Законы Генри и Генри—Дальтона их медико-биологическое значение.

Закон Генри (1802): масса газа, растворяющегося при постоянной температуре в данном объеме жидкости, прямо пропорциональна давлению газа

m=K_H*P

где K_H – коэффициент Генри, Р – давление газа, m-масса газа, растворенного в данном объеме жидкости при постоянной температуре. Закон Генри справедлив лишь для сравнительно разбавленных растворов, при невысоких давлениях и отсутствии химического взаимодействия между молекулами растворяемого газа и растворителем.

Закон Генри-Дальтона: растворимость каждого из компонентов газовой смеси при постоянной температуре пропорциональна парциальному давлению компонента над жидкостью и не зависит от общего давления смеси и индивидуальности других компонентов.

, где – парциальное давление компонента , - общее давление газовой смеси, - молярная доля i-го компонента (из учебника взято)

Биологическое значение:

Изменение растворимости газов в крови при изменении давления может вызвать тяжёлые заболевания. Кессонная болезнь от которой обычно страдают водолазы – проявление закона Генри. На глубине, например, 40 м ниже уровня моря общее давление повышается примерно в 4 раза и составляет около 400 кПа. Растворимость азота в плазме крови при таком давлении в соответствии с законом Генри в 4 раза больше, чем на поверхности моря. Если поднимать водолаза слишком быстро на поверхность, то давление в лёгких резко понижается и, следовательно, значительно понижается растворимость газов в плазме крови. Вследствие этого часть газов выделяется из крови в виде пузырьков. Эти пузырьки закупоривают мелкие сосуды в различных органах и тканях (газовая эмболия), что может привести к тяжёлому поражению тканей и даже гибели человека. Аналогичная картина может возникнуть и результате резкого уменьшения давления при разгерметизации скафандров лётчиков-высотников, кабин самолётов и спускаемых аппаратов. В последнее время при лечении газовой гангрены и ряда других заболеваний, при которых накапливаются микробы в омертвевших тканях, применяют гипербарическую оксигенацию, т.е. помещают больных в барокамеры с повышенным давлением кислорода в воздухе. При этом улучшается снабжение тканей кислородом, и во многих случаях такой способ лечения даёт хорошие результаты.

Билет 12. Коллигативные свойства разбавленных растворов неэлектролитов. Закон Рауля и следствия из него: понижение температуры замерзания раствора, повышение температуры кипения раствора. Эбулиометрия и криометрия.

Коллигативные свойства разбавленных растворов неэлектролитов

Коллигативными называют такие свойства растворов, которые зависят только от количества частиц и не зависят от их качества.

Коллигативные свойства растворов:

1) Понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором.

2) Повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания раствора

3) Осмотическое давление.

Закон Рауля и следствия из него: понижение температуры замерзания раствора, повышение температуры кипения раствора.

Закон Рауля: относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно мольной доле растворённого вещества.

Насыщенный пар – пар, находящийся в термодинамическом равновесии с жидкостью или твёрдым телом того же состава.

где - давление насыщенного пара растворителя над чистым растворителем.

- давление насыщенного пара над раствором.

– мольная доля растворённого вещества.

= , где – число моль растворённого вещества, - число моль растворителя

Явление понижения давления насыщенного пара над раствором вытекает из принципа Ле-Шателье. Причина –часть молекул жидкости растворителя уходит на гидратацию (создание гидратированных оболочек вокруг частиц растворённого вещества), поэтому, чтобы восполнить недостающее количество молекул, часть молекул воды из газовой фазы переходит в жидкость.

Следствия закона Рауля

1) Повышение температуры кипения раствора пропорционально его моляльности Cm (кол-во моль в 1000г раствора)

ΔT_кип=E*C_m

2) Понижение температуры замерзания раствора пропорционально моляльности раствора Cm

ΔT_зам=K*C_m

Е и К – эбулиоскопическая и криоскопическая константы соответственно. Зависят только от природы растворителя. [K*моль^-1*кг]

Эбулиометрия и криометрия.

Эбулиометрия — совокупность методов определения молярной массы неэлектролитов, степени диссоциации слабых электролитов и осмотического давления, основанных на измерении разности температур кипения чистого растворителя и растворов исследуемых веществ

Криометрия — совокупность методов определения молярной массы неэлектролитов, степени диссоциации слабых электролитов и осмотического давления, основанных на измерении разности температур замерзания чистого растворителя и растворов исследуемых веществ

Билет 13. Осмос. Осмотическое давление, закон Вант-Гоффа. Осмотические свойства растворов электролитов. Гипо-, гипер- и изотонические растворы. Изотонический коэффициент. Понятие об изоосмии (электролитном гомеостазе). Осмоляльность и осмолярность биологических жидкостей и перфузионных растворов. Роль осмоса в биологических системах. Плазмолиз и гемолиз

Осмос

Осмос – процесс самопроизвольного одностороннего перехода молекул растворителя (диффузия) через полупроницаемую мембрану из растворителя в раствор или из раствора с меньшей концентрацией вещества в раствор с большей концентрацией вещества. (процесс самопроизвольного массопереноса растворителя через полупроницаемую перегородку в сторону большей концентрации растворенного вещества)

Эндоосмос – движение растворителя в осмотическую ячейку из окружающей среды

Осмотическая ячейка – система, отделённая от окружающей среды мембраной с избирательной проницаемостью.

