Vidpovidi_do_vidkritikh_pitan_z_dif

1У d-елементів заповнюються орбіталі не зовнішнього, а передзовнішнього енергетичного рівня.У атомів d-елементів на

зовнішньому енергетичному рівні на ns-підрівні, як правило, знаходяться два електрони.

Fe0 1s22s22p62s23p63d64s2

Ферум(ІІІ) оксид має амфотерні властивості. Він реагує з кислотами з утворенням солей трьохвалентного Феруму:Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2O

Ферум(ІІІ) гідроксид Fe(OH)3 є нерозчинною речовиною бурого кольору. Його можна добути реакцією обміну між солями трьохвалентного Феруму і лугами у розчині:

FeCl3 + 3NaOH → 3NaCl + Fe(OH)3↓.Ферум(ІІІ) гідроксид проявляє амфотерні властивості і може взаємодіяти з кислотами і лугами.

Основна частина Феруму входить до складу гемоглобіну – червоного пігменту крові, який виконує функцію переносу кисню від легень до тканин, а в зворотному напрямку — вуглекислого газу. Він накопичується здебільшого в печінці, кістковому мозку, селезінці. Нестача Феруму призводить до небезпечної хвороби — недокрів’я. Тому обов’язково треба вживати харчові продукти, багаті на Ферум: петрушку, печінку, телятину, гречку, курагу тощо.

Препарати Феруму: Актиферин ( лікування залізодефіцитної анемії), Гемоферон, Глобіген,Ферогематоген. В основному всі вони використовуються по нестачі заліза в організмі, при залізодефіцитних анеміях.

2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 (розб.) = 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O

2Протонна (протолітична) теорія кислот і основ. У 1923 р. датський вчений Й. Бренстед і англійський хімік Т. Лоурі запропонували протонну (протолітичну) теорію, на основі якої кислотно-основні властивості речовин пояснюють за відношенням їх до протона.

Кислотою називають сполуку, що віддає протони, тобто є донором протонів. Основою називають сполуку, що приєднує протони, тобто акцептором протонів.

Згідно з цією теорією, у результаті кислотно-основної взаємодії утворюються нова кислота й нова основа. Отже, взаємодія між кислотою й основою зводиться до переходу протона від кислоти до основи.

Внаслідок цього кислота (1) перетворюється на основу (1), а основа (2) - на кислоту (2). Ці пари (кислота - основа)

називають поєднаними (спряженими).

Згідно з теорією Бренстеда - Лоурі, кислоти й основи називають протолітами, а реакції, що відбуваються з перенесенням протонів, - протолітичними.

Речовини, що виявляють двоякі властивості - і віддають, і приєднують протони, - відносять до амфолітів. До них належить вода Н20, деякі йони (НС03-, НS-, Н2Р04-) тощо.

Протолїтичні реакції відбуваються у напрямку утворення слабкіших протолітів.

3Активна кислотність - це концентрація протонів (Н+).

Потенційна кислотність - це концентрація неднсоціпованпх молекул кислоти. Загальна кислотність - це загальна концентрація кислоти в моль екв.

Сума активної та потенційної кислотностей дорівнює загальній кислотності. Під час титрування визначається загальна кислотність.

Активна лужність - це концентрація гідроксид - аніонів.

Потенційна лужність - це концентрація неднсоціґюваннх молекул основи. Загальна лужність - це загальна концентрація основи в моль екв.

Сума активної та потенційної лужностей дорівнює загальній лужності. Під час титрування визначається загальна лужність.

Концентрацію протонів в розчині кислоти обчислюють за формулою: [Н+] = α[кислоти], де α – ступінь дисоціації кислоти Сильна кислота: α=1, [Н+] = [кислоти] Слабка кислота: [Н+] = √Кд[кислоти]

Під час дисоціації основи утворюються гідрокснд-аніонн, концентрацію яких обчислюють за формулою: [ОН-] = α[основи], де α – ступінь дисоціації основи Сильна основа: α=1, [ОН-] = [основи] Слабка основа: [ОН-] =√Кд[основи]

4рН – це відємний десятковий логарифм концентрації іонів гідрогену.

pH, Водневий показник — величина, що показує міру активності іонів водню (Н+) в розчині, тобто ступінь кислотності або лужності цього розчину.

Для сильний кислот: [H+] = Ск; pH = -lg [H+] = -lg Ck

Для сильних основ: : [OH-] = Co; pOH = -lg[OH-] = -lgCo, рН = 14-рОН.

Для слабких кислот: pH = ½ pKk - lgCk Для слабких основ: рН =14-1/2(рК+lgСосн).

5Величина рН є важливою характеристикою всіх фізіологічних рідин, від значення якої залежить функція клітин, тканин, органів і організму людини в цілому. Шлунковий сік, кров, слина, сік підшлункової залози та інші рідини характеризуються певним значенням рН, яке в нормі може змінюватися у вузькому інтервалі. Відхилення значення рН від норми призводить до виникнення патологічних станів організму, ос кільки йони Гідроксонію і гідроксид-іони визначають структуру та біологічні функції білків, нуклеїнових кислот, активність ферментів та інших клітинних компонентів організму.

рН:рН крові = 7,36; рН шлункового соку = 0,9 - 1,5; рН сечі 5 – 6,5; рН жовчі = 6,2 – 8,5.

Ацидоз́ — підвищена кислотність крові, шлункового соку та тканин організму внаслідок зміни кислотно-лужної рівноваги в кислу сторону. Підвищення кислотності відбувається внаслідок збільшення концентрації іонів водню (зниження pH) і зменшення резервної лужності.

Алкалоз́ — збільшення pH крові (та інших тканинах організму) за рахунок накопичення лужних речовин.

Алкалоз — порушення кислотно-лужної рівноваги організму, що характеризується абсолютним або відносним надлишком основ.

Залежність швидкості ферментативної реакції від рН середовища. Ферменти є досить чутливими до змін рН середовища, в якому вони діють. Кожний фермент виявляє свою оптимальну активність лише за певного рН середовища, наприклад, пепсин - 1,5-2,0, амілаза слини - 6,8-7,4, трипсин - 7,5-8,5, аргіназа - 9,5-10,0, тобто фермент має свій оптимум рН, за якого він є найактивнішим.

Відхилення рН від оптимальних величин викликає зниження активності ферменту, тому що призводить до зміни ступеня іонізації іо-ногенних груп в активному центрі, а це впливає на спорідненість субстрату із посадочною ділянкою активного центру ферменту і на каталітичний механізм перетворення. Окрім того, зміна іонізації білка (не тільки в зоні активного центру) викликає конформаційні зміни молекули ферменту.

6 Буферними називають системи, які достатньо стійко зберігають величину рН під час додавання невеликої кількості сильної кислоти або лугу, а також під часрозведення(або концентрування).

7 Існує два типи буферних систем:

а) кислотні □ складаються із слабкої кислоти та її солі, утвореної сильною основою. Наприклад, ацетатний буфер: СН3СООН + СН3COONa.

б) основні □ складаються із слабкої основи та її солі, утвореної сильною кислотою. Наприклад, аміачний буфер: NH4OH + NH4Сl.

8 За рахунок часткової дисоціації кислоти та повної дисоціації солі в розчині будуть знаходитись одночасно іони СН3СОО-, Н+, Na+:

CH3COONa → CH3COO- + Na+

CH3COOH →CH3COO- + H+

Якщо до нього добавити сильної кислоти, то іони Гідрогену реагуватимуть з аніонами солі, утворюючи слабку ацетатну кислоту: CH3COO- + H+ → CH3COOH (рКа = 4,75)

Сильна кислота заміняється еквівалентною кількістю слабкої кислоти і рівновага зміщується вліво. При добавлянні лугу до буферного розчину гідроксид-іони взаємодіятимуть з іонами Н+ ацетатної кислоти з утворенням молекул води:

CH3COOH + ОН- →CH3COO - + H2О

Нехай буферна система містить приблизно рівні концентрації слабкої кислоти (AH) та спряженої з нею основи (A-), при додаванні до неї сильної кислоти, що є донором іонів H+, останні зв'язуватимуться із основою A-: H3O+ + A- → H2O + AH. З іншої сторони, при додаванні невеликої кількості лугу, що постачає іони OH- у розчин, з ними взаємодіятиме слабка

кислота:

OH- + AH → H2O + A-.

