды. Численное значение ее можно выразитьтак:
К(н2о)= 10-7 *10-7 = 10-14
Величина КН2О является постоянной величиной при определенной температуре. Поскольку диссоциация
воды - эндотермический процесс, то нагревание воды смещает равновесие в сторону образования ионов
воды (гидроксония и гидроксила), которая вызывает увеличение величины ионного произведения воды или
константы воды и наоборот.
Водно-электролитный баланс в организме человека. рН биологических жидкостей.
Водно-солевой обмен — совокупность процессов поступления воды и солей (электролитов) в организм, их
всасывания, распределения во внутренних средах и выделения. Суточное потребление человеком воды
составляет около 2,5 л, из них около 1 л он получает с пищей. В организме человека 2/3 общего количества
воды приходится на внутриклеточную жидкость и 1/3 — на внеклеточную. Часть внеклеточной воды
находится в сосудистом русле (около 5% от массы тела), большая же часть внеклеточной воды находится вне
сосудистого русла, это межуточная (интерстициальная), или тканевая, жидкость (около 15% от массы тела).
Кроме того, различают свободную воду, воду, удерживаемую коллоидами в виде так называемой воды
набухания, т.е. связанную воду, и конституционную (внутримолекулярную) воду, входящую в состав молекул
белков, жиров и углеводов и освобождающуюся при их окислении. Разные ткани характеризуются различным
соотношением свободной, связанной и конституционной воды. За сутки почками выводится 1—1,4 л воды,
кишечником — около 0,2 л; с потом и испарением через кожу человек теряет около 0,5 л, с выдыхаемым
воздухом — около 0,4 л.
11.Буферные растворы, классификация буферных растворов. Механизм буферного действия. рН буферных
растворов. Уравнение Хендериксона-Хоссельбаха для буферных растворов кислотного и основного типов.
Буферными называют ра-ры, обладающие св-ом сохранять постоянство рН(кислотного показателя полезности
воды) приразбавлении и противодействовать изменению РН при добавлении умеренных кол-в сильной к-ты
или щёлочи.
По химическому составу буферные р-ры делят на такие группы:
а)Кислотные буферные р-ры(состоят из слабых электролитов и соли этой слабой кислоты и сильного
основания), например, ацетатный буферный р-р(CH3COOH+CH3COONa).
б)Основные буферные р-ры(состоят из слабого осн-я и соли этого слабого осн-я и сильной к-ты), например,
аммиачный буферный р-р (NH3*H2O+NH4Cl).
в)Белковые амфолитные буферные р-ры.
Механизм буферного действия. Способность некоторых растворов сохранять неизменной концентрацию
ионов водорода получила название буферного действия, которое является основным механизмом
протолитического гомеостаза. Буферные растворы - это смеси слабого основания или слабой кислоты и их
соли. В буферных растворах главными «действующими» компонентами являются донор и акцептор протонов,
согласно теории Брёнстеда, или донор и акцептор электронной пары, согласно теории Льюиса,
представляющие собой кислотно-основную пару.
рН буферных растворов. Уравнение Хендериксона-Хоссельбаха для буферных растворов кислотного и
основного типов.
Водородный показатель, pH — это мера активности(в случае разбавленных растворов совпадает с
концентрацией) ионов водорода в растворе, количественно выражающая его кислотность, вычисляется как
отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов, выраженной в молях на литр:
Зависимость громадного коли-чества химических, биохимических, природ-ных, технологических и многих
других про-цессов от величины рН стимулирует разви-тие теории и техники измерения этого по-казателя.
Уравнение Хендериксона-Хоссельбаха:
pH=pK+lg(Cсоли/Cкислоты);
pH=pK-lg(Cсоли/Cкислоты).
12.Буферные растворы. Буферная емкость. Буферные системы в организме человека, их роль в
поддержании гомеостаза рН. Буферные системы крови.
Буферная ёмкость.
Буферной ёмкостью (В) называют кол-во молей эквивалента сильной к-ты или сильного осн-я, которое
необходимо добавить к 1-му литру буферного р-ра, чтобы изменить значение его рН на единицу.
Вк-буферная ёмкост в ммоль/л.
Вк=С(1/Z к-ты)*V(к-ты)/V(буферного р-ра) дельта рН.
Буферные системы в организме человека, их роль в поддержании гомеостаза рН. Буферные системы крови.
Для обеспечения стационарного состояния у всех организмов – от морфологически самых простых до
наиболее сложных – выработались разнообразные анатомические, физиологические и поведенческие
приспособления, служащие одной цели – сохранению постоянства внутренней среды.
Это относительное динамическое постоянство внутренней среды (крови, лимфы, тканевой жидкости) и
устойчивость основных физиологических функций (кровообращения, дыхания, терморегуляции, обмена
веществ и т.д.) организма человека и животных называется гомеостазом.
Этот процесс осуществляется преимущественно деятельностью лёгких и почек за счёт дыхательной и
выделительной функции. В основе гомеостаза лежит сохранение кислотно-основного баланса.
При метаболизме в клетках образуются различные кислоты. Большинство из них затем выделяется клетками в
виде углекислого газа, который при помощи фермента карбоангидразы связывается в эритроцитах с
гемоглобином и переносится в лёгкие. В лёгких углекислый газ замещается кислородом и удаляется при
дыхании в окружающую среду. В обычных условиях в организме существует постоянный баланс между
образующимся и выдыхаемым углекислым газом, и поэтому накопления кислот в тканях не происходит.
В организме одновременно существует несколько различных буферных систем. В функциональном плане их
можно разделить на бикарбонатную и небикарбонатную. Небикарбонатная буферная система включает
гемоглобин, различные белки и фосфаты. Она наиболее активно действует в крови и внутри
клеток.Бикарбонат является ключевым компонентом главной буферной системы организма. Она состоит из
двух кислотно-основных частей, находящихся в динамическом равновесии: угольная кислота / бикарбонатный
ион и бикарбонатный ион / карбонатный ион.
Концентрация водородных ионов в крови, которая определяется как рН крови, является одним из параметров
гомеостаза, колебания в норме возможны в очень узких пределах от 7,35 до 7,45. Стоит отметить, что
смещение рН за указанные пределы приводит к развитию ацидоза (смещение в кислую сторону) или алколоза
(в щелочную сторону). Организм способен сохранять жизнедеятельность, если рН крови не выходит за
пределы 7,0-7,8. В отличие от крови, параметры кислотно-основного состояния для различных органов и
тканей колеблются в более широких пределах. Например, рН желудочного сока составляет в норме 2,0,
простаты – 4,5, а в остеобластах среда щелочная, и значение рН достигает отметки в 8,5.
