69. Осмос и осмотическое давление. Уравнение Вант-Гоффа. Полупроницаемые мембраны в организме.

Все растворы обладают способностью к диффузии. Диффузия - это равномерное распределение вещества по всему объему раствора, протекающая по всем направлениям. Ее движущая сила - стремление к максимуму энтропии. Можно создать условие, при котором диффузия протекает только в одном направлении. Для этого раствор и растворитель разделяют полупроницаемой мембраной, через которую могут проходить только молекулы (ионы) небольшого размера. Осмос - односторонняя диффузия растворителя через полупроницаемую мембрану из растворителя в раствор или из разбавленного раствора в более концентрированный. Движущей силой осмоса является стремление к выравниванию концентрации растворенного вещества по обе стороны мембраны. Процесс протекает самопроизвольно и сопровождается увеличением энтропии. Пределом его протекания является состояние равновесия. Давление, которое оказывает растворитель на мембрану в состоянии равновесия называется осмотическим (р_осм). Осмотическое давление описывается уравнением Вант- Гоффа. Для неэлектролитов: р_осм= См RT. Для электролитов: р_осм= i См RT. Клеточные мембраны животных и растительных организмов являются проницаемыми для воды и небольших ионов. Проходя через них вода создает осмотическое давление. Давление плазмы ~ 740 - 780 кПа (37⁰C). Осмотическое давление плазмы и других биологических жид-костей обусловлено главным образом присутствием электролитов.В меньшей степени давление создается коллоидными частицами белков, не проходящих через мембрану. Осмотическое давление, создаваемое белками, называется онкотическим. Оно составляет всего 3-4 кПа. Осмотический гомеостаз обусловлен работой почек, легких, кожи. Работа по переносу вещества против градиента концентрации называется осмотической.

70. Роль осмоса в биологических процессах. Осмотическое давление плазмы крови. Гипо-, гипер- и изотонические растворы. Применение изотонических растворов в медицинской практике. Плазмолиз. Гемолиз.

Осмос лежит в основе целого ряда физиологических процессов: усвоение пищи, выделение продуктов жизнедеятельности, активный транспорт воды. В медицинской практике используют растворы, изоосмотичные с кровью (физиологические растворы). Напрмер, NaCl (0,9%), глюкоза (4,5%). Введение физиологических растворов в кровь, спинномозговую жидкость и другие биологические жидкости человека не вызывает осмотического конфликта. При введении гипотонического раствора в кровяное русло (р_осм < 740 кПа) наблюдается набухание эритроцитов вплоть до разрыва клеточной оболочки (гемолиз). Начальная стадия гемолиза наблюдается при р_осм ~ 360 - 400 кПа, полный гемолиз со-ответствует р_осм = 260 - 300 кПа. Плазмолиз (сморщивание эритроцитов) имеет место при введении в кровяное русло гипертонического раствора (р_осм > 780 кПа). Применение гипертонических растворов в медицине: 10 %-ный раствор NaCl используется для лечения гнойных ран; 25 %-ный раствор MgSO₄ при-меняется как гипотензивное средство; различные гипертонические растворы используются для лечения глаукомы. Важной характеристикой растворов, применяемых в медицине для внутривенных инъекций, является их осмолярность и осмоляльность. Они характеризуют содержание частиц, не способных диффундировать через клеточную мембрану.

71. Теория электролитической диссоциации С.Аррениуса. Механизм диссоциации электролитов в водных растворах. Растворы электролитов как проводники второго рода. Удельная и молярная электропроводность растворов. Электрическая проводимость биологических жидкостей и тканей в норме и патологии.

Электролиты – это вещества, способные в растворах и расплавах диссоциировать на ионы. К ним относятся соединения с ионным и ковалентным полярным типом связи: соли, кислоты, основания, вода. Самопроизвольный распад электролитов на ионы, протекающий под воздействием растворителя, называется электролитической диссоциацией, теория которой была создана в 1884-1887 г.г. шведским ученым С. Аррениусом. Основные положения теории С. Аррениуса: 1. В растворах электролитов происходит самопроизвольный распад (диссоциация) молекул на ионы, в результате чего раствор становится электропроводным. Степень диссоциации электролита (α) определяет электропроводность раствора:

число молекул, распавшихся на ионы

α = -------------------------------------------------------------

общее число молекул растворенного вещества

2. Осмотическое давление, температура кипения и плавления растворов зависят не только от концентрации, но и от степени диссоциации электролитов : , где n - число ионов, на которые распадается молекула электролита: NaCl n = 2, Na₂SO₄ n = 3, Na₃PO₄ n = 4, i – изотонический коэффициент (коэффициент Вант-Гоффа); в бесконечно разбавленных растворах α →1, а i → n. 3. Электролиты, в зависимости от степени их диссоциации, делятся на сильные и слабые. Однако это деление несколько условно, т.к. одно и тоже вещество, в зависимости от растворителя, может быть как сильным, так и слабым электролитом. NaCl в воде – сильный электролит, NaCl в бензоле – слабый электролит. В дальнейшим будут рассмотрены только водные растворы электролитов.

Экспериментальным путем определяются числа гидратации, показывающие, сколько молекул воды связано с одним ионом:H⁺ Li⁺ Na⁺ 1 120 66. Роль растворителя в процессе диссоциации описывается законом Кулона:

q₁. q₂

F = ---------

 · r^{2 ,} где F – сила электростатического притяжения ионов, q₁ и q₂ – заряды ионов,

r – расстояние между ионами,  – диэлектрическая постоянная растворителя, показывающая во сколько раз взаимодействие между ионами в данной среде меньше, чем в вакууме. (H₂O)~81; (C₂H₅OH) ~ 24, для большинства орг. растворителей  = 2-2,5. В воде сила взаимодействия между ионами понижается в 80 раз, и собственные колебания частиц в узлах кристаллической решетки ведут к ее разрушению. Вода является лучшей средой для диссоциации электролитов.