Ці дві оборотні реакції і забезпечують буферні властивості розчину: додавання до розчину іонів H+ чи OH- має наслідком зміну співвідношення слабкої кислоти і спряженої основі, і зовсім незначний зсув pH.

9 Основні рівняння буферних систем:

Кислотний тип : pH = pKд – lg [кислоти]/[солі] Основний тип: pОH = pKд – lg [основи]/[солі]

Як випливає з рівняння Гендерсона-Хассельбаха, рН буферного розчину залежить від співвідношення концентрацій кислоти і солі (або підстави і солі):

Тому, в разі кислотно-сольової буферної системи, збільшення концентрації кислоти або зниження концентрації солі зрушує рН розчину в кислую сторону. При цьому зміна співвідношення концентрацій в 10 разів зрушує рН на одиницю. 11 Білковий буфер представляє систему з білку(протеїн - Pt) і його солі. Компоненти

буфера можуть бути зображені як Pt - COOH -слабодиссоциированная білок-кислота і її сіль Pt -COONa. Pt - COOH Pt - COO - H Pt - COONa Pt - COO - Na

При збільшенні концентрації іонів водню сіль білкувзаємодіє з ними, утворюючи слабодиссоциированную білок-кислоту і нейтральну сіль :

Pt - COO - Н --> Pt - COOН З гидроксид-ионами взаємодіє білок-кислота і замістьсильної основи утворюється сіль і вода : Pt - COOН OH - Pt - COO - H2O

Проте до складу білків входять не лише вільнікарбоксильні групи, але і вільні аміногрупи. Тому зв'язування іонів може відбуватися і по аміногрупі: Pt - NH 3 OH - Pt - NH3OH

рН плазми крові, створюваного бікарбонатним буфером, можна розрахувати, знаючи кількість розчинених в плазмі крові діоксиду вуглецю ібікарбонатів по рівнянню ГендерсонаГассельбаха. Фосфатний буфер.

Цей буфер має найбільше значення в таких біологічнихрідинах, як мочивши і соки травних залоз. Для крові має невелике значення,оскільки в плазмі фосфатів мало, але нутри клітин він грає істотну роль.

Фосфатний буфер cостоит з гідрофосфатних ідигидрофосфатных аніонів (HPO 2 -4 і H2PO4 ). Його буферна дія видно з прикладу:

H HPO 2 --4 H2PO4

OH - H-2 -2po4 HPO4 H2O

Буферні системи мають найважливіше значення для життєдіяльності організмів; вони визначають постійність кислотності різних біологічних рідин (крові, лімфи, міжклітинних рідин). Основні Б. с. організму тварин і людини: бікарбонатна (вугільна кислота і її солі), фосфатна (фосфорна кислота і її солі), білки (їх буферні властивості визначаються наявністю основних і кислотних груп). Білки крові (перш за все гемоглобін, що обумовлює близько 75% буферної здатності крові) забезпечують відносну стійкість ph крові.

12 Буферна ємкість - це число моль еквівалентів сильної кислоти або сильної основи, яку потрібно додати до 1л буферної системи, щоб змістити рН на 1. Буферну ємкість визначають титруванням.

Формули обчислення буферної ємкості

Найбільшу буферну ємність мають розчини з однаковою концентрацією компонентів буферної суміші.

13Сироватка крові має більшу буферну ємність по кислоті, ніж по основі,тому що вміст в ній спряженої кислоти у вигляді СО2 (близько 1,5 ммоль-екв/л) набагато нижчий ніж вміст спряженої основи у вигляді гідрокарбонат іонів . А з іонами Гідрогену реагують саме гідрокарбонат-іони.

14Лужний резерв крові - показник функціональних можливостей буферної системи крові; являє собою кількість двоокису вуглецю (в мол), яке може бути зв`язано 100 мл плазми крові, попередньо наведеної в рівновагу з газовим середовищем, у якім парціальний тиск двоокису вуглецю становить 40 мм ртутного стовпа.

Кислотно-лужна рівновага сукупність фізико-хімічних і фізіологічних процесів, що обумовлюють відносну

постійність водневого показника (ph) внутрішнього середовища організму. У нормі ph крові людини підтримується в межах 7,35—7,47, не дивлячись на вступ в кров кислих і основних продуктів обміну речовин. Постійність ph внутрішнього середовища організму — необхідна умова нормального перебігу життєвих процесів (див.Гомеостаз ) . Значення ph крові, що виходять за вказані межі, свідчать про істотні порушення в організмі, а значення нижче 6,8 і вище 7,8 несумісні з життям. У регуляції постійності ph крові беруть участь буферні системи крові [складаються із слабких кислот і їх солей, утворених сильними підставами, наприклад гемоглобін.

15Ниркам належить провідна роль у виведенні іонів Н+ з організму. Точна регулювання змісту іонів Н + в позаклітинній рідині полягає не тільки у виділенні їх нирками. Крім цього, в організмі існує ряд численних буферних механізмів, завдяки яким концентрація іонів Н + в рідких середовищах підтримується на нормальному рівні; в них залучені системи крові, органів дихання та процеси, що відбуваються на рівні клітини.

Респіраторна регуляція кислотно-основного балансу рідин тіла тісно пов'язана із бікарбонатною буферною системою. Функцією дихальної системи є постачання організму киснем і виведення з нього вуглекислого газу, що утворюється у процесі катаболізму органічних речовин. Вуглекислий газ із тканин потрапляє в еритроцити крові, де фермент карбоангідраза каталізує його реакцію з водою, продуктом якої є карбонатна кислота. Більшість цієї

сполуки дисоціює до бікарбонату. Під час виділення вуглекислого газу в легенях рівновага обидвох реакцій зсувається вліво й іони H+ знову включаються у воду.

Завдяки функціонуванню білкової буферної системи, в основному гемоглобінової, транспорт вуглекислого газу майже не призводить до зміни pH крові.

16Колігативними називають властивості розчинів, що обумовлені тепловим рухом та кількістю кінетичних частинок

17 Осмос - цесамовільна одностороння дифу зія молекул розчинника через напівпроникну мембрану у бік розчину із більшою концентрацією. Напівпроникною називається мембрана, яка пропускає молекули тільки розчинника. Приклади : природні - тваринні та рослинні мембрани клітин, стінки кишечника, стінки судин; штучні - колодій, целофан, желатин, пергамент, стінки глиняної посудини, які заповнені осадовою мембраною. Осмотичний тиск це надмірний гідростатичний тиск, який зупиняє осмос. Осмотична концентрація це концентрація всіх кінетичних частинок розчиненої речовини в розчині.Онкотичний тиск крові це частина осмотичного тиску, яка обумовлена ВМС і становить

0,04атм.

18 Осмотичний тиск крові = 7,7атм.

19 Закон Вант -Гоффа - осмотичний тиск розбавленого розчину неелектроліту дорівнює тому газовому тиску, який чинила би розчинена речовина, знаходячись в газоподібному стані та займаючи об'єм розчину за тієї ж температури. Рівняння осмотичного тиску для неелектролітів: P осм = CRT

де С - молярна концентрація в моль/л; R - універсальна газова стала 0,082 л • атм/град • моль;Т - температура за Кельвіном. Для неелектролітів осмотична та молярна концентрації збігаються.

Рівняння осмотичного тиску для електролітів: P осм = іCRT, де і - ізотонічний коефіцієнт Вант-Гоффа. Для електролітів осмотична концентрація в і разів більша за молярну: С осм. ел. = і*С

20 Ізотонічний коефіцієнт Вант-Гоффа - і - показує, в скільки разів осмотичний тиск електроліту, осмотична концентрація електроліту більша, осмотичний тиск та осмотичну концентрацію неелектроліту, за однакової молярної

де ν - число іонів, на яке дисоціює електроліт.

