40. Застудневание растворов вмс: механизм, факторы процесса. Свойства студней: тиксотропия и синерезис.

Большинство растворов ВМС, таких как агар-агар, желатина, а также коллоидные растворы типа гидроксида железа (III) или кремниевые кислоты, способны при определенных условиях переходить в твердое состояние безвидимого разделения фаз. Этот процесс носит название застудневание или желатинирование. А продукты, образовавшиеся в результате этих процессов,

называются студнями или гелями.

Студни или гели – это дисперсные системы, у которых частицы дисперсной фазы не движутся свободно, а связаны между собой, т.е. это золи, потерявшие агрегативную устойчивость, но сохранившие кинетическую устойчивость.

Гели могут быть естественного и искусственного происхождения. К числу естественных относятся цитоплазма живых клеток, кожа, хрусталик глаза и т.д.

Искусственные гели можно приготовить из желатины, агар-агара, каучука.

Многие продукты питания представляют собой студни (хлеб, сыр, джемы и т.д.).

Причиной застудневания является возникновение связей между молекулами ВМС. Связи могут быть гидрофобные, водородные, ионные. Они зависят от природы вещества и условий застудневания. Застудневание можно определить как процесс образования и упрочнения пространственной сетки. Наличие у студней пространственной сетки подтверждается результатами исследования скорости диффузии. В студнях невысоких концентраций диффузия низкомолекулярных веществ происходит почти с такой же скоростью, как и в чистом растворителе. С увеличением концентрации студня скорость диффузии уменьшается. На этих свойствах основано приготовление полупроницаемых мембран, используемых для диализа. Диффузия в гелях и студнях лежит в основе разделения молекул по размеру – гель-фильтрация.

Процесс застудневания зависит от следующих факторов: формы и природы ВМС, концентрации, температуры, наличия электролитов, рН среды. Лучше всего застудневание происходит в ИЭТ. Ионы, увеличивающие набухание, замедляют застудневание. Лиотропный ряд анионов следующий:

SO4^2– > (цитрат)^3– > (тартрат)^2– > (ацетат)^– > Сl^– > NO3^– Br^– > I^–> CNS^–

Понижение температуры способствует застудневанию.

Студни под влиянием механических воздействий способны разжижаться, переходить в золи, а затем при хранении снова застудневать. Такое явление получило название тиксотропии. Тиксотропия – одно из доказательств того, что структурообразование в гелях происходит за счет межмолекулярных взаимодействий.

Застудневание системы, происходящее самопроизвольно, не всегда является конечной стадией. Студни со временем меняют свои свойства, т.е. стареют. Происходит разделение студня на две фазы: уплотнённый гель и разведённый золь. Этот процесс называется синерезисом. Структурная сетка геля стягивается и выжимает из себя растворитель. У белков синерезис зависит от рН и активнее всего в ИЭТ.

Биологическое значение процессов старения студней очень важно, так как при этом происходит их уплотнение, что отражается на проницаемости клеточных мембран и цитоплазмы. Снижение проницаемости нарушает обмен веществ между клеткой и окружающей средой. Появление у тканей с увеличением возраста организма таких качеств, как большая жесткость и меньшая эластичность, объясняется процессами синерезиса и дегидратации.

41. Понятие биогенности химических элементов: химические элементы в организме человека, их классификация по степени важности для процессов жизнедеятельности, биогенные элементы в периодической системе. Биосфера, круговорот биогенных элементов в природе. Кларки элементов.

Биогенными называются элементы, необходимые для построения и жизнедеятельности различных клеток и организмов.

БЭ в периодической системе:

I Н

II все кроме Be,Ne

III все кроме Ar

IV все кроме Se,Ga,Ge,Kr

V Sr,Mo,Cd, Sn,I

Примечания: 1. Всего в ПС 33 БЭ: 7 s-элементов, 11 d-элементов, 15 р- элементов

2.большинство БЭ находятся в II-IV

3. Среди БЭ нет инертных газов

Классификация БЭ по степени значимости для жизнедеятельности (В.В.Ковальский):

1.Жизненно необходимые (незаменимые) элементы. Они постоянно содержатся в организме человека, входят в состав ферментов, гормонов и витаминов: Н,О,Са,N,K,P,Na,S,Mg,Cl,C,I,Mn,Cu,Co,Fe,Zn,Mo,V.

2.Примесные элементы. Эти элементы постоянно содержатся в организме животных и человека, но их биологическая роль мало выяснена: Ga,Sb,Sr,Br,F,B,Be,Li,Si,Sn,Cs,Al,Ba,Ge,As,Rb,Pb,Ra,Bi,Cd,Cr,Ni,Ti,Ag,Th,Hg,U,Se.

3.Примесные элементы обнаружены в организме человека и животных, но данные о количестве и их биологическая роль не выяснены: Sc,Tl,In,La,Pr,Sm,W,Re,Tb

Биосфера- часть земной оболочки, занятая растительными и животными организмами. По Вернадскому, биосфера- это определенным образом организованная среда, переработанная живыми организмами и космическими излучениями и приспособленная к жизни.

Распространенность (кларки) хим.элементов в земной коре различна. Около 50% массы земной коры приходится на кислород, более 25%- на кремний. Восемнадцать элементов- кислород, кремний, алюминий, железо,кальций,натрий,калий,магний,водород,титан,углерод,хлор,фосфор,сера,азот,марганец,фтор,барий- составляют 99,8% массы земной коры. На долю всех остальных элементов приходится лишь 0,2%.

Согласно Вернадскому, живые организмы принимают активное участие в перераспределении хим. элементов в земной коре. Особое значение имеют круговороты биогенных хим.элементов, прежде всего углерода. Растительные организмы извлекают из атмосферы до 300 млрд. т углекислого газа ежегодно. Растения частично поедаются животными, частично отмирают. Орг. вещество в результате дыхания организмов, разложения их остатков, процессов брожения и гниения превращаюся в углекислый газ или отлагается в виде гумуса, торфа.