1. Закону эквивалентности;

2. Всем 4 правилам электролитной адсорбции

3. Принципу Ле-Шателье,что позволяет восстанавливать,т.Е. Регенерировать иониты.

Способность ионитов к обмену характеризуется ионообменной емкостью

(Е),которая показывает,сколько милли – эквивалентов ионов,содержащих в г сухого или набухшего ионита,способны вступить в реакцию обмена с ионами в растворе:

(Со - С ) V

Е =----------------------

M , где

Со – начальная концентрация адсорбата до адсорбции, моль дм .

С - конечная концентрация адсорбента после адсорбции,моль дм .

M – масса сухового или набухшего ионита,г.

V – объем раствора дм .

В медицинской практике ионообменные смолы применяются для декальцинирования крови при ее консервировании.

Жидкие ионообменные смолы на основе поливинилового спирта (ПВС) являются эффективными пролонгаторами лекарственных соединений (лечебные препараты длительного действия ). Широкое применение иониты находят в фармацевтической промышленности и в биохимической при получении и очистке лекарств и биологически активных веществ витанимов,гормонов ,ферментов и т.д.

Иониты являются необходимой составной частью безотходных экологически чистых методов производства.

Биологическое значение избирательной

АДСОРБЦИИ.

В организме человека часто наблюдаются явления избирательной адсорбции токсинов и других веществ различными клетками и тканями. Так токсины возбудителей столбняка,ботулизма поражают прежде всего клетки центральной нервной системы, а токсины возбудителей дезентерии поражают вегетативную нервную систему; при сыпном тифе поражаются сосуды мозга,кожи,сердца и т.д.

Очень высокой избирательностью обладают имунные белки (антитела),соединенияющиеся только со строго определенными для каждого антитела чужеродными белками (антигенами).

Изучение при помощи электронного микроскопа показало,что антитела адсорбируются на поверхнсоти бактерий,неравномерно как бы « активных центрах».

Введение в организм даже небольших количеств ядов и токсинов, обладающих высокой адсорбционной способностью по отношению к активным центрам некоторых ферментов и биологически активных соединений, часто приводит к их блокаде. Так введение в организм цианидов вызывает смерть через неколько секунд т.к. блокируется активные центры железосодержащих активных центров.для избирательной адсорбции большое значение имеют электрические заряды адсорбента и адсорбата,так разноименно заряженные частицы будут легче соединениться

ЛЕКЦИЯ.

“ О С М О С . О С М О Т И Ч Е С К О Е Д А В Л Е Н И Е .”

Цель и задачи : Сформировать у студентов знания коллигативных свойств растворов,позволяющих решать на основе соответствующих законов и прогнозировать некоторые физиологические состояния организма.Научить студентов расчитывать осмотическое давление растворов электролитов и неэлектролитов.Дать представление об онкотическом давлении.

Мотивации : Осмос и обусловленное им осмотическое давление подддерживает клетки тканей в напряжении,способствуя тем самым поддерживанию эластичности тканей,сохранению органами определенной формы и т.д. С явлением осмоса связаны физиологически важный явления : гемолиз,плазмолиз,тургор и др. Одним из условий нормального состояния организма является определенная величина осмотического давления,изменение которой приводит либо к гипертонии,либо к гипотонии. В клинике широко применяются изотонические,гипертонические и физиологические растворы,действие которых основано на коллигативных свойствах растворов.

П л а н :

1. Полупроницаемые мембраны.

2. Явление осмоса и осмотическое давление.

3. Уравнение Вант – Гоффа.

4. Биологическое значение осмоса.

5. Понятие мембранного потенциала.

6. Изо-, гипер,гипотонические растворы и их применение в медицинской практике.

7. Онкотическое давление крови.

Наглядные и технические средства :

Кадаскоп “ Пеленг – 240 “,микрофон,слайды :

1. Осмотическая ячейка

2. Биологическая мембрана и возникновение мембранного потенциала.

С О Д Е Р Ж А Н И Е Л Е К Ц И И : “ О С М О С “ .

Растворы имеют ряд свойств,которые не зависят от природы растворенного вещества,а только от его молярной концентрации. Такие свойства растворов называются коллигативными. В биологическом отношении важным свойством растворов является - о с м о с .