21 Гемоліз – явище руйнування оболонки еритроцитів при введенні у плазму крові гіпотонічних розчинів, що супроводжується виходом гемоглобіну в плазму ( «лакова» кров).

Плазмоліз - явище зморщування еритроцитів при введенні у плазму крові гіпертонічних розчинів. Тургор — напружений стан клітинної стінки, зумовлений тиском на неї цитоплазми зсередини клітини.

Розчини з однаковим осмотичним тиском називають ізотонічними. Якщо осмотичний тиск одного розчину більший, ніж іншого, то перший розчин є гіпертонічним, а коли навпаки - то гіпотонічним.

Застосування:

Гіпертонічні: Застосовується як зовнішньо, так і внутрішньо.У медицині застосовуються 3—10% водяні розчини хлориду натрію, 10—40% водяні розчини глюкози й інші.

Зовнішньо: -При лікуванні гнійних ран, захворюваннях верхніх дихальних шляхів. Розчин завдяки осмотичному впливу сприяє виділенню гною з рани. Розчин має також протимікробну дію. Спосіб застосування: 3-5-10% розчин у вигляді компресів і примочок при лікуванні гнійних ран.

-Для ванн, обтирань, полоскань (1-2% розчин при захворюваннях верхніх дихальних шляхів).

Внутрішньо: - Внутрішньовенно — при легеневих, шлункових, кишкових кровотечах, а також для посилення сечовиділення. У вену вводять (повільно) гіпертонічний розчин (10-20 мол 10% розчину).

-Для промивання шлунку 2-5% розчин призначають усередину — при отруєнні нітратом срібла, який при цьому перетворюється в нерозчинний і нетоксичний хлорид срібла.

-У вигляді клізми (75-100 мол 5% розчину), щоб викликати дефекацію.

Ізотонічні Застосування ЛП у вигляді І.р. дозволяє уникнути порушення рівноваги осмосу організму. Особливе значення це має при ін’єкціях, коли розчин уводять в організм, обминувши природні захисні бар’єри — шкіру, слизову оболонку ШКТ.

22 Основною дією препаратів лужних і лужноземельнх металів є осмотична та йонна дія. Осмотичну дію має будь-яка сіль. Значну кількість солей містять біологічні рідини організму. Застосування їх у великих кількостях є найменш небезпечним. Осмотичні сечогінні засоби (маніт, сечовина), підвищуючи осмотичний тиск у канальцях, перешкоджають реабсорбції води. Слід зазначити, що така систематизація не охоплює сечогінних засобів, які впливають на кровообіг у нирках, вона мало орієнтована на механізм дії препаратів.

23 Ізоосмія - відносна постійність осмотичного тиску в рідких середовищах і тканинах організму, обумовлене підтримкою на даному рівні концентрацій речовин, що містяться в них: електролітів, білків і так далі.

Нирки, крім виділення кінцевих продуктів обміну речовин беруть участь у регуляції водно-сольового обміну і в підтриманні сталості осмотичного тиску рідин тіла. Залежно від концентрації мінеральних солей у крові і в тканинній рідині змінюється концентрація сечі, яку виділяють нирки, що спричинює зміну осмотичного тиску крові. Цей процес регулюють гуморальні чинники (зміна концентрації солей у крові та відповідна зміна ос мотичного тиску крові) та нервова система. Особливе значення для підтримання осмотичного тиску крові має сталість білкового складу плазми.

Осмотичний тиск підтримується за рахунок поступання в організм води і мінеральних солей та їх видалення через видільну систему. Гормон вазопресин забезпечує ізоосмію.

24 Хімічна термодинаміка - це розділ фізичної хімії, у якому вивчаються перетворення енергії в хімічних процесах та енергетичні характеристики речовин.

Термодинамічна система - це тіло або сукупність тіл, які перебувають у взаємодії та відокремлені від навколишнього середовища реальною або уявною поверхнею поділу. Залежно від здатності системи обмінюватися з навколишнім середовищем енергією та речовиною розрізняють такі типи систем:

- ізольована - це така система, яка не обмінюється з навколишнім середовищем ні речовиною, ні енергією; - закрита - це система, що обмінюється з навколишнім середовищем енергією і не обмінюється речовиною (штучний супутник); - відкрита - це система, яка обмінюється з навколишнім середовищем як енергією, так і речовиною (біосфера, живий організм). Система може бути гомогенною та гетерогенною. Гомогенна система складається з однієї фази, а гетерогенна - з кількох фаз (наприклад, лід - вода, вода - толуен тощо).

Перший закон термодинаміки

1 формулювання: Енергія не створюється і не зникає. Можливий лише перехід з одного виду енергії в інший в еквіпотенціальній кількості. 2 формулювання: Вічний двигун першого роду неможливий.

3 формулювання: В ізольованих системах сума всіх видів енергії є сталою величиною.

25 Термохімічні рівняння - рівняння хімічних реакцій, в яких наведені значення їх ентальпії та вказаний агрегатний стан реактантів і продуктів реакції. Теплота утворення (перший наслідок закону Гесса) - це тепловий ефект утворення Імоль речовини із простих речовин за 25°С(298 К), 101,3 кПа і дорівнює різниці між сумою теплот утворення продуктів реакції та сумою теплот утворення вихідних речовин, узятих з урахуванням стехіометричних коефіцієнтів рівняння реакції: Нутв..

= ΣΔНПРОД. - ΣΔНвих.

Теплота згоряння (другий наслідок закону Гесса) - це тепловий ефект згоряння Імоль речовини до С02 та Н20 і дорівнює різниці між сумою теплот згоряння вихідних речовин та сумою теплот згоряння продуктів реакції, узятих з урахуванням стехіометричних коефіцієнтів рівняння реакції: НСГОР. = ΣΔН вих. - ΣΔНПРОД.

26Закон Гесса: тепловий ефект хімічної реакції не залежить від шляху її проходження, а залежить від її початкового та кінцевого стану. Вивчення стану живого організму, як відкритої термодинамічної системи, лежить в основі методу

калориметрії - вимірювання кількості тепла, яке виділяється під час різних фізичних, хімічних чи біологічних процесів. Калориметрія біологічних і біохімічних процесів (біокалориметрія) дозволяє кількісно характеризувати енергетичні і теплові ефекти окремих біохімічних реакцій, діяльність клітинних органел і клітин, тканин і органів, організму в цілому. При калориметричних дослідженнях вимірюються величини теплових потоків від живого об’єкта в навколишнє середовище і розраховується кількість виробленого тепла та тепломісткість організму; вимір тепломісткості знаходять на підставі даних про масу, теплоємність і зміну температури об’єкта. Одиницями виміру тепла є калорія (ккал) чи джоуль (Дж): 1 ккал = 4,187*103 Дж. Питома теплота вимірюється у ккал/кг або Дж/кг; тепловий, потік - у ккал/м чи година Вт/м .

27 Другий закон термодинаміки:

1 формулювання: Теплота не може самовільно переходити від холодного тіла до гарячого не залишаючи змін в навколишньому середовищі. 2 формулювання: Вічний двигун другого роду неможливий, тобто двигун, який би виконував роботу без втрати тепла неможливий.

3 формулювання: всі процеси перетворення енергії відбуваються із розсіюванням енергії у вигляді теплоти. Ентропія – міра невпорядкованості системи; функція системи, яку виміряти неможливо, вимірюють її зміну.

Енергія Гіббса або ізобарно - ізотермічний потенціал - це сумарний ефект прояву ентальпійного Н та ентропійного S чинників.

рівновазі.

