Занятие №10

Тема: Коллигативные свойства растворов.

Актуальность темы: Большинство биохимических реакций в живых организмах протекают в растворах, единственным растворителем которых является вода. Вода – прекрасный растворитель электролитов, но и многие неэлектролиты хорошо растворяются в воде. Растворы по своим физико-химическим параметрам отличаются от чистых растворителей. Коллигативные свойства растворов – это совокупность свойств, зависящих лишь от числа молекул растворенного вещества, но не зависящих от их природы. Это понижение давления насыщенного пара над раствором по сравнению с растворителем, что приводит в свою очередь к повышению температуры кипения и понижению температуры замерзания растворов, и осмотическое давление, возникающее в результате односторонней диффузии растворителя через полупроницаемые мембраны. Они подчиняются законам Ф.М. Рауля и Я. Вант-Гоффа и могут быть объяснены исходя из II закона термодинамики. Методы, основанные на измерении повышения температуры кипения и понижения температуры замерзания растворов (эбуллиометрия и криометрия), а также на измерении осмотического давления (осмометрия), находят применение при определении молярной массы растворенных веществ. Явление осмоса играет важную роль в биологических системах. Благодаря осмосу регулируется поступление воды в клетки и межклеточные структуры. Тургор клеток, обеспечивающий эластичность тканей и сохранение формы органов, обусловлен осмотическим давлением. Животные и растительные клетки имеют поверхностный слой протоплазмы, который обладает свойствами полупроницаемых мембран.

Биологические жидкости человека – кровь, лимфа, тканевые жидкости – представляют собой водные растворы низкомолекулярных (NaCl, KCl, CaCl₂ и др.) и высокомолекулярных (белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты и др.) соединений и форменных элементов – эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов. Их суммарным действием определяется осмотическое давление биожидкостей. Изотоничными являются такие растворы, которые создают одинаковое осмотическое давление. При помещении клетки в такие растворы она сохраняет свой размер и нормально функционирует. Кроме изотонических растворов бывают гипер- и гипотонические растворы, в которых клетка сморщивается или лопается. Вместе с тем, гипертонические растворы находят применение в хирургии для удаления гноя, микроорганизмов и продуктов распада из ран. Ослабляющее действие глауберовой (Na₂SO₄∙10H₂O) и горькой (MgSO₄∙7H₂O) солей также основано на явлении осмоса. Осмотическое давление крови у человека поддерживается на уровне740-780 кПа. Лекарственные препараты, вводимые парентерально, должны быть по возможности изотоничны биосредам. Все растворы, используемые в качестве кровезаменителей, также являются изотоничными крови.

Учебные цели: ознакомиться с законами Ф.М. Рауля и Я. Вант-Гоффа и на их основе научиться рассчитывать температуры кипения и замерзания растворов неэлектролитов и электролитов, осмотическое давление растворов, а также концентрации растворенных веществ и их молекулярные массы.

В результате освоения темы студент должен уметь:

• Рассчитывать повышение температуры кипения растворов;

• Рассчитывать понижение температуры замерзания растворов;

• Рассчитывать осмотическое давление;

• Рассчитывать концентрации, включая осмолярность, растворенных веществ и их молярные массы;

• Рассчитывать изотонические коэффициенты и степень диссоциации электролитов.

Для формирования умений студент должен знать:

• Закон Ф.М. Рауля и его следствия;

• Закон осмотического давления Я. Вант-Гоффа;

• Понятия: изотоничный, гипертоничный, гипотоничный растворы, изоосмия, осмолярность и осмоляльность, осмометрия, криометрия, эбуллиометрия, изотонический коэффициент;

• Взаимосвязь между повышением температуры кипения, понижением температуры замерзания, осмотическим давлением для растворов неэлектролитов и электролитов.

Вид занятия: практическое

Продолжительность занятия: 3 академических часа

Оснащение рабочего места: таблица Д.И. Менделеева, справочные данные по физико-химическим константам растворителей, калькулятор.