Осмотическое давление, закон Вант-Гоффа

Осмотическое давление – это минимальное гидростатическое давление, которое нужно приложить к раствору, чтобы осмос прекратился

Закон Вант-Гоффа: осмотическое давление равно такому давлению, которое оказало бы растворенное вещество, если бы оно перешло в газовую фазу при сохранении объема системы.

Р_осм = С(Х)* RT

Где С(х) – молярная концентрация раствора (моль/л)

T – абсолютная температура раствора

R – универсальная газовая постоянная 8,314 Дж/моль*К. В медицине чаще используют 0,082 л*атм/моль*К

Р_осм – осмотическое давление, Па (в медицине – А (атмосфера))

Гипо-, гипер- и изотонические растворы.

Гипертонический – раствор с большей концентрацией и большим осмотическим давлением по сравнению с другим раствором.

Гипотонический – раствор, имеющий меньшую концентрацию и меньшее значение осмотического давления.

Изотонические растворы – растворы с одинаковым осмотическим давлением.

Изотонический коэффициент

Изотонический коэффициент Вант-Гоффа (i) показывает во сколько раз коллигативные свойства раствора электролита больше, чем раствора неэлектролита при одинаковых условиях и концентрациях.

Понятие об изоосмии (электролитном гомеостазе)

Изоосмия - относительное постоянство осмотического давления в жидких средах и тканях организма, обусловленное поддержанием на данном уровне концентраций содержащихся в них веществ: белков, электролитов и т.д.

Осмоляльность и осмолярность биологических жидкостей и перфузионных растворов.

Осмоти́ческая концентра́ция — суммарная концентрация всех растворённых частиц.

Может выражаться как осмолярность (осмоль на литр раствора) и как осмоляльность (осмоль на кг растворителя).

Осмоль — единица осмотической концентрации, равная осмоляльности, получаемой при растворении в одном литре растворителя одного моля неэлектролита. Соответственно, раствор неэлектролита с концентрацией 1 моль/л имеет осмолярность 1 осмоль/литр.

Все одновалентные ионы (Na+, К+, Cl—) образуют в растворе число осмолей, равное числу молей и эквивалентов (электрических зарядов). Двухвалентные ионы образуют в растворе каждый по одному осмолю (и молю), но по два эквивалента.

Осмоляльность нормальной плазмы — величина достаточно постоянная и равна 285—295 мосмоль/кг. Из общей осмоляльности плазмы лишь 2 мосмол/кг обусловлены наличием растворенных в ней белков. Таким образом, главными компонентами, обеспечивающими осмоляльность плазмы, являются Na+ и С1- (около 140 и 100 мосмоль/кг соответственно). Постоянство осмотического давления внутриклеточной и внеклеточной 1 жидкости предполагает равенство молярных концентраций содержащихся в них электролитов, несмотря на различия в ионном составе внутри клетки и во внеклеточном пространстве. С 1976 г. в соответствии с Международной системой (СИ) концентрацию веществ в растворе, в том числе осмотическую, принято выражать в миллимолях на 1 л (ммоль/л). Понятие «осмоляльность», или «осмотическая концентрация», эквивалентно понятию «моляльность», или «моляльная концентрация». По существу понятия «миллиосмоль» и «миллимоль» для биологических растворов близки, хотя и не идентичны.

Таблица 1. Нормальные значения осмоляльности биологических сред

Среда	Осмоляльность, мосмоль на 1 кг воды
Плазма крови	285—295
Цереброспинальная жидкость	285—295
Желудочный сок	160—340
Слюна	110—210
Желчь	290—300
Моча	600—1200 (в зависимости от диеты и диуреза)

Р_осм крови = 7,7 атм

Основную задачу осморегуляции выполняют почки. Осмотиче­ское давление мочи в норме значительно выше, чем плазмы крови, что и обеспечивает активный транспорт из крови в почку. Осморегуляция осуществляется под контролем ферментативных систем. Нарушение их деятельности приводит к патологическим процессам. При внутривенных инъекциях, чтобы избежать нарушения ос­мотического баланса, следует использовать изотонические раство­ры. Изотоничен по отношению к крови физиологический раствор, содержащий 0.9% хлористого натрия.  В хирургии явлением осмоса пользуются, применяя гипертонические марлевые повязки (марлю пропитывают 10%-ным раствором хлорида натрия). При этом рана очищается от гноя и носителей инфекции. Гипертонические растворы вводят внутривенно при глаукоме, чтобы снизить внутриглазное давление из-за повышенного содержа­ния влаги в передней камере глаза. 

Роль осмоса в биологических системах.

• Обуславливает тургор (упругость) клеток.

• Обеспечивает поступление воды в клетки и межклеточные структуры, эластичность тканей и сохранение определённой формы органов. Обеспечивает транспорт веществ.

• Осмотическое давление крови человека при 310 К – 7,7 атм, концентрация NaCl – 0,9%.

Плазмолиз и гемолиз

Плазмолиз – сжатие, сморщивание клетки в гипертоническом растворе.

Гемолиз – набухание и разрыв клетки в гипотоническом растворе.