28Всі процеси в природі відбуваються самочинно. Саме 2 закон термодинаміки визначає в якому напрямку рухається та границю передачі тепла і енергії. Енергія характеризується факторами інтенсивності(тиск, темп, поверхневий натяг), фактор ємності(к-сть речовини, потенціал, маса, обєм). Самочинні процеси направленні в сторону вирівнювання фактора інтенсивності в усіх частинах. Тому напрямок процесу і його границя можуть характеризуватися цим фактором лише коли їх значення різні у взаємодіючих тілах.

29Застосування першого закону термодинаміки до живих систем полягає в тому, що енергія, яка надходить у живі організми з іжею, розподіляється у процесі споживання на дві частини:

-виділяється в середовище у вигляді тепла та енергії, що міститься у продуктах життєдіяльності;

-відкладається в клітинному матеріалі.

Сума цих двох частин дорівнює внутрішній енергії іжі, що надходить до організму.

У біологічних системах процеси здійснюються при постійному тиску, тому тепловий ефект біохімічних реакцій дорівнює зміні ентальпій під час реакції.

Існування живого організму потребує підтримання його у нерівноважному стані, а це неможливо без притоку енергії ззовні. Людина в якості джерела енергії використовує продукти харчування (а саме, хімічну енергію, яка є в цих продуктах). Ця енергія вивільнюється при окисненні речовин, що супроводжується споживанням кисню і виділенням вуглекислого газу. НЕ ВПЕВНЕНИЙ ЧИ ПРВАВИЛЬНО:Організм як термодинамічна система має свою специфіку: підвищення ентропії при самочинних процесах за 2 законом термодинаміки НЕ викликає «теплову смерть» організму. Біохімічні процеси які забезпечують життєдіяльність характеризуються інтенсивним протіканням в водних розчинах при постійній температурі і тиску. Досягнення рівноваги можливе і коли енергія Гіббса не дорівнює нулю.

30Характеристика живого організму з точки зору термодинаміки.

-живі організми не є незалежними постачальниками енергії, а лише здійснюють перебудову одних видів енергії в інші.- у біологічних системах процеси здійснюються при постійному тиску, тому тепловий ефект біохімічних реакцій дорівнює зміні ентальпій під час реакції.- Існування живого організму потребує підтримання його у нерівноважному стані, а це неможливо без притоку енергії ззовні.

Перетоворення енергії відбувається відповідно до першого і другого закону термомодинаміки але відрізняється низкою специфічних властивостей Це такі:

-Усі біохімічні процеси в клітині відбуваються за умов значних перепадів концентраціі різних змін об’ємів

-Необхідною умовою функціонування організму є гомеостаз - сталість внутрішнього середовища незважаючи на зміну зов середовища і перебування клітини в стані справжньої термодинамічної рівноваги можливо лише в стаціонарному стані.

-Застосування другого закону термодинаміки до живих систем неможливе без урахування впливу біологічних закономірностей так зміна ентропії у біосистемах є другорядним показником Організм є відкритою системою що безперервно обмінюється з навколишнім середовищем як речовинами так і енергією. Його ознакою є:

-Високий ступінь складності на всіх рівнях організації -Здатність до росту, розмноження та адаптації -Реагування на зовнішні подразники

31Необоротні процеси - фізичні процеси які можуть мимоволі протікати лише в одному певному напрямку. До них відносяться процеси дифузії, теплопровідність, термодифузії в’язкої течії і т.п. В замкнутих системах необоротні процеси супроводжуються зростанням ентропії. Вона може лишатися постійною або навіть убувати за рахунок обміну ентропією з зовнішнім середовищем. У необоротних процесах ентропія ізольованої системи зростає.

Усі процеси, які проходять самодовільно - необоротні.

32Швидкість хімічної реакції - це зміна концентрації однієї із реагуючих речовин за одиницю часу і в одиниці об'єму (для гомогенних реакцій) або на одиниці поверхні (для гетерогенних реакцій).

Швидкість хімічної реакції залежить від природи реагуючих речовин, концентрації, температури.

Закон діючих мас - швидкість хімічної реакції прямо пропорційна добутку концентрацій реагуючих речовин, зведених в ступені, рівних стехіометричним коефіцієнтам.

Наприклад, для реакції аА + bВ сС

V= k[А]а • [В]b , де k - константа швидкості хімічної реакції; вона дорівнює швидкості хімічної реакції за концентрації речовин 1 моль/л і залежить від природи речовин та температури.

33 Правило Вант - Гоффа - під час збільшення температури на 10° швидкість хімічної реакції збільшується в 2 - 4

34Ферменти - це речовини білкової природи які синтезуються клітиною і значно збільшують V біохімічних реакцій. Містять активний центр (або кілька), що визнач. специфічність хімічної реакції. Швидкість біохімічної реакції прямо пропорційна концентрації певного ферменту, який її каталізує. Температурний інтервал дії ферментів: 10-56 С. Діапазон рН: 4-10. (ферменти травлення в кислому середовищі пепсин - рЬ=1.0-2.0, ферменти сечовивідної системи у лужному середовищі - аргіназа рН=10 -10.2).

Селективність ферменту:взаємодія відбувається за принципом «замок-ключ», тобто має бути повне співпадіння у структурі субстрату та активного центру ферменту.

Ефективність: використання при порушенні травлення(пепсин, панкреатин), для руйнування білкових утворень(трипсин,лідаза), для лікування інфекцій головного мозку, тромбів (плазмін), для комплексного розкладу речовин(ліки з комплексом ферментів - солізим, фестал, лізим, ензистал), для визначення орг. і неорг речовин, для виробництва кефіру, йогуртів, дріжджів, у біохімічному аналізі, синтезі а/б.

Розділ медицини, що займається використанням ферментів для лікування наз. ензимотерапією.

35Оборотними називають реакції, в яких кінцеві продукти взаємодіють між собою із утворенням початкових речовин. Такі реакції ідуть не до кінця, а до стану рівноваги: 3H2 + N2 ↔ 2NH3

Необоротними називають реакції, в яких початкові речовини повністю перетворюються на продукти реакції, тобто реакція іде до кінця.Ознаки необоротності:

в) утворення слабкого електроліту: 2NaОН + Н2SO4 → Na2S04 + 2Н2O .

Хімічна рівновага - це стан системи, під час якого швидкості прямої та зворотньої реакцій однакові. Рівноважними називають концентрації, які встановлюються на стан рівноваги (для початкових речовин рівноважна концентрація це кількість речовини, яка залишилася на момент рівноваги; для продуктів реакції - це кількість речовини, яка утворилася на момент рівноваги).

Хімічна рівновага характеризується константою рівноваги КР, яка дорівнює відношенню добутку концентрацій продуктів реакції до добутку концентрацій вихідних речовин в ступенях рівним стехіометричним коефіцієнтам.

Відповідно до закону діючих мас для оборотної реакції: аА + bВ → сС + dD вираз КР можна записати таким чином:

КР показує, в скільки разів швидкість прямої реакції більше швидкості зворотньої реакції.

Якщо КР > 1, то швидше іде пряма реакція; ΔG < 0.Якщо КР < 1, то швидше іде зворотна реакція; ΔG > 0. Якщо КР = 1, то ΔG=0 (стан рівноваги).

КР залежить від природи реагуючих речовин та температури і не залежить від концентрації та каталізатора. Зсув хімічної рівноваги - це перехід системи з одного рівноважного стану в інший.

Принцип Ле-Шательє: якщо на систему, що знаходиться в рівновазі, подіяти певним чинником (змінити концентрацію, тиск, температуру), то рівновага зрушується у напрямку тієї реакції, яка послаблює цю дію.

Хімічна рівновага встановлюється в насиченому розчині солі між твердою фазою та іонами, що перейшли в розчин.

36 Гальванічний елемент - це система, в якій хімічна енергія окисновідновної реакції перетворюється на електричну.