Регуляция кислотно-основного состояния в крови осуществляется за счет специальных буферных систем,
которые реагируют на изменение рН достаточно быстро, посредством дыхательной системы и почек, а также
пищеварительного канала и кожи, через которые выводятся кислые и щелочные продукты. Для изменения рН
крови легким потребуется около 1-3 минут (за счет уменьшения или увеличения частоты дыхания и
выведения углекислого газа), а почкам – около 10-20 часов.
Таким образом, буферные системы крови являются наиболее быстро реагирующим механизмом регуляции
рН крови. К буферным системам относят белки плазмы крови, гемоглобиновый, бикарбонатный и фосфатный
буферы.
13.Основные понятия термодинамики: термодинамическая система, термодинамические параметры,
функции состояния. Классификация термодинамических систем.Понятия о внутренней энергии и
энтальпии. Первый закон термодинамики. Классификация термодинамических процессов.
Термодинамическая система — это процесс или среда, которая используется при анализе передачи энергии.
Системы, которые обмениваются с окружающей средой, вещ-ом и энергией называются открытыми. Если
обмен только энергией-закрытая система.
Изолированная система-не обменивается не с окружающей средой, не с обменом и энергией.
Температура и давленияе и объём являются параметрами системы. Они являются функцией состояние
системы.
Любая ТДС характеризуется параметрами: температура, давление, плотность, концентрация, мольный объем.
В любой ТДС обязательно протекают процессы, и они могут быть равновесными, неравновесными,
обратимыми и необратимыми.
Если в ТДС определенное свойство системы не будет изменяться во времени, т. е. оно будет одинаковым во
всех точках объема, то такие процессы – равновесные.
В неравновесных процессах свойство системы будет изменяться во времени без воздействия окружающей
среды.
Обратимые процессы – процессы, в которых система возвращается в первоначальное состояние.
Необратимые – когда система не возвращается в первоначальное состояние.
Функции могут зависеть от пути процесса. Функции, которые зависят от начального и конечного состояний
системы и не зависят от пути процесса, – функции состояния; внутренняя энергия, энтальпия, энтропия и
другие – полные дифференциалы.
Функции, которые зависят от начального и конечного состояний системы и зависят от пути процесса, не
являются функциями состояния и не являются полными дифференциалами Q, A.
Понятия о внутренней энергии
термодинамических процессов.
и
энтальпии.
Первый
закон
термодинамики.
Классификация
Внутренняя энергия (система тел) U– это энергия движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело.
Энтальпия(нагреваю) — это свойство вещества, указывающее количество энергии, которую можно
преобразовать в теплоту. дельта H. Изменение энтальпии характеризует изабарный процесс-постоянное
давление.
Классификация термодинамических процессов.
Эндо- и экзотермические процессы.
Эндотермические процессы сопровождаются поглощением энергии системой из окружающей среды.
Экзотермические процессы сопровождаются выделением энергии из системы в окружающую среду.
14.Тепловые эффекты химических реакций. Первый закон Гесса и следствия из него. Термодинамические
расчеты для энергетической характеристики биохимических процессов и оценки калорийности продуктов
питания.
Закон Гесса: тепловой эфект реакции не зависит от пути прохождения реакции, а только от начального и
конечного состояния.
1-ое следствие из закона Гесса: тепловой эффект прямой реакции равен тепловому эфект обратной реакции с
обратным знаком.
2-ое следствие-тесловой эффект циклического процесса равен нулю.
3-ое следствие-тепловой эффект реакции равен разности между суммой энтальпии продуктов и сумме
энтальпии исходных вещ-в.
аА+вВ→ сС+dD+Q
Любой самопроизвольный процесс протекает с уменьшением энергии системы. Теплота не может
самопроизвольно переходить от менее нагретого тела, к более нагретому.
15.Второй закон термодинамики. Понятие энтропии. Энтропия как мера неупорядоченности вселенной.
Термодинамические потенциалы. Энергия Гиббса, энергия Гельмгольца. Критерии направленности
процессов.Экзэргонические и эндэргонические процессы.
Второй закон термодинамики: все самопроизвольные процессы в природе идут с увеличением энтропии.
(Энтропия - мера хаотичности, неупорядоченности системы) .
Энтропия, или S-термодинамическая функция состояние системы, которая является мерой упорядочености
системы. Стандартная энтропия для простых в-в не равна нулю. Зависит от природы в-ва, от агрегатного
состояния в-ва, от температуры (с ростом, которой энтропия возрастает).
Термодинамическими потенциалами, или характеристическими функциями, называют термодинамические
функции, которые содержат в себе всю термодинамическую информацию о системе. Наибольшее значение
имеют четыре основных термодинамических потенциала: 1) внутренняя энергия U(S,V), 2) энтальпия H(S,p) = U
+ pV, 3) энергия Гельмгольца F(T,V) = U - TS, 4) энергия Гиббса G(T,p) = H - TS = F + pV.
Самопроизвольно протекающие при данных условиях реакции называются экзергоническими; реакции,
которые могут протекать только при оказании постоянного воздействия извне называютсяэндергоническими.
Направление химической реакции определяется значением ΔG. Если эта величина отрицательна, то реакция
протекает самопроизвольно и сопровождается уменьшением свободной энергии. Такие реакции
называютэкзергоническими. Если при этом абсолютное значение ΔG велико, то реакция идёт практически до
конца, и её можно рассматривать как необратимую.
Если ΔG положительно, то реакция будет протекать только при поступлении свободной энергии извне; такие
реакции называют эндергоническими
16.Основные понятия химической кинетики. Скорость химической реакции, факторы ее определяющие.
Константа скорости химической реакции. Понятие о порядке реакции. Кинетические уравнения реакций
нулевого, первого и второго порядков.
Химическая кинетика-это раздел химии, который изучает механизмы и скорости протекания химических
реакций.
Процессы протекающие быстро называются лабильными.
Процессы протекающие медленно называются инертными.
Факторы, которые влияют на скорость гомогенной реакции (все реагенты находятся в 1-ой фазе, напр. в
растворе): 1)природа реагентов; 2) концентрация реагентов; 3)температура;4)катализатор. Введение
катализатора в системе приводит к снижению энергии активации. Всё это гомогенные реакции.
Факторы влияющие на скорость гетерогенной реакции (реагенты находящиеся в разных фазах, напр. ж. и тв.):
1)природа реагирующих в-в; 2)температура; 3)скорость диффузий молекул; 4)величина поверхности раздела
фаз; 5)катализатор.
