Министерство здравоохранения Республики Беларусь

Учреждение образования

«Гомельский государственный медицинский университет»

Кафедра общей и биоорганической химии

Обсуждено на заседании кафедры ___________________

Протокол №_____________________________________

Методическая разработка

для проведения занятия со студентами

I курса медико-диагностического факультета в I семестре

по общей и биоорганической химии

Тема № 13: Физико-химия поверхностных явлений

Время: 2,5 часа

1. УЧЕБНЫЕ И ВОСПИТАТЕЛЬНЫЕ ЦЕЛИ:

Познакомить студентов с поверхностными явлениями, типами адсорбции и закономерностями процессов адсорбции, с применением данных процессов в медицинской практики. Научить студентов применять теоретические положения изученных явлений при вычислении адсорбции по уравнению Гиббса, Шишковского и Фрейндлиха, и строить графики изотермы поверхностного натяжения и изотермы адсорбции.

МОТИВАЦИЯ ДЛЯ УСВОЕНИЯ ТЕМЫ:

Поверхностные явления и адсорбция имеют большое значение в медицине и биологии. Большинство биологических процессов протекает на поверхности раздела фаз – ферментативные реакции, синтез белка и др. Поверхностно активные вещества (ПАВ) понижают поверхностное натяжение и играют важную роль в физиологических процессах. Например, соли желчных кислот, обладающие высокой поверхностной активностью, обеспечивают эмульгирование жиров и их всасывание. Адсорбция различных веществ при острых отравлениях имеет большое значение в адсорбционной терапии и гемосорбции. Иммуносорбенты найдут широкое применение при лечении микробных интоксикаций, газовой гангрены, столбняка.

ТРЕБОВАНИЯ К ИСХОДНОМУ УРОВНЮ ЗНАНИЙ:

Общие представления о поверхностных явлениях, поверхностном натяжении жидкостей.

В результате проведения занятия студент должен:

1) знать:

• понятие о свободной поверхностной энергии и поверхностном натяжении, а также о факторах, влияющих на них;

• понятие об адсорбции и ее видах;

• теоретические основы адсорбции ПАВ на границе жидкость-газ и математическое описание данного процесса уравнениями Гиббса, Шишковского и Гиббса-Шишковского;

• природные и синтетические материалы, используемые в качестве твердых адсорбентов;

• теоретические основы молекулярной адсорбции на твердых адсорбентах и математическое описание данного процесса уравнениями Ленгмюра и Фрейндлиха;

• теоретические основы адсорбции электролитов на твердых адсорбентах, описываемые правилами Панета-Фаянса;

• теоретические основы ионообменной адсорбции и применение ионитов в медицине и технике;

• применение сорбентов в медицине. Гемо-, лимфо-, плазмо- и энтеросорбция как методы лечения.

2) уметь:

• объяснить причину появления избыточной энергии у молекул на границе раздела двух фаз по сравнению с молекулами в глубине фазы;

• объяснить особенности строения молекул ПАВ и их ориентацию на границе жидкость-газ, а также влияние длины углеводородного радикала на поверхностную активность;

• выполнять расчеты по уравнениям Гиббса, Шишковского, Гиббса-Шишковского, описывающие адсорбцию ПАВ на границе жидкость–газ;

• формулировать основные положения теорий молекулярной адсорбции и выполнять расчеты по уравнениям Ленгмюра и Фрейндлиха;

• описывать избирательную адсорбцию электролитов из растворов в соответствии с правилами Панета-Фаянса;

• описывать ионообменную адсорбцию, приводить схемы ионообменных процессов для катионов и анионов;

• измерять поверхностное натяжение жидкостей сталогмометрическим методом.

2. СВЯЗЬ СО СМЕЖНЫМИ ДИСЦИПЛИНАМИ:

Теоретические основы знаний о физико-химии поверхностных явлений и адсорбции необходимы студентам при изучении курсов реанимации, клинической лабораторной диагностики, фармакологии, гематологии, общей гигиены, экологии и радиационной медицины.

3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ:

3.1 Понятие о поверхностной энергии и поверхностном натяжении.

3.2 Адсорбция на границе жидкость-газ. Понятие о ПАВ. Уравнение Гиббса-Шишковского. Правило Дюкло-Траубе.

3.3 Адсорбция на твердых адсорбентах. Классификация твердых адсорбентов. Влияние температуры на смещение адсорбционного равновесия. Уравнение Ленгмюра.

3.4 Теории молекулярной адсорбции. Уравнение Фрейндлиха.

3.5 Адсорбция электролитов на твердых адсорбентах: избирательная и ионообменная адсорбция. Правило Панета-Фаянса.

3.6 Применение адсорбентов в медицине. Энтеросорбенты. Гемо-, плазмо- и лимфосорбция.

3.7 Хроматография. Роль хроматографии в медико-биологических исследованиях.

4. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ЗАНЯТИЯ

Лабораторная работа № 1

Определение зависимости поверхностного натяжения растворов от

длины углеводородной цепи поверхностно-активного вещества

В ходе работы необходимо определить поверхностное натяжение (σ) 0,1 М водных растворов следующих спиртов: C₂H₅ОН, С₃Н₇ОН, С₄H₉ОН, С₅Н₁₁ОН. Результаты занесите в таблицу 1.

Таблица 1

ПАВ	СМ (спирта), моль/л	n, число капель спирта	σ·103, Н/м
Н2О			72,75
C2H5ОН
С3Н7ОН
С4H9ОН
С5Н11ОН

Расчеты проводите по формуле:

, где σ (Н₂О ) = 72,75·10‾³ Н/м

Начертите график 1 зависимости поверхностного натяжения (σ) от числа атомов углерода в молекулах спиртов (n(C)).

График 1. Зависимость поверхностного натяжения (σ)

σ·10³ от длины углеродной цепи

Н/м

01 2 3 4 5 n(С)

На основании полученных данных сделайте вывод.