В природе часто встречаются системы, которые разделены полупроницаемыми перегородками или мембранами.

Такие мембраны обладают способностью пропускать через свои поры молекулы некоторых веществ,однако для других молекул эти поры оказываются малы,т.е. п-п мембраны обладают селективностью. Например,некоторые мембраны Н О,но не позволяют пройти ионам соли.

Другие мембраны с большими порами,пропускают воду, ионы солей и небольшие млекулы,но задаерживают белки или макромолекулы,имеющие молекулярную массу порядка нескольких тысяч.

Полупроницаемыми мембранами являются : стенки кишечника,мочевого пузыря,целлофан и т.д.

О с м о с – процесс самопроизвольного перехода ( диффузии) молекул растворителя через полупроницаемую перегородку из менее концентрированного раствора в более концентрации раствора.

Представим осмотическую ячейку: В силу существующего в природе стремления всякой системы к возростанию энтропии,т.е. максимальной неупорядоченности и нивелированию свойств,начинается процесс выравнивания концентраций в обеих частях системы за счет медленного пере –

хода молекул растворителя,например

воды через мембрану в раствор,заполня

ющий вертикальный трубнообразный

сосуд. В результате осмоса увеличива-

ется высота столба жидкости от “а” до

“ в” на величину h и, следовательно,по-

вышается гидростатическое давление на

п-п мембрану.

Одновременно увеличивается вероятность проникновения молекул растворителя обратно из раствора в растворитель. Когда число молекул растворителя, перемещающиеся в единицу времени через мембрану в обоих направлениях станет одинаковым – наступает осмотическое оавновесие S=O, G=O.Осмос прекращается.

Давление,которое нужно приложить к раствору,чтобы прекратить проникновение в него через п\п перегородку (мембрану) чистого растворителя называется осмотическим давлением.Достигаемое в этом случае термодинамическое равновесие называется осмотическим равновесием.

Т.Е. осмос не является свойством ни растворителя,нирастворенного вещества; Это явление , которое возникает в системе,состоящей из двух растворов с различной концентрацией,разделенных п-п мембраной.

Теоретическое выражение осмотического давления предложено. Вант-Гоффа (1887 года.).Он рассматривал поведение частиц вещества в растворе аналогично поведению молекул газа,занимающего одинаковый с раствором объем.Это позволило ему использовать уравнение Менделеева – Клайперона,из которого следует:

m

p V = ------------------- R T

M

Заменяя газ раствором,получаем выражение для осмотического давления,обозначаемого m

П =---------------------- R T или,если учесть,что

M V

m

--------------- = C ( х ), П = С(х) R T, где

M V

П – осмотическое давление,Па,кПа,мПа

R – 8,314 Дж моль ,К ,универсальная газовая постоянная

Т – температура по Кельвину

V – объем,выражаемый в м .

m – масса вещества в (г)

M – молярная масса вещества, г моль .

С(х) – молярная концентрация раствора в моль дм .

Т.О. осмотическое давление зависит от 1) температуры раствора и 2) концентрации растворенного вещества и не зависит от его природы. Но это справедливо только для бесконечное разбавление растворов электролитов или растворов неэлектролитов.

В растворах электролитов осмотическое давление оказывает больше, чем в растворах неэлектролитов тех же концентраций. Это объясняется тем, что молекулы электролитов диссоциируют на ионы, в результате чего в растворе оказывается большее число частиц. Поэтому для расчета осмотического давления растворов электролитов вводят изотонический коэффициент i (jzos –равный) Вант-Гоффа.

Посм = i C (х) R T

Изотонический коэффициент электролита представляет отношение общего числа частиц в растворе ( ионов и непродисс. Молекул. ) - № к исходному числу молекул растворенного раствора - №о.

N

i = -------------

No

i- зависит от степени диссоциации электролита –L и числа ионов (дочерних частиц) ( ),на которые диссоциирует электролит и может быть рассчитан по формуле.Для электролитов i – электролитов всегда > 1.,для неэлектролитов L=O, i =1.

i = 1 + L ( -1)

Например : А1С1 приняв L ~ 1, i = 1 + 1 ( 3-1) = 4.