Кинетические уравнения. Константа скорости химической реакции. Понятие о порядке реакции. Кинетические
уравнения реакций нулевого, первого и второго порядков.
Уравнение Аррениуса: К=А*е-Е/(RT), где А-постоянная, не зависящая от температуры, е=2,71828, Е-энергия
активации, R=8,314 Дж(К*моль)-газовая постоянная.
Константа скорости увеличивается с увеличение температуры и уменьшением энергии активации.
Для реакций нулевого порядка кинетическое уравнение имеет следующий вид:
Скорость реакции нулевого порядка постоянна во времени и не зависит от концентраций реагирующих
веществ; это характерно для многих гетерогенных (идущих на поверхности раздела фаз) реакций в том случае,
когда скорость диффузии реагентов к поверхности меньше скорости их химического превращения.
17.Зависимость скорости химической реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа. Температурный
коэффициент химических и биохимических процессов. Понятие об энергии активации
Првило Вант-Гоффа: при повышении температуры на каждые 10 °C скорость большинства реакции возрастает
в 2-4 раза, а при понижении температуры на 10 °C скорость реакции во столько же раз уменьшается.
Столкновение приводящие к химическим реакциям называются активными.
Сильное изменение скорости реакции с изменением температуры объясняет теория активации. Согласно этой
теории в хими-ческое взаимодействие вступают только активные молеку-лы (частицы), обладающие
энергией, достаточной для осущест-вления данной реакции. Неактивные частицы можно сделать активными,
если сообщить им необходимую дополнительную энергию, - этот процесс называется активацией. Один из
способов активации - увели-чение температуры: при повышении температуры число активных частиц сильно
возрастает, благодаря чему резко увеличивается ско-рость.
Энергия, которую надо сообщить молекулам (частицам) реагирующих веществ, чтобы превратить их в
активные, называется энергией активации.
Её определяют опытным путем, обозначают буквой Еa и обычно выражают в кДж/моль. Так, например, для
соединения водорода и иода (Н2 + I2 = 2НI) Еа = 167,4 кДж/моль, а для распада иодоводорода (2НI = Н2 + I2)
Еа = 186,2 кДж/моль.
Энергия активации Еa зависит от природы реагирующих веществ и служит характеристикой каждой реакции.
18.Обратимые и необратимые реакции. Константа равновесия. Принцип Ле-Шателье.
Все химические реакции можно разбить на две группы: необратимые и обратимые реакции. Химические
реакции, в результате которых исходные вещества практически полностью превращаются в конечные
продукты, называются необратимыми.(К>10^6)
К ним откосятся как гетерогенные, так и гомогенные реакции. Например, реакции горения простых веществ —
фосфора, угля, железа и сложных — метана СН4, сероуглерода СS2.
Обратимые реакции протекают не до конца - при обратимой реакции ни одно из реагирующих в-в не
израсходуется полностью.(К<10^6). Это различие связано с тем, что не обратимая реакция может протикать
только в одном направлении. Обратимая реакция может протекать как в прямом, так и в обратных
направлениях.
Константа равновесия-это мера протекания прямой реакции. к=0-прямая реакция не идёт; к>1-равновесие
сдвинуто вправо, смещено в сторону продуктов; к<1-равновесие сдвинуто влево, смещено в сторону
реагентов.
Принцип Ле-Шателье-если на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, осуществляется
воздействие (изменяется температура, давление или концентрация в-в), то в первую очередь происходит та
реакция, которая уменьшает это воздействие.
19.Поверхностные явления. Поверхностное натяжение жидкостей. Поверхностно-активные и поверхностнонеактивные вещества. Правило Дюкло-Траубе. Сорбционные процессы: адсорбция, абсорбция,
хемосорбция.
Пове́рхностные явле́ния — совокупность явлений, обусловленных особыми свойствами тонких слоёв
вещества на границе соприкосновения фаз.
Правило Дюкло-Траубе: в гомонологическом ряду карбоновых к-т, спиртов и амминов (NH3) при увеличение
длины углеводной цепи на СН2-группу поверхностная активности увеличивается в 3-3,5 раза.
Поверхностно-активные вещества (ПАВ) — химические соединения, которые, концентрируясь на поверхности
раздела фаз, вызывают снижение поверхностного натяжения. Уменьшают поверхностное натяжение воды.
Примеры: карбоновые к-ты, спирты, аммины.
Поверхностно-неактивные вещества (ПНВ)-в-ва, которые не влияют на поверхностное натяжение.
Сорбционные процессы: адсорбция, абсорбция, хемосорбция.
Адсорбция-поглощение поверхностью сорбента.
Абсорбция-поглощение пов-стью сорбента.
Хемосорбция-сорбция с химическим взаим-вием.
20.Адсорбция на поверхности раздела жидкость-газ и жидкость-жидкость. Уравнение Гиббса. Ориентация
молекул в поверхностном слое. Представления о структуре биологических мембран.
Адсорбция-поглощение газов, паров и жидкостей поверхностным слоем твёрдого тела(адсорбента) или
жидкостью.
Представления о структуре биологических мембран. Мембраны биологические — функционально активные
поверхностные структуры толщиной в несколько молекулярных слоев, ограничивающие цитоплазму и
большинство органелл клетки, а также образующие единую внутриклеточную систему канальцев, складок,
замкнутых областей.
Биологические мембраны имеются во всех клетках. Их значение определяется важностью функций, которые
они выполняют в процессе нормальной жизнедеятельности, а также многообразием заболеваний и
патологических состояний, возникающих при различных нарушениях мембранных функций и проявляющихся
практически на всех уровнях организации — от клетки и субклеточных систем до тканей, органов и организма
в целом.
Химический состав и строение биологических мембран. Состав биологических мембран зависит от их типа и
функций, однако основными составляющими являются липиды и белки, а также углеводы (небольшая, но
чрезвычайно важная часть) и вода (более 20% общего веса).
21.Адсорбция на поверхности раздела твердое вещество-газ. Факторы, определяющие адсорбцию на
поверхности твердого тела. Уравнение Ленгмюра. Физическая и химическая адсорбция.
Адсорбция на границе твердое тело – газ.
При адсорбции газов на твердых телах описание взаимодействия молекул адсорбата и адсорбента
представляет собой весьма сложную задачу, поскольку характер их взаимодействия, определяющий характер
адсорбции, может быть различным. Поэтому обычно задачу упрощают, рассматривая два крайних случая,
когда адсорбция вызывается физическими или химическими силами – соответственно физическую и
химическую адсорбцию.