Електродним називається потенціал, що виникає на металевому електроді, зануреному в розчин солі цього металу.

n+

Така система називається напівелементом, схема якого записується таким чином: Ме | Ме. Величину електродного потенціалу можна розрахувати за рівнянням Нернста:

e = e0 + lnaMn+ де е0 - нормальний електродний потенціал, що виникає на електроді, зануреному в розчин солі цього

металу із концентрацією 1 моль/л; R - універсальна газова стала = 8,313 Дж/к* моль; Т - температура за Кельвіном; n - заряд іона; F - число Фарадея 96500 Кл/ моль; а - активність іонів металу (або концентрація).

,

За 18°С рівняння має вигляд: e = e0 + lgaMn+

Для визначення концентрації Н+ використовують водневий електрод, схема якого має вигляд: Pt(Н2) | Н+ (потенціал нормального водневого електроду прийнятий за 0) та скляний електрод: скло | Н+.

38 Розглянемо простий гальванічний елемент Даніеля-Якобі, який складається з двох полуелементів - цинкової та мідної пластин, занурених до розчинів сульфатів цинка і міді відповідно, які з’єднані між собою т.з. електролітичним ключом (містком) - наприклад, паперової стрічнки, змоченої розчином будь-якого електроліта, або трубки, заповненої агаром на розчині електроліту.

Схема гальванічного елементу Якобі: (-) Zn|ZnSO4|| CuSO4| Cu(+)

Електродний потенціал будь-якого електроду дорівнюватиме ЕРС елемента, складеного з цього електрода і стандартного водневого електрода. При цьому знак електродного потенциала вважають позитивним, якщо в такому гальванічному елементі дослідний електрод є катодом, і негативним, якщо дослідний електрод є анодом.

Рівняння ЕРС гальванічного елементу загального типу (електроди із різних металів, занурених в розчини своїх солей):

Концентраційним називається гальванічний елемент, що складається із однометалевих електродів, занурених в розчини їх солей різної концентрації. Схема концентраційного елементу: (-)Ag| AgNO3|| AgNO3|Ag (+) С2 < С1

Рівняння ЕРС концентраційного елементу:

40Окиснювально - відновні або редокс – системи -це системи, в яких індиферентний електрод не обмінюється іонами із розчином, а тільки забезпечує постачання або відведення електронів для окиснювально - відновної реакції, що протікає в розчині, який містить окислену та відновлену форми однієї речовини.

e red = e0red+ ln[відновника[окисника]] , де е° − нормальний редокс − потенціал; це потенціал що виникає на електроді,

зануреному в розчин із співвідношенням в ньому окнсненої та відновленої форм 1; n - число єлектронов, яке віддає відновник або приймає окислювач.

Редокс-системи організму беруть участь в окисно-відновних реакціях, які визначають метаболізм (катаболізм) харчових речовин в організмі людини. Процес перенесення протонів і електронів в дихальному ланцюгу здійснюється за участю системи НАД-НАДН, хінон-гідрохінон, ФАД-ФАД-Н2.

41Дифузний потенціал - це додатковий потенціал що виникає на межі розчин-розчин. Причиною його виникнення є різна швидкість руху катіонів та аніонів солі. Внаслідок дифузії позитивні і негативні йони переміщуються від розчину з більшою активністю до розчину з меншою активністю, тому в розчині з меншою активністю – надлишок аніонів, а в розчині з більшою активністю – катіонів – таким чином виникає різниця потенціалів. Дифузний потенціал ускладнює вимірювання, тому його намагаються зменшити.

Мембранний потенціал виникає у випадках якщо між двома розчинами є вибірково-проникна мембрана. По обидві її сторони накопичуються йони протилежного знака, одна з них заряджається позитивно, іншанегативно. Мембранні та дифузні потенціали призводять до утворення біопотенціалів і біострумів в живих організмах. Мембранний потенціал виміряний в стані фізіологічного спокою клітини – потенціал спокою. Раптове підвищення та падіння мембранного потенціалу – потенціал дії. Яскравим прикладом мембранного потенціалу є натрієво-калієвий насос. Мембранні потенціали використовуються в ЕКГ, електроенцефалографічних електроміографічних методів дослідження. 42Сорбція - це поглинання газів, пари чи розчинених речовин поверхнею і об’ємом твердого тіла чи рідини. Речовини

поглиначі називаються сорбентами, речовини, що поглинаються -сорбатом чи сорбтивом. На молекули, що знаходяться на поверхні поділу фаз, наприклад, рідина-повітря, діють сили неоднакової величини. Це пов’язано з тим, що сили зчеплення між молекулами газів є значно слабшими, ніж між молекулами рідини. тобто рідина намагається втягнути в глибину молекулу, що знаходиться на її поверхні. Тому поверхня рідини намагається скоротитись до мінімально можливої. Так виникає поверхневий натяг.

Поверхневий натяг - це сила, що намагається скоротити вільну поверхню тіла до найменшої можливої межі. Поверхневий натяг залежить від температури, природи контактуючих фаз, концентрації розчинених речовин. Поверхневий натяг визначається і природою рідини, а особливо її полярністю.

Поверхневий шар рідини має певний запас поверхневої енергії. Ця енергія витрачається на роботу, спрямовану на утворення поверхні поділу фаз. При постійному тиску і температурі вона відповідає вільній енергії і має назву - поверхнева енергія Гібса.

Поверхнева́ енергія́ — енергія, яка потрібна на виконання роботи зі збільшення площі поверхні на одиницю. 43Речовини, які зменшують поверхневий натяг рідин називаються поверхнево-активними (ПАР), речовини, які не

змінюють чи навіть збільшують поверхневий натяг рідин називаються поверхнево-інактивними (ПІВ).Поверхнево-активні властивості мають численні органічні сполуки: фосфоліпіди, жирні кислоти, соли жирних кислот (мила), сульфокислоти, спирти, аміни, білки. До ПІВ належать здебільшого сильні неорганічні електроліти - кислоти, луги, соли. В організмі людини ПАР – це сурфактанти альвеол легенів, та окремі компоненти жовчі. Внаслідок сорбції гази, що розчинені в крові починають виділятися (через зміну тисків), збільшуватись в розмірах та призводити до закупорки судин – декомпресійна хвороба (кесонова хвороба). Під впливом жовчі (в складі якої містяться ПАР) жири розпадаються на дрібненькі краплинки (емульгація жирів). Це значно полегшує розщеплення жирів ферментами. Під час фагоцитозу поверхнево активні речовини дозволяють розчинити клітинну оболонку і тим самим забезпечити проникнення частинки в цитоплазму.

44Сорбція - це поглинання газів, пари чи розчинених речовин поверхнею і об’ємом твердоготіла чи рідини. Речовини поглиначі називаються сорбентами, речовини, що поглинаються -сорбатом чи сорбтивом.

Абсорбція - поглинання газу чи пари всім об’ємом твердого тіла чи рідини, тобто це об’ємна сорбція. Цей процес полягає в проникненні молекул газу чи рідини в масу сорбенту і завершується утворенням твердого чи рідкого розчину. Швидкість процесу досить низька і визначається дифузією. Приклад – поглинання водню паладієм, аміаку чи диоксиду вуглецю - водою.

Адсорбція - накопичення молекул сорбата в поверхневому шарі твердого тіла чи рідини. Ці види сорбції відносяться до розряду фізичної сорбції, бо вони здійснюються за рахунок слабких взаємодій - сил Ван-дер-Ваальса (міжмолекулярної взаємодії -орієнтаційних, індукційних, дисперсійних) і водневих зв’язків. Якщо в процесі сорбції утворюються нові хімічні сполуки, то такий процес називається хемосорбцією.

Адсорбент́ — тверда або рідка речовина, на поверхні частинок якої відбувається адсорбція. Як адсорбент використовують силікагель, активоване вугілля, деякі оксиди, смоли.