NaC1 i = 2, при прочих равных условиях П (А1С1 ) в 2 разб. П(NaCI).

Осмотическое давление растворов (ВМВ) высокомолекулярных веществ (ВМС) или (ВМВ) также характеризуется рядом особенностей.

Для очень разбавленных растворов полимеров осмотическое давление подчиняется уравнению Вант – Гоффа.

С

П = ----------------- R T

M

C повешением концентрации растворов ВМВ осмотическое давление резко возростает и рассчитывается по более сложному уравнению Галера.

С

П = --------------------- RT + KC2 ,где

M

С – весовая концентрация полимера г м .

M – молекулярная масса полимера

R , T – прежние значения,

К – константа,зависящая от свойств растворителя и характер отклонения.П раствора полимера от уравнения Вант – Гоффа,зависит от формы молекул полимера.На осмотическое давление растворов ВМВ также существенно влияют температура и рН раствора. С помощью осмометра измеряют осмотическое давление и определяют М вещества,концентрацию раствора.

Биологическое значение осмоса.

В организме осмотическое давление является важным фактором,определяющим распределение воды и питательных веществ между различными органами и тканями. Механизм осмоса в живых организмах существенно зависит от природы мембран. Избирательная проницаемость мембраны обусловлена структурой цитоплазмы, особенно её поверхностных слоев. Существуют мембраны,проницаемые для катионов ( например Na +),но не проницаемые для анионов ( С1-) или наоборот.

Представим п-п мембрану,разделяющую 2 раствора NaCI разных концентраций, причем С > C .

C1 C1- ------------------ Na+ C2

C1 --------------------Na+

C1- -------------------Na+

C1- ------------------Na+

1 C1- ------------------Na+ 2

- E1 E 2 +

Часть ионов Na+ диффундирует через мембрану из раствора 1 с высокой концентрацией (С1) в раствор 2 с низкой концентрацией (С 2). В результате в 1-ом растворе возникает некоторый избыток отрицательных зарядов (С1-),а во 2 растворе избыток положительных зарядов, за счёт перешедших ионов Na+.Диффузия катионов не будет бесконечной поскольку возникает притяж. К оставшимся по другую сторону мембраны анионов.В момент равновесия,таким образом растворы 1 и 2 приобретают различные потенциалы Е 1 и Е 2. Разность потенциалов между такими двумя растворами называется мембранным потенциалом.

Е мемб. = Е 1 – Е 2

Величина его зависист от соотношения концентрации С 1 и С 2, и для биологических систем имеет определенное значение.

Причиной возникновения биопотенциалов клетки является неравномерное распределение ионов калия и натрия между содержимым клетки и окружающей средой (межклеточной жидкостью).Содержание ионов К+ внутри клеток в 20-40 раз выше,чем в ококлеточной жидкости. Содержание ионов натрия Na +, наоборот в 10 – 20 раз выше в межклеточной жидкости,чем в клетке.Т.Е. внутри клетки ионов оказывается больше,чем снаружи, поэтому осмотическое давление внутриклеточной жидкости выше,чем во внеклеточной. Это обусловливает тургор клеток,т.е их упругость,что способствует поддержанию эластичности тканей,сохранени. Органами определенной формы.Осмотический градиент,определяющий сосбой силу с которой вода всасывается в клетку,численно равен разности между осмотическим и тургорным давлениями. Вода, избирательно всасывающаяся клеткой создает в ней давление иногда достигающее 0,4 – 2,0 мПа ( 4 – 20 атм.)

Осмотическое давление плазмы крови человека характеризуется достаточным постоянством и при 37 градусах имеет высокое значение 0,74 – 0,78 мПа(метта) (7,7 – 8,1 атм) при 37 градусах.Отклонение от этой величины приводит к возникновению патологии:

К гипотонии ( гипо- меньше ) или гипертонии ( гипер – больше ).

Растворы с одинаковыми осмотическим давлением называются изотоническими. По отношению к плазме – это 0,85 % раствор NaCI или глюкозы. Растворы с осмотическим давлением большим,чем внутриклеточное содержимое называют гипертоническим, а меньшим гипотонические.Проследим влияние этих растворов на клетку.