Физическая адсорбция возникает за счет ван-дер-ваальсовых взаимодействий. Она характеризуется
обратимостью и уменьшением адсорбции при повышении температуры, т.е. экзотермичностью, причем
тепловой эффект физической адсорбции обычно близок к теплоте сжижения адсорбата (10 – 80 кДж/моль).
Таковой является, например, адсорбция инертных газов на угле.
Химическая адсорбция (хемосорбция) осуществляется путем химического взаимодействия молекул
адсорбента и адсорбата. Хемосорбция обычно необратима; химическая адсорбция, в отличие от физической,
является локализованной, т.е. молекулы адсорбата не могут перемещаться по поверхности адсорбента. Так
как хемосорбция является химическим процессом, требующим энергии активации порядка 40 – 120
кДж/моль, повышение температуры способствует её протеканию. Примером химической адсорбции является
адсорбция кислорода на вольфраме или серебре при высоких температурах
Теория мономолекулярной адсорбции Ленгмюра.
Теория мономолекулярной адсорбции, которую разработал американский химик И. Ленгмюр, основывается
на следующих положениях.
1) Адсорбция является локализованной и вызывается силами, близкими к химическим.
2) Адсорбция происходит не на всей поверхности адсорбента, а на активных центрах, которыми являются
выступы либо впадины на поверхности адсорбента, характеризующиеся наличием т.н. свободных
валентностей. Активные центры считаются независимыми (т.е. один активный центр не влияет на
адсорбционную способность других), и тождественными.
3) Каждый активный центр способен взаимодействовать только с одной молекулой адсорбата; в результате
на поверхности может образоваться только один слой адсорбированных молекул.
4) Процесс адсорбции является обратимым и равновесным – адсорбированная молекула удерживается
активным центром некоторое время, после чего десорбируется; т.о., через некоторое время между
процессами адсорбции и десорбции устанавливается динамическое равновесие..(уравнения в тетраде)
22.Адсорбция на поверхности раздела твердое вещество-жидкость. Молекулярная адсорбция. Ионная
адсорбция: селективная и ионообменная. Правило Паннета-Фаянса. Физико-химические основы
адсорбционной терапии (гемосорбция, плазмосорбция, энтеросорбция, аппликационная терапия).
Поверхностные явления на подвижных границах раздела фаз.
Поверхностное натяжение жидкости – это основная термодинамическая характеристика поверхностного слоя
жидкости на границе с газовой фазой или другой жидкостью.
Поверхностное натяжение зависит от природы жидкости, температуры, природы и концентрации
растворенных веществ.
Поверхностное натяжение возрастает с увеличением сил взаимодействия между частицами жидкости.
Поверхностное натяжение на границе жидкость – газ колеблется в широких пределах от 1 мДж/м2 для
сжиженных инертных газов до нескольких тысяч – для расплавов тугоплавких веществ.
Поверхностное натяжение уменьшается с ростом температуры вследствие уменьшения сил взаимодействия
между молекулами жидкости.
Поверхностное натяжение на границе жидкость – газ уменьшается при увеличении давления вследствие
увеличения концентрации молекул газа над поверхностью жидкости.
Растворенные вещества могут повышать, понижать и практически не влиять на поверхностное натяжение
растворителя.
Способность растворенных
поверхностной активностью.
веществ
изменять
поверхностное
натяжение
растворителя
называется
Ионная адсорбция — адсорбция из растворов сильных электролитов. В этом случае растворенное вещество
адсорбируется в виде ионов.
АДСОРБЦИЯ СЕЛЕКТИВНАЯ (ИЗБИРАТЕЛЬНАЯ) — процесс, основанный на неодинаковой способности
отдельных компонентов газовой или жидкой смеси поглощаться из данного растворителя данным
адсорбентом.
Ионообменная адсорбция — это процесс, при котором твердый адсорбент обменивает свои ионы на ионы
того же знака из жидкого раствора.
Правило-Панета Фаянса(правило фаянса)
Гемосорбция - метод лечения, основанный на удалении из крови токсических веществ при прохождении ее
через колонку с активированным углем или массообменники, имеющие фильтры.
Плазмосорбция - метод эфферентной терапии (экстракорпоральной детоксикации, гравитационной хирургии
крови), направленный на удаление из плазмы крови различных токсических продуктов путем контакта
плазмы с сорбентом вне организма.
Энтеросорбция – это современный и очень эффективный метод очищения всего организма от вредных
веществ, путем “пропускания” препаратов - энтеросорбентов через желудочно – кишечный тракт.
Аппликационная терапия. Одним из наиболее широко встречающихся методов локальной терапии является
аппликационное применение лекарственных препаратов, что обусловлено простотой, безболезненностью
процедур, при которых не повреждаются кожные покровы.
23.Дисперсные системы. Классификация дисперсных систем по степени дисперсности. Коллоидное
состояние. Лиофильные и лиофобные коллоидные системы.
Дисперсные системы-это микрогетерогенные системы состоящие из 2-х или более компонентов, первый
компонент называется дисперсной средой, а второй компонент называется дисперсной фазой-распределение
в объёме дисперсной среды в виде отдельных частиц.
КЛАССИФИКАЦИЯ ПО СТЕПЕНИ ДИСПЕРСНОСТИ
Свободнодисперсные:
1) ультрамикрогетерогенные: 10 -7см. а 10 -5см. (от 1 до 100 мкм) – истинно-коллоидные – (т/т);
2) микрогетерогенные: 10 -5см. а 10 -3см. (от 0,1 до 10 мкм) т/ж, ж/ж, г/ж, т/г.
3) грубодисперсные: а > 10 -3см; т/г.
Связнодисперсные системы:
1) микропористые: поры до 2 мм;
2) переходнопористые: от 2 до 200 мм;
3) макропористые: выше 200 мм.
Коллоидное состояние вещества - это такое состояние, в котором вещество находится в высокодисперсном
(сильно раздробленном) виде, отдельные его частицы являются не молекулами, а агрегатами, состоящими из
множества молекул.
Лиофобными называют системы, частицы дисперсной фазы которых не взаимодействуют с дисперсионной
средой, не сольватируются и не растворяются в ней. К лиофобным системам относятся золи драгоценных
металлов, золи металлоидов (серы, селена, теллура), дисперсии полимеров в воде (например, полистирола,
фторолона), золи сульфидов мышьяка, сурьмы, кадмия, ртути, золи гидроксидов железа, алюминия и т.д.
Лиофильные- это системы, частицы дисперсной фазы которых интенсивно взаимодействуют с дисперсионной
средой. Примеры:р-ры многих высокомолекулярных соединений(белки, нуклеиновые к-ты, крахмал) р-р
целлюлозы в ацетоне.
