Лабораторная работа. Влияние различных факторов на набухание, определение иэт, коллоидная защита.

Цель работы: Приобрести навыки экспериментального определения величины набухания полимеров и изоэлектрической точки (ИЭТ) белков.

Задание: изучить влияние природы растворителя и электролитов на набухание ВМС. Определить ИЭТ ВМС по степени набухания. Наблюдать явление коллоидной защиты.

Оборудование и реактивы: желатин порошкообразный; кусочки резины; толуол; растворы сульфата натрия (c(Na₂SO₄)=0,5 моль/л и c(Na₂SO₄)=0,00125 моль/л); рас­твор иодида натрия (c(NaI)=0,1 моль/л); буферные растворы с рН от 1 до 12; гидрозоль гидроксида железа (Ш); 0,1%-й раствор желатина.

Сущность работы: сравнивают объемы образцов полимеров до и после набухания. Сравнивают объемы желатина после набухания в воде и в присутствии различных электролитов. ИЭТ находят графически h = f (pH), предварительно определяя изменение объема желатина в результате набухания в растворах с различными значениями рН.

Выполнение эксперимента:

Опыт 1. Изучение влияния природы среды на набухание.

Экспериментальные данные:

Пробирка	Полимер	Среда	Результаты наблюдений
1. 2. 3. 4.	Желатин Желатин Резина Резина	Вода Толуол Вода Толуол

По окончании работы толуол выливают в специальную склянку для слива органических растворителей.

В

?

ывод:

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

Опыт 2. Изучение влияния электролитов на величину набухания ВМС.

Экспериментальные данные

Пробирка	Среда	Высота слоя сухо­го желатина ho, мм	Высота слоя набухше­го желатина h, мм	Степень набухания
1.	Вода
2.	Раствор Na2SO4)=0 Na2SO4)=0Na2SO4)=0суль фата сульфата Na2SO4) (Na2SO4)=Na2SO4 С=0,00125 мольддддмтмоль/лмоль/л
3.	Раствор NaI С=0,1моль/л

в

?

о второй пробирке раствор (Na₂SO₄)=0,5 моль/л

Вывод:

__________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________

46

Опыт 3. Определение изоэлектрической точки желатина.

Экспериментальные данные:

Пробирка	рH раствора	Высота слоя сухо­го желатина ho, мм	Высота слоя набухше­го желатина h, мм	h, мм
1
2
3
4
5
6

Обработка результатов эксперимента:

Для определения ИЭТ желатина строят график зависимости h = f (pH). ИЭТ находят, опустив из точки минимума на кривой перпендикуляр на ось абсцисс. Температура Т = _______ К

График:

47

Вывод:

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

Опыт 4. Наблюдение коллоидной защиты.

Объем гидрозоля гидроксида железа – 5,0 мл

Объем добавляемого водного раствора ВМС – 0,5 мл

Объем добавляемого раствора электролита – 3,0мл

№ пробирки	ВМС	Концентрация электролита Na2SO4	Наблюдения
1	желатин	0,0025
2	желатин	0,05
3	-	0,0025

Вывод:

__________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

48

Домашнее задание.

2. Какие стадии выделяют в процессе набухания биополимеров?

_____________________________________________________________________________________________

2.Что такое неограниченное набухание? Какая система образуется в результате неограниченного набухания?

3. Какой физико - химический процесс лежит в основе 2-й стадии набухания?

3. Как объяснить избирательность процесса набухания?

3. Что такое ограниченное набухание? Каковы паричины такого набухания и что образуется в результате данного процесса?

3. Чем объясняется выделение теплоты на 1-й стадии набухания?

___________________________________________________________

3. Как влияет физическое состояние биополимера( стекловидное, эластичное, кристаллическое и т.д.) на процесс набухания?

_________________________________________________________

_____________________________________________________________

49

Дата: _________ Занятие № 10

« Молекулярно-кинетические свойства растворов биополимеров».

Целевые задачи:

иметь представление :

- об особенностях броуновского движения и диффузии макромолекул в растворах ВМС;

- о специфике процессов, связанных с переносом ионов ( без изменения их зарядов ) через мембрану;

Надо знать:

11. Уравнение Галлера. Определение молярной массы ВМС осмометрическим методом.

12. Что такое онкотическое давление. Передвижение жидкости между плазмой и межклеточным пространством в зависимости от онкотического и гидростатического давлений.

13. Мембранное равновесие Доннана.

14. Общую характеристику смешанных биополимеров.

15. Расчет коэффициента диффузии по уравнению Эйнштейна.

Блок информации ( по указанию преподавателя):

50

Сделать следующие задания :

1. Молярная масса биополимера = 600000 г/моль. Рассчитайте молярную концентрацию раствора, если массовая концентрация полимера равна 6 г/л. Чему равно осмотическое давление такого раствора при 27⁰ С, коэффициент b = 1 Па х м⁶ х кг^-2 .

2. Чему равен радиус белковой частицы, если коэффициент диффузии сывороточного альбумина при комнатной температуре в разбавленном водном растворе соли = 10^-12 м² /с , и молекулы ВМС имеют сферическую форму. Вязкость воды = 0,001 Н.с/ м²

51

3. Приведите примеры структур, относящихся к гликопротеинам.

4. Напишите основное уравнение мембранного равновесия Доннана и проведите его анализ. С чем связан эффект Доннана и как его снизить?

52

Домашнее задание.

1.Напишиите уравнение Эйнштейна для расчета коэффициента диффузии и сделайте его анализ:

_________________________________________________________________ _________________________________________________________________

2. Какое уравнение отражает зависимость осмотического давления от концентрации биополимера в растворах?

3. Будет ли наблюдаться эффект Доннана, если белок помещен в среду с рН, равной ИЭТ белка?

__________________________________________________________________

5. Какие процессы регулируют изменение онкотического давления?

________________________________________________________________

6. По одну сторону мембраны помещен раствор белка RCl с концентрацией 0,1 моль/л, по другую – раствор хлорида натрия с концентрацией 0,2 моль/ л. Рассчитайте концентрацию хлорид-ионов по обе стороны мембраны после установления равновесия.

53

Дата:_________

Занятие № 11