31. Применение дта и дск
Термические методы анализа, такие как дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК), дифференциально - термический анализ (ДТА), термогравиметрический анализ (ТГА), термомеханический анализ (ТМА) позволяют определять такие термокинетические параметры исследуемых веществ и их смесей, как температурные интервалы полиморфных и фазовых переходов, температуры плавления и разложения, испарения и соответствующие им тепловые эффекты, потерю массы в процессе нагревания (охлаждения), изменение линейных размеров в стационарных и нестационарных температурных условиях в различных газовых средах. При этом современное оборудование позволяет проводить испытания с различными скоростями нагрева (охлаждения), различными массами исследуемых образцов, циклические испытания, выдержку образцов при определенной температуре.
32.Калориметрические методы исследования биополимеров и мембранных систем
Поглощение или выделение теплоты – это одно из наиболее универсальных явлений хим., физ., биофиз. Процессов.
Тепловой эффект процесса- представляет собой фундаментальную термодинамическую характеристику , количественное изменение которой может говорить о механизмах. При Р=const.
Сущ. Методы калориметрии делятся на 3 группы:
Методы измерения теплоты сгорания и теплотворной способности (мало применяется в биологии);
Методы реакционной (изотермической колориметрии);
Методы измерения теплоемкости в виде энтальпии, энтрапии.
33. Дифференциальные адиабатические сканирующие микрокалориметры (дасм)
Предназначен для прямых термодинамических исследований фазовых переходов в биополимерах (белках, нуклеиновых кислотах и т.п.), в фосфолипидных мембранах, субклеточных биологических структурах, жидких кристаллах и других кооперативных системах.
Принцип работы прибора основан на измерении парциальной теплоёмкости исследуемого образца в зависимости от температуры.
Области применения
Фундаментальная наука - обнаружение индуцируемых теплом фазовых переходов в различных биологических системах, анализ их характера и расчет изменения энтальпии, энтропии, удельной теплоёмкости; получение информации о структуре биополимеров и ее изменении под воздействием различных факторов (температура, рН, ионная сила и т.п.).
Медицина - исследования с целью выяснения причин ряда заболеваний на клеточном и молекулярном уровнях.
Биотехнология, пищевая промышленность, фармацевтическая промышленность - контроль качества и чистоты производимых препаратов, получение исходных данных для оптимизации технологии производства.
Достоинства микрокалориметра: возможность работы с сильно разбавленными растворами биологических макромолекул;отсутствие необходимости точного дозирования исследуемого и эталонного растворов;
принципиально новое, удобное в пользовании устройство создания давления в калориметрических камерах;возможность совместной работы прибора с IBM-совместимым персональным компьютером;пакет программ, обеспечивающих автоматический съём и архивацию экспериментальных данных.
Технические характеристики
Диапазон изменения температуры калориметрических камер, заполненных дистиллированной водой 0,5 - 130°C
Объём рабочей (и референтной) платиновой калориметрической камеры
не более 0,5 см3
34.Охарактеризуйте основные области шкалы электромагнитных колебаний по длинам волн и частотам. Каковы физические особенности каждой из них и как называются методы спектрального анализа, в которых они используются.
Шкала электромагнитных волн представляет собой непрерывную последовательность частот и длин электромагнитных излучений, представляющих собой распространяющееся в пространстве переменное магнитное поле. Теория электромагнитных явлений Джеймса Максвелла позволила установить, что в природе существуют электромагнитные волны разных длин.
Длины электромагнитных волн, которые могут быть зарегистрированы приборами, лежат в очень широком диапазоне. Все эти волны обладают общими свойствами: поглощение, отражение, интерференция, дифракция, дисперсия. Свойства эти могут, однако, проявляться по-разному. Различными являются источники и приемники волн.
Спектр электромагнитного излучения в порядке увеличения частоты составляют:
1) Радиоволны;
2) Инфракрасное излучение;
3) Световое излучение;
4)Ультрафиолетовое излучение
5) Рентгеновское излучение;
6) Гамма излучение.
Радиоволны n=105- 1011 Гц, l=10-3-103 м.
Получают с помощью колебательных контуров и макроскопических вибраторов. Свойства. Радиоволны различных частот и с различными длинами волн по-разному поглощаются и отражаются средами. Применение Радиосвязь, телевидение, радиолокация. В природе радиоволны излучаются различными внеземными источниками (ядра галактик, квазары).
Инфракрасное излучение (тепловое)
n=3-1011- 4.1014 Гц, l=8.10-7 - 2.10-3 м.
Излучается атомами и молекулами вещества.
Инфракрасное излучение дают все тела при любой температуре.
Человек излучает электромагнитные волны l»9.10-6 м.
Свойства:
1. Проходит через некоторые непрозрачные тела, а также сквозь дождь, дымку, снег.
2. Производит химическое действие на фотопластинки.
3. Поглощаясь веществом, нагревает его.
4. Вызывает внутренний фотоэффект у германия.
5. Невидимо.
Регистрируют тепловыми методами, фотоэлектрическими и фотографическими.
Применение: Получают изображения предметов в темноте, приборах ночного видения (ночные бинокли), тумане. Используют в криминалистике, в физиотерапии, в промышленности для сушки окрашенных изделий, стен зданий, древесины, фруктов.
Видимое излучение
Часть электромагнитного излучения, воспринимаемая глазом (от красного до фиолетового):
Свойства: Воздействует на глаз.
Ультрафиолетовое излучение
(меньше, чем у фиолетового света)
Источники: газоразрядные лампы с трубками из кварца (кварцевые лампы).
Излучается всеми твердыми телами, у которых T>1000°С, а также светящимися парами ртути.
Свойства:Высокая химическая активность (разложение хлорида серебра, свечение кристаллов сульфида цинка), невидимо, большая проникающая способность, убивает микроорганизмы, в небольших дозах благотворно влияет на организм человека (загар), но в больших дозах оказывает отрицательное биологическое воздействие: изменения в развитии клеток и обмене веществ, действие на глаза.
Рентгеновские лучи
Излучаются при большом ускорении электронов, например их торможение в металлах. Получают при помощи рентгеновской трубки: электроны в вакуумной трубке (р= 10-3-10-5 Па) ускоряются электрическим полем при высоком напряжении, достигая анода, при соударении резко тормозятся. При торможении электроны движутся с ускорением и излучают электромагнитные волны с малой длиной (от 100 до 0,01 им). Свойства Интерференция, дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке, большая проникающая способность. Облучение в больших дозах вызывает лучевую болезнь. Применение. В медицине (диагностика заболеваний внутренних органов), в промышленности (контроль внутренней структуры различных изделий, сварных швов).
g-излучение
Источники: атомное ядро (ядерные реакции). Свойства. Имеет огромную проникающую способность, оказывает сильное биологическое воздействие. Применение. В медицине, производстве (g-дефектоскопия). Применение. В медицине, в промышленности.
Общим свойством электромагнитных волн является также то, что все излучения обладают одновременно квантовыми и волновыми свойствами. Квантовые и волновые свойства в этом случае не исключают, а дополняют друг друга. Волновые свойства ярче проявляются при малых частотах и менее ярко - при больших. И наоборот, квантовые свойства ярче проявляются при больших частотах и менее ярко — при малых. Чем меньше длина волны, тем ярче проявляются квантовые свойства, а чем больше длина волны, тем ярче проявляются волновые свойства.