24.Методы получения лиофобных коллоидов: методы диспергирования и конденсации. Методы очистки
золей:
фильтрация,
ультрафильтрация,
ультрацентрифугирование.
Диализ,
электродиализ,
компенсационный диализ. Гемодиализ, аппарат ”искусственная почка”.
Методы диспергирования практически осуществляются путем механического измельчения, дробления,
истирания на дробилках, жерновах, шаровых мельницах и др.; такие методы широко применяются в
производстве фармацевтических препаратов, минеральных красок, графита, цементов.
ДИСПЕРГИРОВАНИЕ (от лат. dispergo - рассеиваю, рассыпаю), тонкое измельчение твердого тела или
жидкости, в результате к-рого образуются дисперсные системы: порошки, суспензии, эмульсии, аэрозоли.
Коллоидные растворы можно получать также и методом химической конденсации, основанном на
проведении химических реакций, сопровождающихся образованием нерастворимых или малорастворимых
веществ. Для этой цели используются различные типы реакций – разложения, гидролиза, окислительновосстановительные и т.д. Так, красный золь золота получают восстановлением натриевой соли золотой
кислоты формальдегидом: NaAuO2 + HCOH + Na2CO3 ––> Au + HCOONa + H2O.
Методы очистки золей.
Ультрафильтрация-это фильтрация коллоидных р-а через мембрану при повышенном внешнеем давлений
или под вакуумом. Ультрафильтрация — это способ очистки воды, одновременная безреагентная
дезинфекция и осветление воды.
Фильтрование (фильтрация) — это отделение жидкости или газа от взвешенных в них твердых частиц в
процессе пропускания их через пористые материалы, называемые фильтрами.
УЛЬТРАЦЕНТРИФУГИРОВАНИЕ, метод разделения и исследования частиц размером менее 100 нм
(коллоидные системы, молекулы белков, неуклеиновых к-т, синтетич. полимеров) под действием
центробежных сил. Используется для отделение алазмы крови, для отделении отдельных клеточных
элементов, для очистки колоидных систем, от грубодисперсных систем.(суспензии, аэрозоли, эмульсии).
Диализ - искусственное очищение крови и других жидкостей человеческого тела от скопившихся шлаков,
когда органы самого человека неспособны нормально выполнять эти функции. Обычно кровь фильтруется в
почках, которые задерживают полезные вещества, а вредные выделяют с мочой. При заболеваниях почек,
когда одна или обе почки не функционируют, больному необходим диализ. Существуют два метода диализа.
Первый - очищение крови через брюшину (перитониальный) в самом теле, второй - подключение к
искусственной почке.
Электродиализ — это метод очистки жидких дисперсных систем (коллоидных растворов, суспензий и др., а
также растворов высокомолекулярных веществ, например белков) от примесей низкомолекулярных веществ,
растворенных в дисперсионной среде. Электродиализ основан на ускорении диффузии ионов через
мембрану под действием достоянного электрического поля.
Компенсационный диализ и вивидиализ - методы, разработанные для исследования биологических
жидкостей, представляющих собой коллоидные системы. Принцип метода компенсационного диализа
состоит в том, что в диализаторе вместо чистого растворителя используют растворы опре-деляемых
низкомолекулярных веществ различной концентрации. Напри-мер, для определения свободного, не
связанного с белками, сахара крови проводят ее диализ против изотонического солевого раствора,
содержащего различные концентрации сахара. В том растворе, где концентрация сахара равна концентрации
свободного сахара в сыво-ротке крови, в ходе диализа концентрация сахара не изменяется. Этот метод
позволил выявить присутствие в крови глюкозы и мочевины в свободном состоянии.
Гемодиализ – внепочечное очищение крови. Аппарат «искусственная почка» фильтрует кровь через особую
мембрану, очищает ее от воды и токсичных продуктов жизнедеятельности организма. Он работает вместо
почек, когда те не в состоянии выполнять свои функции.
Гемодиализ необходим людям с острой почечной недостаточностью, отравлением лекарственными
средствами, спиртами, ядами. Но больше всего в гемодиализе нуждаются люди с хронической почечной
недостаточностью. Аппарат берет на себя функции неработающих почек, что позволяет продлить жизнь таких
больных на 15-25 лет.
Аппарат для гемодиализа отфильтровывает из крови токсины, мочевину, избавляет от лишней жидкости,
нормализует электролитный баланс, артериальное давление и восстанавливает кислотно-щелочное
равновесие.
Искусственная почка — аппарат для временного замещения выделительной функции почек.
25.Свойства дисперсных систем: молекулярно кинетические (броуновское движение, диффузия,
колигативные свойства), оптические свойства (эффект Тиндаля) Электро-кинетические свойства
коллоидных систем. Электроосмос и электрофорез. Их применение в медико-биологических
исследованиях.
БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ (брауновское движение) - беспорядочное движение малых частиц, взвешенных в
жидкости или газе, происходящее под действием ударов молекул окружающей среды. Исследовано в 1827 P.
Броуном (Браун; R. Brown), к-рый наблюдал в микроскоп движение цветочной пыльцы, взвешенной в воде.
Наблюдаемые частицы (броуновские) размером ~1 мкм и менее совершают неупорядоченные независимые
движения, описывая сложные зигзагообразные траектории. Интенсивность Б. д. не зависит от времени, но
возрастает с ростом темп-ры среды, уменьшением её вязкости и размеров частиц (независимо от их хим.
природы).
ДИФФУЗИЯ (от лат. diflusio - распространение, растекание, рассеивание), перенос частиц разной природы,
обусловленный хаотич. тепловым движением молекул (атомов) в одно-или многокомпонентных газовых либо
конденсир. средах.
Коллигативные свойства – это свойства растворов, зависящие от числа частиц растворенного вещества. К
коллигативным свойствам растворов относят:1) понижение давления насыщенного пара растворителя над
раствором,2) понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения растворов по
сравнению с температурами замерзания и кипения чистых растворителей.3) осмотическое давление.
1 закон Рауля. Давление насыщенного пара растворителя над раствором пропорционально мольной доле
растворителя.
,где Р – давления насыщенного пара растворителя над раствором, Па;
Р0 – давления насыщенного пара над растворителем, Па;
c(р-ля) – мольная доля растворителя;
n(раств. в-ва) – количество растворенного вещества, моль;
n(р-ля) – количество вещества растворителя, моль.