Кількісна залежність величини адсорбції від тиску або концентрації газу виражається ізотермою адсорбції Ленгмюра

, де Г – величина адсорбції, що показує кількість речовини, адсорбованої одиницею

Г Г КР 1 КР

поверхні адсорбенту або одиницею маси адсорбенту, кмоль/м3

1

Залежність величини адсорбції від тиску виражає рівняння Фрейндліха Г К . Р n ,

Найбільш універсальною є теорія БЕТ, яка була розроблена в 1935-1940-рр. Брунауером, Емметом і Теллером. Для багатошарової адсорбції автори вивели рівняння ізотерми адсорбції

, де V об єм адсорбованого газу, м3/г; Vm об єм адсорбованого газу при заповненні поверхні адсорбенту суцільним мономолекулярним шаром адсорбтиву, м3/г; Р і Ps відповідно рівноважний тиск адсорбованого газу і тиск насиченої

пари при даній температурі, Па; К константа адсорбційної рівноваги.

45 Останнім часом набула популярності адсорбційна терапія для видалення токсинів та шкідливих речовин з організму людини. Одним з найсучасніших методів очищення крові від токсичних речовин за допомогою відповідних адсорбентів є гемосорбція. ЇЇ застосовують при нирковій та печінковій недостатності, при сильних отруєннях снодійними препаратами, фрсфоорганічними сполуками.

Ентеросорбція – метод лікування, що полягає у використанні речовин, що здатні сорбувати на собі продукти обміну та ксенобіотичні речовини. Ентеросорбенти — речовини, що вводяться в просвіт шлунково-кишкового тракту і здатні сорбувати (пов’язувати) деякі компоненти його вмісту. Первинний етап дії ентеросорбенту — сорбція деяких речовин, що знаходяться в просвіті шлунково-кишкового тракту, таких як жовчні кислоти, холестерин, індол, скатол, аміак, поліаміни, біоактивні кишкові речовини, бактеріальні токсини. Внаслідок сорбції змінюється склад внутрішнього середовища шлунково-кишкового тракту. Це призводить на другому етапі до зниження концентрації ряду речовин в кишковому соку, що всмоктується в нижніх відділах кишечника, а також до пасивного транспорту деяких речовин, в т.ч. хвороботворних, з внутрішнього середовища організму через стінку кишечника в його порожнину з їх подальшою сорбцією і виведенням. Аплікаційно-сорбційна терапія, що почалась ще із застосування для лікування ран деревного попілу, сьогодня з появою високоємних активованих волокнистих вуглецевих сорбентів суттєво поширила свої можливості. Багаторічне вивчення медико-біологічних механізмів аплікаційно-сорбційної терапії завершилось розробкою підходів до використання методу АС на різних етапах перебігу ранового процесу. У ранньому післяопераційному періоді для запобіганню розвитку інфекції та скорочення терміну лікування ран.

Великий сорбційний потенціал вуглеволокнистих сорбентів забезпечує швидке поглинання з ранового вмісту великої кількості (до 1,5 Г на 1 Г власної ваги) різноманітних біологічно активних компонентів, включаючи продукти білкового катаболізму та протеолізу, бактеріальні ендотоксини, біогенні аміни та медіатори запалення, що викликає зменшення інтенсивності місцевої судинної і запальної реакції. Аплікаційні сорбційні пов’язки на основі волокнистих вуглецевих сорбентів блокують локальні джерела інтоксикації і запобігають повторному інфікуванню ран, що надзвичайно актуально саме для онкологічних хворих, хірургічне втручання у яких нерідко проводиться на фоні інтоксикації і зниженій активності детоксикаційних систем організму та у багатьох випадках призводить до гнійно-запальних ускладнень. 46Сильні електроліти на відміну від недисоціючих і слабкодисоціюючих сполук адсорбуються з розчинів у вигляді іонів, а не молекул. При цьому основну роль в сорбції відіграють електростатичні зв’язки.

Іонообмінна адсорбція полягає в тому, що тверда фаза здатна поглинати з розчину катіони чи аніони, виділяючи взамін еквівалентні кількості інших катіонів чи аніонів. Сорбенти, що здатні до іонного обміну називаються іонітами чи іонообмінниками. Іоніти можуть мати кислотний, основний чи амфотерний характер. Природні іонообмінники це цеоліти і глауконіти. Застосовуються вони для очистки води, влучення важких металів з стічних вод.

Вибіркова сорбція - це фіксація на твердій поверхні іонів при збереженні рухомості іонів протилежного знаку. Поглинатись будуть іони, які можуть піти на добудовування кристалічної решітки. Іонний обмін відіграє велику роль в процесах життєдіяльності. Оскільки мембрани є мало проникними для заряджених частинок, то транспорт іонів через мембрани здійснюється за допомогою спеціальних білків-переносчиків чи іонних каналів.

47Правила Панета-Фаянса:1) Кристалічну гратку адсорбенту добудовують йони, що входять до її складу, ізоморфні з її йонами або ті, що утв з ними важкорозчинні сполуки.2) На твердій поверхні адсорбенту адсорбуються лише ті йони, знак заряду яких протилежний знакові заряду поверхні адсорбенту.

Адсорбенти, на яких відбувається процес еквівалентного обміну йонів, називають іонітами. За походженням поділяють на природні й синтетичні. До природних іонітів належать циоліти, глинисті матеріали, викопні приски й ін. Синтетичними іонітами є оплавлені циоліти і молекулярні сита, активовані матеріали й ін.

Вибіркова сорбція - це фіксація на твердій поверхні іонів при збереженні рухомості іонів протилежного знаку. Поглинатись будуть іони, які можуть піти на добудовування кристалічної решітки. Іонний обмін відіграє велику роль в процесах життєдіяльності. Оскільки мембрани є мало проникними для заряджених частинок, то транспорт іонів через мембрани здійснюється за допомогою спеціальних білків-переносчиків чи іонних каналів. 48Хроматографія–фізико-хімічний метод розділення і аналізу, в якому речовина розподіляється між двома фазами: рухомою і нерухомою. Розділення речовин базується на їх різному розподілі в рухомій та нерухомій фазах, а відношення рівноважних концентрацій речовин в обох фазах називають коефіцієнтом розподілу. За технікою експерименту і характером фаз розрізняють такі варіанти хроматографії:

Паперова – нерухома фаза - вода, що зв’язана з волокнами целюлози (фільтрувальний папір - має до 20-25% води), рухома фаза - органічний розчинник з полярністю меншою ніж, у води. На папір наносять суміш речовин, призначених для розділення і опускають в скляну камеру в яку наливають спеціально підібраний розчинник. Розчинник, який поширюється в силу капілярності по паперу, буде захоплювати з собою і речовини з суміші. Ті речовини які краще розчиняються в розчиннику будуть рухатись швидше, а речовини які краще розчиняються в воді, що знаходиться в волокнах целюлози, будуть затримуватись на старті чи рухатись не так швидко.

Колонкова хроматографія - сорбент чи іоніт поміщують в трубку. В колонку вносять суміш речовин призначених для розділення і через колонку пропускають спеціально підібраний розчинник. В залежності від спорідненості до матеріалу сорбенту і до розчинника різні речовина будуть з різною швидкістю виходити з колонки.

49Хроматографія–фізико-хімічний метод розділення і аналізу, в якому речовина розподіляється між двома фазами: рухомою і нерухомою. Основні досягнення хімії, біохімії, молекулярної біології, генетики, фармакології пов’язані з застосуванням цього методу. Хроматографія дала можливість встановити первинну структуру білків, нуклеїнових кислот, очистити їх від низькомолекулярних домішок. Метод тонкошарової хроматографії широко використовують для розділення, аналізу і ідентифікації лікарських речовин, оскільки він є достатньо простим у виконанні і не потребує складного обладнання.

Газова хроматография, зокрема, є основним методом для судово-медичного визначення вмісту алкоголю в крові. Перевагами методу є відносна дешевизна приладу та швидкість визначення.

