1.Розчини в життєдіяльності.Ентальпійний та ентропійний фактори розчинення та їх зв’язок з механізмом розчинення.

Всюди – у природі, виробництві й повсякденному житті ми зустрічаємося з різноманітними розчинами. Уся природна вода – розчини.Знання про розчини необхідні для лікаря.З утворенням розчинів безпосередньо пов’язані процеси засвоєння їжі та виведення з організму продуктів життєдіяльності.Розчинами є плазма крові, слина, шлунковий сік та інші рідини людського організму. У формі розчинів в організм вводиться багато лікарських препаратів.

Утворення розчинів є самочинним процесом, який відбувається зі збільшенням невпорядкованості частинок , безладдя у системі і характеризується зростанням ентропії (S>0) і зменшенням вільної енергії Гіббса (G<0). Відомо,що

G = H - TS.

Із цього рівняння видно, що коли процес розчинення характеризується зростанням ентальпії (ендотермічний процес, H>0), то він обов’язково буде супроводжуватись збільшенням ентропії (S>0). Тільки за цих умов різниця між ентальпійним і ентропійним чинниками матиме від’ємний знак (G <0). При розчиненні газів у рідинах безладдя у системі зменшується (S<0), проте вирішальним є ентальпійний чинник, оскільки при цьому виділяється теплота (H<0).

При розчиненні твердих речовин у рідинах відбувається руйнування кристалічної гратки розчиненої речовини, перехід її у рідкий стан та рівномірний розподіл у всьому об’ємі рідкої фази.Цей процес є ендотермічним, тобто супроводжується зростанням ентальпії (Hгр.>0).

Залежно від співвідношення величин енергій процесів сольватації та руйнування кристалічної гратки, сумарна ентальпія розчинення може бути додатною або від’ємною.Якщо Hгр>Hсольв, то Hрозч>0, тобто процес розчинення буде супроводжуватись вбиранням теплоти. Саме таким тепловим ефектом характеризується розчинення деяких солей у воді. Тому, згідно з принципом рухомої рівноваги Ле Шательє, при підвищенні температури їх розчинність у воді збільшується.

Якщо Hгр<Hсольв,то Hрозч<0, тобто розчинення супроводжується виділенням теплоти.

При розчиненні у рідинах твердих або рідких речовин, які добре сольватуються, ентропія системи збільшується(S>0), а при розчиненні газів – зменшується(S<0).

2)

Розчинність газів в рідинах підкоряється закону В. Генрі (1803).При постійній температурі розчинність газу в даному об'ємі рідини прямо пропорційна тиску цього газу над рідиною. У математичній формі закон Генрі – Дальтона можна записати у вигляді ізотерми розчинності (Т = соnst):

m = kр {де m – маса газу, що розчиняється в 1л розчинника; р – тиск газу (або парціальний тиск, коли маємо суміш газів); k – коефїцієнт, який характеризує природу компонентів розчину. Кип'ятіння розчину дає змогу практично повністю позбутись розчинених у рідині газів.}

Як правило, гази незначно розчиняються в рідинах. Їх розчинність зростає при підвищенні тиску і зменшується при підвищенні температури. В основі процесу розчинення газів полягає явище дифузії.

Закон Дальтона є доповненням до закону Генрі, і зараз вони об'єднані в один закон - закон Генрі - Дальтона. Цей закон справедливий, якщо умови наближаються до ідеальних, він має велике значення в біології і заслуговує більш детальне обговорення. Ось деякі приклади проявів закону Генрі - Дальтона: кесонна хвороба (закупорка бульбашками газу кровоносних судин), утворення піни при відкриванні пляшок з мінеральною водою, шампанським і т.д .. В біологічних системах спостерігаються кілька типів відхилення від закону Генрі:

І. М. Сєченов вивчав закономірності поглинання вуглекислого газу фізіологічними рідинами і довів, що розчинність вуглекислого газу зменшується при наявності в розчиннику електролітів.

Сєченов довів, що 2/3 всього вуглекислого газу розчиняється в плазмі крові, а 1/3 зв'язується з еритроцитами, і процес переходу вуглекислого газу з крові в легені подібний дифузії газу з рідини в повітря. На підставі цих досліджень І. М. Сєченов визначив роль гемоглобіну в перенесенні вуглекислого газу і кисню.

2. Другий тип відхилення може відбуватися при хімічній взаємодії газу з розчинником. Так, спостерігається аномально висока розчинність СО2 в організмі при різних процесів обміну. В живих організмах гідратація і дегідратація CO2 каталізується ферментом карбоангідрази.

3. Третій тип відхилень характеризується поведінкою кисню в крові. Зазвичай кисень обмежено розчиняється у воді. Його розчинність різко зростає при наявності гемоглобіну за рахунок зв'язування кисню з гемоглобіном атомами заліза, що входять в гем. Якісне пояснення полягає в тому, що молекула гемоглобіну складається з чотирьох субодиниць. Таким чином, знаючи рН розчину, можна обчислити рОН. На практиці в основному застосовуються значення рН в інтервалі від 1 до 14. Може бути і негативне значення рН. Наприклад, розчин соляної кислоти концентрації 10 моль / л має рН == - lg 10 = - 1. Розчин NaOH концентрації 10 моль / л має рН = 15