2 закон Рауля. Понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения растворов по
сравнению с таковыми для чистого растворителя пропорциональны моляльной концентрации растворенного
вещества:
где Dtкип – повышение температуры кипения раствора, °С;
Dtзам – понижение температуры замерзания раствора, °С;
Кэ – эбуллиоскопическая константы растворителя, (кгЧ°С)/моль;
Кк – криоскопическая константы растворителя, (кгЧ°С)/моль;
b – моляльная концентрация, моль/кг;
n(раств. в-ва) – количество растворенного вещества, моль;
m(р-ля) – масса растворителя, кг;
m(раств. в-ва) – масса растворенного вещества, г;
М(раств. в-ва) – молярная масса растворенного вещества, г/моль.
Закон Вант-Гоффа. Осмотическое давление раствора равно газовому давлению, которое производило бы
растворенное вещество, находясь в газообразном состоянии и занимая объем, равный объему раствора.
где Росм – осмотическое давление, кПа;
с – молярная концентрация растворенного вещества, моль/л;
R – универсальная газовая постоянная, 8,314 Дж/(мольЧК);
Т – абсолютная температура, К;
V(р-ра) – объем раствора, л.
ТИНДАЛЯ ЭФФЕКТ -свечение оптически неоднородной среды вследствие рассеяния проходящего через неё
света. арактерен для коллоидных систем (напр., гидрозолей, табачного дыма) с низкой концентрацией частиц
дисперсной фазы, имеющих показатель преломления, отличный от показателя преломления дисперсионной
среды.
Электро-кинетические свойства коллоидных систем относится электроосмос и электрофорез.
Электроосмос – перемещение дисперсионной среды относительно неподвижной дисперсной фазы
(капиллярно-пористых материалов, диафрагм) по действием внешнего электрического поля в сторону одного
из электродов. Электроосмос-это движение частиц дисперсной срды во внешнем электрическом поле.
Электроосмос используется, например, для обезвоживания древесины, грунта, продуктов питания.Все
электрокинетические явления связаны с относительным перемещением дисперсной фазы или дисперсионной
среды, осуществляемой по границе скольжения. Их интенсивность определяют значением дзета-потенциала.
Поэтому данную величину используют для оценки электрокинетических явлений.
Электрофорез — это процесс направленного движения частиц, диспергированных в жидкости в постоянном
электрическом поле. Электрофорез-движение частиц дисперсной фазы во внешнем электрическом поле.
Электрофорез используют для получения новых материалов, нанесения покрытий, очистки веществ от
примесей. В медицине электрофорез используют для введения лекарств. На кожу пациента накладывают
тампон, смоченный раствором лекарственного препарата, а сверху электроды, к которым приложен
безопасный для организма ток.
26.Понятие о лиофобных золях. Мицелярная теория строения лиофобных золей.
Лиофобными называют системы, частицы дисперсной фазы которых не взаимодействуют с дисперсионной
средой, не сольватируются и не растворяются в ней.
К лиофобным системам относятся золи драгоценных металлов, золи металлоидов (серы, селена, теллура),
дисперсии полимеров в воде (например, полистирола, фторолона), золи сульфидов мышьяка, сурьмы,
кадмия, ртути, золи гидроксидов железа, алюминия и т.д. Эти системы характеризуются, так называемой,
кинетической устойчивостью и агрегативной неустойчивостью и требуют стабилизации. К лиофильным
коллоидным системам Фрейндлих отнес растворы, образующиеся при растворении природных или
синтетических ВМС. Таковы растворы белков, крахмала, пектинов, камедей, эфиров целлюлозы и
разнообразных смол, как природных так и синтетических.
Всякий лиофобный (гидрофобный) коллоидный раствор состоит из двух частей: мицелл и интермицеллярной
жидко-сти. Мицеллы — это отдельные коллоидные частицы, которые в совокупности составляют дисперсную
фазу золя, а интермицеллярная жидкость — это дисперсионная среда того же золя, включающая помимо
растворителя все другие растворенные в нем вещества (электролиты и неэлектролиты), которые не входят в
состав мицелл.
Коллоидная мицелла имеет значительно более сложное строение, чем обычные молекулы. В ней различают
две основные части: внутреннюю — нейтральную, обычно называемую ядром, и внешнюю — ионогенную, в
свою очередь состоящую из двух слоев (двух ионных сфер).
Ядро составляет основную массу коллоидной мицеллы и представляет собой комплекс, состоящий из атомов
(в случае гидрозолей металлов или неметаллов) или нейтральных молекул [в золях гидроксида железа (III)
или иодида серебра]. Общее число входящих в состав ядра атомов или молекул огромно (от нескольких сот
до миллионов) и зависит от степени дисперсности золя и от размеров самих атомов или молекул.
В процессе образования гидрофобного золя рост ядра в той или иной стадии может быть приостановлен
созданием так называемого адсорбционного слоя из ионов стабилизатора. Ионная сфера вокруг ядра
коллоидной мицеллы состоит из двух слоев (или двух сфер)— адсорбционного и диффузного.
Адсорбционный слой слагается из слоя потенциалопределяющих ионов, адсорбированных на поверхности
ядра и сообщающих ему свой заряд, и части противоионов, проникших за плоскость скольжения и наиболее
прочно связанных электростатическими силами притяжения. Вместе с ядром эта ионная атмосфера образует
как бы отдельный гигантских размеров многозарядный ион — катион или анион, называемый гранулой.
Диффузный слой, расположенный за плоскостью скольжения, в отличие от адсорбционного не имеет в
дисперсионной фазе резко очерченной границы. Этот слой состоит из противоионов, общее число которых
равняется в среднем разности между всем числом потенциалопределяющих ионов и числом противоионов,
находящихся в адсорбционном слое.
Гранула вместе с диффузным слоем противоионов составляет коллоидную частицу — мицеллу. Мицелла
всегда электронейтральна. Необходимо отметить, что противоионами могут служить любые ноны тех
электролитов, которые участвуют в реакциях при образовании данного золя или же присутствуют как
посторонние примеси. Для примера рассмотрим получение гидрозоля иодида серебра методом
конденсации. Оно основано на химической реакции
Согласно теории строения коллоидной мицеллы ядро в данном случае будет состоять из нейтральных
молекул AgI. В зависимости от относительной концентрации реагирующих веществ может быть три случая.
1. Концентрация нитрата серебра больше концентрации иодида калия. При этом в системе, помимо
нерастворимого комплекса Agl, имеются ионы Ag+, K+ и NO3-. В процессе роста ядра коллоидной мицеллы
достраивание решетки AgI идет только за счет ионов Ag+, которые прочно входят в его структуру, сообщают
ему электрический заряд и потому называются потенциалопределяющими. Полученный в результате
адсорбции ионов Ag+ электрический заряд определяет термодинамический потенциал.