50Дисперсними є системи, в яких одна речовина в подрібненому стані рівномірно розпо-ділена серед частинок іншої речовини. Розрізняють дисперсну фазу (диспергована речовина, або частинки) та дисперсне середовище (тобто розчинник). За розміром частинок дисперсні системи ділять на три типи:

1.Грубо–дисперсні системи (суспензії, емульсії, порошки, грубі зависі) – розмір частинок більше 1 мкм (10–6 м), а питома поверхня менше 1м2/г;

2.Системи середньої дисперсності 1 – 0,1 мкм (10–6 – 10–7 м); Іноді їх об`єднують з грубо– дисперсними системами.

3.Колоїдно–дисперсні системи (або золі) мають розмір частинок 100 – 1 нм (10–7 – 10–9 м), а питома поверхню більше 10 м2/г.

За типом взаємодії дисперсної фази та дисперсного середовища розрізняють:

Ліофільні системи – в яких дисперсні частинки сильно взаємодіють з розчинником. У випадку коли розчинником є вода, їх можна називати гідрофільними системами. Наприклад– розчини білків або полісахаридів у воді; Ліофобні системи – в яких дисперсні частинки слабко взаємодіють з розчинником. У випадку коли розчинником є вода ці

системи можна називати гідрофобними, оскільки поверхня частинок слабко змочується водою. Приклади – колоїдні розчини благородних металів.

51Колоїднохімічна фізіологія людини - це розділ науки, що вивчає функціонування систем організму людини, що утворюють колоїдні сполуки. Вже сама клітина являє собою складний комплекс колоїдних утворень , основними з яких є клітинні мембрани , гіалоплазма (сукупність ліофільних і ліофобних колоїдів з властивостями золів , гелів і емульсій , участь у формуванні яких беруть білки , нуклеїнові кислоти ( РНК) , солі металів , ліпіди і інші речовини) , ядро , ЕПС, рибосоми, лізосоми , комплекс Гольджі , включення. Кров – це також дисперсна система , в якій ферментні елементи еритроцити , тромбоцити , лейкоцити є фазою , а плазма - дисперсним середовищем .

З колоїдів , багатих білками сполучної тканини (амінокислоти пролін і гліцин ) , складаються шкіра , м'язи , нігті, волосся , кровоносні судини, легені , весь шлунково -кишковий тракт.

Такі біологічні рідини живих організмів, як кров, плазма, лімфа, спинномозкова рідина, сеча та інші є колоїдними системами, в яких ряд речовин, наприклад, білки, холестерин, глікоген та інші, перебувають в колоїдному стані. За багатьма показниками крові можна зробити висновок про фізіологічний стан організму. Найменші відхилення від норми кількості формених елементів крові (еритроцитів, лейкоцитів, тромбоцитів), швидкості осідання еритроцитів (ШОЕ), згортання і т.д. свідчать про наявність патологічних процесів в організмі людини. Взагалі цільну кров можна розглядати як емульсію, в якій формені елементи – дисперсна фаза, а плазма – дисперсійне середовище. У той самий час плазма є високодисперсною системою, в якій дисперсну фазу складають білки, гормони, ферменти і т.д. На поверхні еритроцитів адсорбовані молекули білків, амінокислот, іони електролітів, які визначають негативний заряд. Еритроцити– достатньо великі часточки в нормальному стані, вони коагулюють і осаджуються з визначеною швидкістю (ШОЕ). За наявності патологічних процесів в організмі змінюється біохімічний склад крові, еритроцити адсорбують молекули білків: глобулінів і фібриногенів, змінюється заряд еритроцитів і збільшується швидкість осідання еритроцитів (ШОЕ). Цей аналіз використовується для діагностики ряду захворювань.

52Колоїдні розчини займають про-міжне місце між грубодисперсними системами та істинними розчинами. Для приготування колоїдних розчинів необхідно притримуватись певних умов, а саме:

1.Розміри частинок має бути в межах 10–7 – 10– 9 м.

2.Необхідні іони електролітів, які утворюють іонний шар навколо колоїдної частинки, надаючи їй стабільності. 3.Дисперсна фаза гідрофобних колоїдних розчинів має мати низьку розчинність у воді.

Розрізняють 2 групи методів отримання колоїдних розчинів:

Дисперсійний метод полягає в подрібнення речовини до маленьких частинок. Подрібнення можна вести: 1) механічним способом (кульові млини, гомогенізатори, ультразвукові дезінтегратори); 2) фізико-хімічним способом – метод пептизації, коли осад речовини переводиться в колоїдний стан додаванням поверхнево–активних сполук - мила, білків. Конденсаційний метод спрямований на збільшенні розмірів частинок завдяки агрегації молекул або іонів. Для цього використовується: 1) випаровування розчинника, внаслідок чо-го йде конденсація твердої фаза; 2) заміна розчинника, наприклад, коли спиртовий розчин холестерину вилити у воду; 3) використання реакцій, в яких осади формуються з маленьких частинок. Так, отримання колоїдного розчина йодиду срібла йде за реакцією заміщення:

KJ + AgNO3 → AgJ ↓ + KNO3

Колоїдні розчини можна отримувати в реакціях відновлення чи окислення, або гідролізу: Ag2O + H2 → 2Ag↓ + H2O 2 HAuCl4 + 3 H2O2 → 2 Au↓ + 8 HCl + 3O2 2 H2S + SO2 → 3 S↓ + 2Н2О

FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3↓ + 3 HCl

Як лікарські препарати використовують протаргол/коларгол на основі срібла.

53Методи очистки колоїдних розчинів. Очистка колоїдних розчинів необхідна для усунення надлишку іонів, сторонніх домішок, присутність яких зменшує їх стабільність.

Діаліз - полягає в вилученні низькомолекулярних домішок шляхом дифузії крізь на-впівпроникну мембрану. Для цього колоїдний розчин вводять в мішечок з такої мембрани (наприклад з целофану) і занурюють у дистильовану воду. Молекули або іони з розміром меншим, ніж пори мембрани, будуть переходити з розчину у воду. Для прискорення діалізу можна створити електричне поле (електродіаліз), що прискорює перехід іонів.

Суть компенсаційного діалізу перебуває в заміні звичайного розчинника спеціально приготовленим розчином, маючи знайомі концентрації речовин, близькі до концентрації біологічної рідини. Після довгого діалізу, коли між даними концентраціями установиться динамічна рівновага, аналізують склад і визначають кількість в внутрішньому середовищі речовин, знову в ній продіалізованих.Таким чином було виявлено наявність глюкози і сечовини в крові в вільному стані. Ультрафільтрація. Проводять фільтрування колоїдного розчину через навпівпроник-ну мембрану при підвищеному тискові. При цьому колоїдні частки затримуються мембра-ною, а домішки покидають колодний розчин. Ультрацентрифугування – процес сепарації частинок в залежності від їх розмірів та маси під дією прискорення, яке створюється центрифугами, що дають до 100 тисяч обертів на хв. Таким способом вдається не лише виділити частинки з певним розміром, але розділити субклітинні фракції. Для осадження ядер клітин потрібно створювати прискорення 600 g, мітохондрій – 8000 - 12000 g, ендоплазматичного ретикулуму – 100000g.

54Діаліз -полягає в вилученні низькомолекулярних домішок шляхом дифузії крізь на-впівпроникну мембрану. Принципи діалізу використовують в апараті ―штучна нирка‖, де потік крові пропуска-ють крізь штучні навпівпроникні мембрани. З одного боку мембрани циркулює компенса-ційна рідина, наприклад – фізіологічний розчин, а зіншого боку - кров пацієнта. В результаті в компенсаційну рідину переходять надлишкові кількості метаболітів і токсинів, які накопичуються при захворюваннях нирок.

55Стійкість дисперсної системи - характеризує властивість незмінюваність в часі її основних характеристик, зокрема таких як розмір і заряд частинок, рівномірність розподілу частинок в об`ємі розчинника. Розрізняють кінетичну і агрегативну стійкість колоїдних розчинів.

Кінетична стійкість - здатність дисперсної системи знаходитись у колоїдному стані та не осаджуватись. Вона значною мірою залежить від поверхневого заряду і розміру дифузій-ного адсорбційного шару.

