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

лечебного факультета по общей химии

Тема № 16: Физико-химия дисперсных систем

Время: 3 часа

1. УЧЕБНЫЕ И ВОСПИТАТЕЛЬНЫЕ ЦЕЛИ:

Познакомить студентов-медиков со строением, способами получения, методами очистки и физико-химическими свойствами дисперсных систем, обратив особое внимание на биологическое значение коллоидных растворов in vivo.

МОТИВАЦИЯ ДЛЯ УСВОЕНИЯ ТЕМЫ:

Коллоидные растворы играют важную роль в процессах жизнедеятельности организмов. Так, например, коллоидной системой является протоплазма живых организмов, в которой содержатся различные лиофильные вещества (белки, гликоген, фосфолипиды), молекулы которых прочно удерживают воду. В организме человека и животных в коллоидном состоянии находятся белки – важнейшая составная часть всех живых клеток. В коллоидном состоянии проявляют свою высокую каталитическую активность ферменты – биологические катализаторы. Коллоидными растворами являются многие лекарственные препараты.

ТРЕБОВАНИЯ К ИСХОДНОМУ УРОВНЮ ЗНАНИЙ:

а) понятие о дисперсных системах;

б) истинные и коллоидные растворы.

В результате проведения занятия студент должен:

1) знать:

• понятие о дисперсных системах, их классификацию;

• способы получения и очистки коллоидных растворов;

• строение мицеллы лиофобных золей, стабилизированных электролитами;

• молекулярно-кинетические и оптические свойства коллоидных систем;

• электрокинетические явления, в частности электрофорез и электроосмос, а также их применение в биологии и медицине;

• теоретические основы устойчивости и коагуляции лиофобных золей, закономерности коагуляции под действием электролитов;

• теоретические основы кинетики коагуляции, понятие о пороге коагуляции, правило Шульце-Гарди.

2) уметь:

• давать характеристику коллоидных систем в сравнении с грубодисперсными и истинными растворами;

• составлять формулы мицеллы лиофобных золей, объяснять причину их устойчивости;

• указывать направления движения коллоидной частицы при электрофорезе;

• излагать теоретические основы устойчивости и коагуляции лиофобных золей;

• определять, какой ион электролита-коагулятора будет оказывать коагулирующее действие на золь;

• сопоставлять коагулирующую способность электролитов;

• уметь рассчитывать порог коагуляции электролита в соответствии с правилом Шульце-Гарди.

• уметь готовить коллоидные растворы железо (III) гидроксида реакцией гидролиза и берлинской лазури реакцией обмена;

• проводить коагуляцию полученных золей под действием электролитов.

2. СВЯЗЬ СО СМЕЖНЫМИ ДИСЦИПЛИНАМИ:

Знания о строении и свойствах дисперсных систем, о коагуляции золей и о коллоидной защите потребуются студентам при изучении курсов медицинской физики и биологии, фармакологии, нормальной и патологической физиологии, а также при изучении клинических дисциплин.

3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ:

3.1 Дисперсные системы. Их классификация.

3.2 Характеристика коллоидных систем; их отличие от суспензий и истинных растворов.

3.3 Методы получения и очистки коллоидных растворов.

3.4 Электрокинетические явления. Электрофорез, электроосмос. Применение электрофореза в биологических и медицинских исследованиях.

3.5 Строение коллоидных частиц лиофобных золей.

3.6 Устойчивость и коагуляция лиофобных золей. Основные закономерности коагуляции под действием электролитов. Кинетика коагуляции. Порог коагуляции. Правило Шульце-Гарди.

4. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ЗАНЯТИЯ:

Лабораторная работа № 1

Получение коллоидного раствора (золя) железо (III) гидроксида

реакцией гидролиза

Налейте в коническую колбу на 250 мл 150 мл дистиллированной воды, отмеренной мерным цилиндром. Нагрейте воду до кипения на электроплитке. Не снимая колбы, выключите плитку и при помощи пипетки влейте в воду 5 мл концентрированного раствора железо (III) хлорида. Происходит гидролиз FeCl₃, в результате чего образуется коллоидный раствор железо (III) гидроксида интенсивного красно-коричневого цвета.

Полученный золь охладите под краном до комнатной температуры. Если необходимо, то отфильтруйте охлажденный раствор через складчатый фильтр. Золь должен быть прозрачным в проходящем свете!

ФОРМА ОТЧЕТА:

1. Напишите уравнение реакций получения золя железо (III) гидроксида.

2. Составьте формулу мицеллы золя Fe(OH)₃.

3. Каков знак заряда коллоидных частиц железо (III) гидроксида?

Лабораторная работа № 2

Определение порога коагуляции полученного золя Fe(OH)₃

Чтобы определить порог коагуляции золя железо (III) гидроксида, приготовьте растворы электролитов KCl, K₂SO₄ и K₃[Fe(CN)₆] с убывающей концентрацией. Для этого возьмите три ряда пробирок по 6 штук и налейте в пробирки каждого ряда заданный объем дистиллированной воды и заданный объем раствора электролита в соответствии с таблицей 1. После этого добавьте в каждую пробирку, по возможности одновременно, по 5 мл золя. Содержимое пробирок перемешайте стеклянными палочками и запишите время начала опыта. Оставьте растворы на 30 мин. для прохождения явной коагуляции, и приготовьте контрольный раствор путем сливанием в пробирке 5 мл дистиллированной воды и 5 мл золя.

О протекании коагуляции золя или ее отсутствии судят, сопоставляя контрольную и исследуемые пробирки. О начале коагуляции свидетельствует помутнение растворов или выпадение осадка. В таблице 1 отметьте наличие коагуляции в пробирке знаком "+", а отсутствие коагуляции − знаком "–".

Суммарный объем растворов в каждой пробирке составляет 10 мл, следовательно, концентрация золя во всех пробирках одинакова. Если С_М – молярная концентрация раствора электролита, а V – минимальное число мл этого электролита, достаточное для коагуляции 10 мл золя, то произведение СV – это число миллимоль электролита, добавленного к 10 мл золя.

Для пересчета на 1 л золя, произведение СV надо умножить на 100. Соответственно порог коагуляции можно рассчитать по уравнению:

γ = СV∙100, ммоль/л

ФОРМА ОТЧЕТА:

1. Внесите данные о полученных результатах в таблицу 1.

2.Отметьте, какие ионы предложенных электролитов-коагуляторов оказывают коагулирующее действие на золь Fe(OH)₃.

3. Рассчитайте пороги коагуляции золя Fe(OH)₃ для каждого электролита-коагулятора.

Таблица 1