Положительно заряженное ядро притягивает оставшиеся в растворе противоионы NО3-. Часть противоионов
при этом входит в состав адсорбционного слоя, оставшаяся часть — в
На строение мицеллы влияют электролиты.
27.Устойчивость коллоидных систем. Агрегационная и седиментационная устойчивость. Коагуляция.
Коагуляция под действием сильных электролитов. Порог коагуляции. Правила Шульца-Гарди. Коллоидная
защита.
Устойчивость коллоидных систем-это способности системы сохранять неизменные размеры частиц
дисперсной фазы и их равномерное распределение в дисперсионной среде.
Коллоидные системы могут существовать длительное время, устойчивы с дисперсных систем делятся на 2
вида: кинетическую(седиментационная-осаждение) и агрегатную.
Кинетическая определяется способностью системы противодействовать оседанию.
Агрегативность-это способность сохранять неизменную первоначальный размер частиц.
КОАГУЛЯЦИЯ (от лат. coagulatio—створаживание), характерный для коллоидных растворов (золей) процесс,
заключающийся либо в выпадении дисперсной фазы в осадок либо в застывании всего коллоидного раствора
в студень— гель. В обоих случаях имеет место слияние отдельных мельчайших частиц дисперсной фазы, их
укрупнение, или агрегация.
Коагуляция под действием сильных электролитов.
Коллоидные растворы очень чувствительны к присутствию посторонних электролитов и коагуляция может
быть вызвана даже присутствием малых их количеств. Например, коагуляция наступает очень быстро,
практически сразу же после образования золя, если он был получен в плохо вымытой посуде, сохранившей
следы солей, содержащихся в водопроводной воде. Однако в присутствии каких-то определённых очень
малых количеств электролита-ко-а-гулятора коллоидные растворы способны сохранять агрегативную
устойчивость. Наименьшая концентрация электролита, вызывающая явную коагуляцию коллоидного
раствора, называется порогом коагуляции . Экспериментально порог коагуляции может быть определён
постепенным (например, из бюретки) добавлением к исследуемому золю раствора электролита-коагу-ля-тора. Другой способ определения  - приготовление серии растворов электролита с равномерно
увеличивающейся концентрацией с последующим добавлением к ним одинаковых объёмов золя.
Наступление коагуляции может отмечаться визуально или с помощью приборов. Чаще всего для этих целей
используются оптические методы. В любом случае порог коагуляции может быть вычислен по формуле
Порог коагуляции обычно измеряется в моль/л или в ммоль/л. При этом следует помнить, что физический
смысл этой размерности – количество электролита (моль или ммоль), способное вызвать коагуляцию 1 литра
коллоидного раствора.
Кроме порога коагуляции в коллоидной химии используется и обратная ему величина – коагулирующая
способность Р:
Размерность Р – л/моль или л/ммоль, что по физическому смыслу соответствует объёму золя, который может
быть скоагулирован 1 молем (или миллимолем) электролита.
Порог коагуляции, а значит, и коагулирующая способность являются приблизительными характеристиками,
так как зависят от очень многих факторов – от скорости прибавления электролита-коагулятора, от способа
приготовления золя, от метода регистрации, от времени между добавлением электролита и моментом
фиксирования явной коагуляции, от температуры и др.
Правило шульце-гарди. Коагулирующий ион имеет заряд, протиоположный коллоидной частицы, и чем он
больше, тем больше его коагулирующее действие.
28)Классификация высокомолекулярных соединений. Сравнительная характеристика растворов ВМС,
коллоидных и истинных растворов. Основные классы биополимеров: белки, нуклеиновые кислоты,
полисахариды. Глобулярная и фибриллярная структура белков. Изоэлектрическое состояние.
Изоэлектрическая точка белка. Электрофорез.
ВМС-это соединение молекулярной массы, которая преваешт 1000 углеродные единиц массы или а.е.м. и
макромолекулы, которые построены из большого числа повторяющихся мономерных звеньев или
молекулярных группировок.
ВМС обладают свойствами не только истинных растворов (само-произвольность образования раствора, его
термодинамиче-ская устойчивость, молекулярная дисперсность, гомоген-ность), но и свойствами коллоидных
растворов (неспособ-ность молекул полимера проникать через полупроницаемую мембрану, низкое
осмотическое давление, малые скорости диффузии молекул, светорассеяние).
Коллоидные растворы
Как уже отмечалось, нерастворимых веществ нет. Даже твёрдые вещества, которые, вроде бы, являются
нерастворимыми, - тоже частично растворяются, при этом образуя мельчайшие частицы в растворителе
мицеллы. Эти частицы проходят через фильтр. Они настолько мелкие и лёгкие, что не выпадают в осадок.
Такие частицы (мицеллы) называют коллоидными. А растворы - коллоидные растворы.
Коллоидные частицы можно рассмотреть в растворе с помощью пучка света - лучи отражаются и
преломляются, и тогда коллоидные частицы становятся видны невооружённым глазом. (Такое явление
называют эффектом Тиндаля).
В коллоидных растворах частицы имеют размер от 0,1...0,001 мкм (микрон).
Ещё одно распространённое название коллоидных растворов - золи. При длительном хранении золи
переходят в гель (структура геля отличается от золи положением частиц (мицелл) - в гелях они
сгруппированы).
Но если гель нагреть, то он снова перейдёт в золь.
Суспензия
Золи, которые переходят в гель, но при этом обратное превращение исключается - называют суспензиями.
Если из геля снова получается золь - то это уже эмульсия.
Примерами коллоидного раствора могут быть молоко, клей, чернила, майонез, эмульсия фотоплёнок
(раствор серебра). Облака - это тоже коллоидные растворы, где воздух - растворитель, а капли воды коллоидные частицы.
Если насыпать в воду песок и взболтать, то песок очень быстро отделится от воды и окажется на дне ёмкости.
Если перемешать пыль с водой, то тоже выпадет осадок, но гораздо медленнее. В таких случаях нельзя
говорить о растворе, так как частицырастворяемого вещества видны невооруженным глазом или с помощью
лупы, или микроскопа. Эта смесь является гетерогенной. Смеси такого типа, в которых компоненты можно
отделить друг от друга путём простой фильтрации, также называют суспензиями.