Агрегативна стійкість - здатність дисперсної системи зберігати незмінними розміри частинок. Втрата агрегативної стійкості відбувається за рахунок злипання частинок та їх об’єднання в агрегати. В результаті відбувається випадіння осаду дисперсійної фази і коагуляція колоїду.

Більшість колоїдних розчинів кінетично і агрегативно нестійкі, а їх стійкість зростає:

1.При наявності однойменного заряду на частинках, що приводить до взаємного відштовху-вання, перешкоджаючи агрегації;

2.При наявності гідратної оболонки навколо протиіону, яка запобігає злипанню частинок;

Коагуляція колоїдних розчинів - це процес асоціації і збільшення розмірів частинок і в кінцевому підсумку випадіння дисперсної фази в осад.

Коагуляцію колоїдної системи можуть викликати такі фактори:

1. Підвищення або зниження температури; 2. Перемішування розчину; 3. Додавання до розчину алкалоїдів, барвників; 4.Зміна реакції середовища; 5. Додавання іонів, які мають однаковий заряд з проти іоном, тобто заряд протилежнийзаряду гранули.

Початок коагуляції можна визначити за різними ознаками: за зміною забарвлення золю, виникненням каламуті, початком виділення осаду і т. д.

Всі біологічні рідини є колоїдними розчинами, оскільки присутні в них малорозчинні речовини (холестерин, тригліцериди, вищі жирні кислоти та інші) можуть підтримуватись у розчинному стані лише за рахунок стабілізації. Порушення стійкості колоїдів жовчі та сечі веде до утворення каменів, зниження стійкості колоїдних систем крові веде до відкладення холестерину та ліпідів в стінці судин. Частіше всього втрата стабільності колоїдних систем біологічних рідин є наслідком недостатньої кількості білків, що стабілізують частинки ліпі-дів та інших речовин, або (що частіше) є наслідком якісних змін в цих білках. В організмі існують процеси, які нагадують процеси коагуляції колодних розчинів. Зокрема перехід крові з рідкого стану в твердий також носить назву коагуляції (зсідання) крові.

56ВМС – речовини складної хімічної будови з молекулярною масою порядку 10 4 – 10 6 одиниць маси. До ВМС належать:крохмаль, желатин, целюлоза,шерсть, шовк, бавовна,каучуки,смоли, пластмаси. Приклади ВМС в організмі людини: білки, нуклеїнові кислоти, глікоген.

Набухання – це самочинний процес вбирання ВМС великих кількостей низькомолекулярної рідини, що супроводжується значним збільшенням об’єму та маси ВМС.

Розрізняють 2 стадії набухання. На 1 стадії невелика к-сть молекул розчинника дифундує у ВМС, вони заповнюють проміжки між макроланцюгами і сольватують певні групи ВМС. 2 стадія характеризується значним збільшенням маси і об’єму полімеру внаслідок осмотичного всмоктування великої к-сті розчинника. Види набухання:

1)обмежене - супроводжується утв. драглів

2)необмежене – супроводжується повним розчиненням ВМС.

Фактори набухання: природа ВМС і розчинника; дисперсність ВМС; рН; температура; електроліти.

Тиск набрякання виникає в закритій ємності внаслідок збільшення об’єму ВМС під час набухання. За природою – осмотичний (до 107 Па), залежить від к-сті, природи ВМС, розчинника, температури.

Біологічне значення : регулює обмін води між кров’ю та тканинами; сприяє процесам травлення біополімерів; супроводжує процес скорочення м’язів; збільшення набухання сприяє розвитку набряків; зменшення набрякання знижує еластичність і пружність шкіри.

57Основним фактором термодинамічної стійкості розчинів ВМС, і в першу чергу розчинів білків, є їх висока гідрофільність, яка обумовлена наявністю полярних груп в бокових ланцюгах білків (зокрема, кислотних –СОО- та основних груп –NH3+), навколо яких утворюються потужні гідратні оболонки. Вони оберігають білкові молекули від склеювання та випадіння в осад і є основним фактором стабільності водних розчинів білків. В залежності від реакції середовища білки утворюють різні типи іонів .

Розчини ВМР при певних умовах втрачають свою текучість, тобто перетворюються у драглі.

Драглі і процес здраглювання мають велике значення в медицині, біології, тому що організми тварин і рослин в основному складаються з драглів. Драглі знаходять широке застосування у фармації для створення перспективних лікарських форм. Властивості їх можна регулювати зміною концентрації інгредієнтів або за допомогою речовин, що зшивають макромолекули. Лікарські форми у вигляді драглів можна виготовити м'якими, щільними, навіть хрящуватими. Причиною здраглювання розчинів ВМР є виникнення зв'язків між макромолекулами, в результаті чого в системі з'являється просторова сітка. Якщо зв'язки між макромолекулами не дуже міцні, то механічна дія (перемішування, струшування) може зруйнувати структуру і драглі перейдуть у рідину. При усуненні цієї дії розчини ВМР знову самодовільно здрагльовуються.

Підвищення температури перешкоджає здраглюванню (зменшується число і тривалість контактів макромолекул), і навпаки. Здраглюванню розчинів завжди сприяє підвищення концентрації, бо підвищується частота зіткнень між макромолекулами.

На здатність до здраглювання водних розчинів поліамфолітів (наприклад, білків) впливає рН розчину. Здраглювання краще відбувається в ізоелектричному стані.

Із властивостей драглів слід відзначити такі:

1. Тиксотропія. Багато драглів під впливом механічних дій (перемішування, струшування) можуть переходити в розчини, а потім після зупинення дії знову здрагльовуватися.

Руйнування драглів і утворення їх знову називається тиксотропією. Як правило, тиксотропні перетворення можуть бути повторені з одними й тими ж драглями необмежену кількість разів. Таким чином, тиксотропію можна розглядати як оборотний ізотермічний процес драглі <=> розчин. Тиксотропія є доказом того, що структуроутворення в таких системах відбувається за рахунок сил Ван-дер-Ваальса.

2.Синерезис. Свіжоприготовані драглі ВМР при стоянні часто зазнають зміни: об'єм їх зменшується, відбувається агрегація частинок, на поверхні драглів з'являються краплини рідини, розмір і число яких поступово збільшуються. В результаті утворюються дві макрофази — рідка і драглеподібна, яка зберігає форму посудини. Цей процес називається синерезисом. Рідка фаза, яка виділяється при синерезисі, не є чистим розчинником, а представляє собою розчин ВМР меншої концентрації.

Причиною синерезису є те, що при утворенні драглів система ще не досягла стану рівноваги і в ній продовжуються пронеси утворення нових зв'язків між макромолекулами.

Синерезис розповсюджений у технологічних процесах виробництва промислових і особливо продовольчих товарів (наприклад, отримання сиру). Синерезис має місце у живих клітинах, чим пояснюється жорсткість і жилавість м'яса старих тварин.

Патологічні пухлини в організмі розглядаються як вияв синерезису. В фармації при виготовленні лікарських форм з використанням концентрованих розчинів ВМР слід враховувати можливість синерезису.

3.Дифузія. Дифузія низькомолекулярних речовин у розбавлених драглях (95-99% води) відбувається з такою ж швидкістю, як у воді, і підпорядковується закону Фіка. Для більшості концентрованих драглів на дифузію впливає ряд факторів, таких, як структура і концентрація драглів, ступінь дисперсності і природа частинок дифундуючої речовини.

Залежність швидкості дифузії від концентрації драглів пов'язана з тим, що при зростанні концентрації збільшується щільність структурної сітки, зменшуються розміри комірок, заповнених розчинником, отже утруднюється проникнення через драглі дифундуючих частинок.

Чим виший ступінь дисперсності дифундуючих частинок, тим легше вони проникають через драглі. Вплив природи дифундуючої речовини на швидкість дифузії пов'язаний з можливістю адсорбційних процесів і хімічних реакцій у драглях.