Истинные растворы – это однофазные дисперсные системы, они характеризуются большой прочностью связи
между дисперсной фазой и дисперсионной средой. Истинный раствор сохраняет гомогенность
неопределенно долгое время. Истинные растворы всегда прозрачны. Частицы истинного раствора не видны
даже в электронный микроскоп. Истинные растворы хорошо диффундируют.
Компонент, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора, называют
растворителем (дисперсионная среда), а другой компонент – растворенным веществом (дисперсная фаза).
При одинаковом агрегатном состоянии компонентов растворителем считается компонент, количество
которого в растворе преобладает.
В растворах электролитов вне зависимости от соотношения компонентов электролиты рассматриваются как
растворенные вещества.
Истинные растворы подразделяются:
· по типу растворителя: водные и неводные
· по типу растворенного вещества: растворы солей, кислот, щелочей, газов и т.д.
· по отношению к электрическому току: электролиты и неэлектролиты
· по концентрации: концентрированные и разбавленные
· по степени достижения предела растворимости: насыщенные и ненасыщенные
· с термодинамической точки зрения: идеальные и реальные
· по агрегатному состоянию: газообразные, жидкие, твердые.
Основные классы биополимеров: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды.
Белки-высокомолекулярные биополимеры мономерами, которых явлются аминокислоты.
Аминокислоты-органические к-ты, содержащие амминогруппу (-NH2), еоторой присущи щёлочные св-ва, и
карбоксильную группы (-COOH) с кислотными остатками (основ, к-т).
Ренатурация-процесс восстановления природной структуры белка.
Денаурация-процесс нарушения природной структуры белка под влиянием различных физико-химических
факторов(температура, давление, кислоты, и др.) без разрушения пептидной связи(первичной структуры).
Функции белков: строительная, энергетическкая, защитная, сократительная или двигательная, резервная,
транспортная, регуляторная, каталитическая.
Нуклеиновые кислоты-сложные высокомолекулярные биополимеры, мономерами которых являются
нуклеотиды. Молекула нуклеотидов состоит из остатков азотистого основания, пятиуглеродного
моносахарида (пентозы) и фосфорной кислоты.
Нуклеиновые кислоты-это продукты конденсации фосфатной к-ты, моносахаридов(рибоза, дезоксирибоза) и
гетероциклических оснований.
Углеводы.
Полисахариды (С6Н10О5)n - полимеры, содержащие больше 10-ти моносахаридных звеньев(глюкоза,
амилоза, ацетилглюкозамин и др.), соединённых между собой О-гликозидными связями. Они входят в состав
мембран клеток и их органелл, а так же являются поставщиками энергии.(Крахмал, гликоген, целлюлоза).
Комплексные соединения: углеводов с белками-гликопротеиды, углеводов с липидами-гликолипиды,
сложный гликопептид-муреин, хитин-в отличие от целлюлозы в молекулах остатки глюкозы связаны с
азотсодержащими группами и др.
Глобулярные белки - имеют сферическую или эллипсовидную форму молекулы (глобула). В процессе
образования глобулы гидрофобные радикалы аминокислот погружаются во внутренние области,
гидрофильные радикалы располагаются на поверхности молекулы. При взаимодействии с водной фазой
полярные радикалы образуют многочисленные водородные связи. Белки удерживаются в растворённом
состояния за счёт заряда и гидратной оболочки. В организме глобулярные белки выполняют динамические
функции (транспортную, ферментативную, регуляторную, защитную). К глобулярным белкам относятся:
Альбумин - белок плазмы крови; содержит много остатков глутамата и аспартата; осаждается при 100%-ном
насыщении раствора сульфатом аммония.
Глобулины - белки плазмы крови; по сравнению с альбумином оббладают большей молекулярной массой и
содержат меньше остатков глутамата и аспартата, осаждаются при 50%-ном насыщении раствора сульфатом
аммония.
Глобулярная (сферическая) – компактные шаровидные. Образования: гемоглобин, гликоген, пепсин, трипсин,
панкреатин и др.
Ограниченно набухающие:процесс перехода от набухания к растворению происходит при определенных
факторах (повышение температуры и др.)
Фибриллярная (линейная,слаборазветвленная) –ассиметричные пачки молекул:желатин,целлюлоза и ее
производные, коллаген, полиакрилат натрия и др.
Фибриллярные белки - имеют нитевидную форму (фибриллы) , образуют волокна и пучки волокон. Между
соседними полипептидными цепями имеется много поперечных ковалентных сшивок. Нерастворимы в воде.
Переходу в раствор препятствуют неполярные радикалы аминокислот и сшивки между пептидными цепями. В
организме выполняют главным образом структурную функцию, обеспечивают механическую прочность
тканей.
Электрофорез-движение частиц дисперсной фазы во внешнем электрическом поле.
рН при которой белок находится в изоэлектрическом состоянии называется изоэлектрической точкой (ИЭТ).
29.Факторы термодинамической устойчивости растворов ВМС. Методы осаждения белков. Особенности
высаливания биополимеров из растворов. Коацервация и денатурация белков.
Методы осаждения белков:
1)Высаливание – это процесс осаждения белков нейтральными солевыми растворами щелочных и
щелочноземельных металлов.Высаливание – это уменьшение растворимости ВМС и выпадение в осадок.
2)Центрифугирование — это разделение механических смесей на составные части действием центробежной
силы.3)Коацервация-это разрушение гидратной сферы молекулы белка или полимера с последующим
слиянием и образованием общей гидратной сферы. Коацервация – раслаивание системы на два
слоя.4)Денатурация-процесс нарушение макрструктуры белка в результате разрушения не ковалентных
связей. Ренатурация-процесс восстановления природной структуры белка.
30.Физико-химические свойства растворов ВМС: набухание, студнеобразование, вязкость, осмотическое
давление. Роль ВМС в процессах жизнедеятельности организма. Применение биополимеров в медицине и
фармации.
Физико-химические свойства растворов ВМС:
1. Студнеобразование-это процеес перехода р-а полимера в студнеобразное состояние.
2.Набухание-процесс проникновения молекул раствоителя в полимерную структуру, сопровождающийся
увеличением объёма образца полимера. На набухание влияют: температура, значение рН среды, наличие
электролитов и др.
Количественная характеристика набухание: a(альфа)=m-m0*100 %/m0
3.Вязкость — величина, обратная текучести жидкости; зависит от природы жидкости и уменьшается с
увеличением температуры.
4.Осмотическое давление — давление на раствор, отделенный от чистого растворителя мембраной,
проницаемой только для молекул растворителя (полупроницаемая мембрана), при котором прекращается
осмос.
Роль ВМС в процессах жизнедеятельности организма. Применение биополимеров в медицине и фармации.