1.Если живую клетку поместить в гипотонический раствор (Пр < П кл)

растрителя р > растворителя клетки,то молекулы растворителя ( воды) из внешнего раствора проникает внутрь клетки,вызывают её набухание.Это приводит к разрыву оболочки и вытеканию клеточного содержимого происходит явление гемолиза – частный случай более общего явления цитолиза- разрушение живых и растительных клеток. Если этими клеткамми являются эритроциты,то выходящий из клеток гемоглобин окрасит р-р в красный цвет. Это явление носит название « лаковой крови».

2. при погружении клетки в гипертонический раствор ( Пр > Пкл.) - растворителя раствора < растворителя клетки, наблюдается диффизия молекул воды из клетки в раствор. При этом протоклазма отслаивается от оболочки,клетка сморщивается и теряет тургор. Это явление называется плазмолизом. При погружении плазмолизированных клеток в воду,протоплазма вновь набухет,клетка восстанавливает тургор. Происходит явление деплазмолиза – молекулы растворителя переходят в клетку из менее концентрированного внешнего раствора. (Вставка для стоматологов ).

В медицинской практике для возмещения больших потерь крови и при сильно обезжировании организма внутрвенно вводят физиологические растворы,изотоничные крови. В настоящее время разработаны многокомплектные физиологические растворы,содержащие соли кальция,магния,калия, белки и другие вещества.Гипертонические растворы применяют для промывания и обработки ран для дегидратации организма в небольших дозах для снятия отёков. При глаукоме,приаллергических реакциях,сопровод.отеками тканей в организм вводят высококонцетрированные растворы СаС1 (10%),глюкозы (20%) и др.

Осмотическое давление биологических жидкостей зависит, в основном от растворенных в них низкомолекулярных веществ,например NaCI,KCI,глюкоза и др.

Часть осмотического давления крови,обусловленная ВМВ, в основном белками,называется онкотическим давлением. Оно невелико составляет 0,5 от осмотического в норме составляет 2,5 – 3,9 кПа ( ~ 0,04 атм) и тем не менее играет очень большую роль в биологических процессах.

При понижении содержания белка в крови вследствии голодания,нарушении пищеварения или потери белка с мочой при заболевании почек,возникает разница в онкотическом давлении и тканевых жидкостях и крови.Вода устремляется в сторону более высокого давления – в ткани.Возникает т.н. онкотические отеки пожкожной клетчатки (голодные и почечные отеки) при таком состоянии организма недопустимо употребление солей,которые ещё больше увеличивают давление тканевых жидкостей.Постоянство осмотического давления в организме регулируются выделением паров воды при дыхании,работой почек,выделением пота и др.органами. Почка регулирует содержание воды в организме. В этом процессе проницаемость почечной мембраны для молекул воды зависит от содержания антидиуретического гормона (АДГ ). При недостатке АДГ с мочой выделяется большие количества воды иногда в 10 раз больше нормы,что приводит к резкому возростанию осмотического давления – гипертонии.

Осмос лежит в основе таких физиологических процессов,как усвоение пищи,окислительные процессы дыхания,распределение питательных веществ переносимых кровью,выделение продуктов жизнедеятельности и жидкостный обмен в тканях.

ЛЕКЦИЯ : Р А С Т В О Р Ы.

Растворы играют большую роль в процессе жизнедеятельности. Важнейшие физиолгические жидкости – кровь, лимфа,желудочный и кишечный соки и пр. – являются растворами. Процессы усвоения пищи,действия ферментов, лекарственных препаратов и др. реакции в организме обычно протекают в растворах.

Раствор – физико – химическая система, состоящая из двух или большего числа веществ и имеющая переменный состав а некотором интервале соотношения компонентов.

Растворы занимают промужуточное положение между сессиями веществ и химическими соединениями веществ. Однако растворение большинства веществ сопровождается тепловым эффектами – это сближает растворы с химическими соединениями.

Растворы состоят из растворенного вещества и растворителя. С термодлинамической точки зрения растворителем считается тот компонент,который в чистом виде существует в том же агрегативном состоянии,что и раствор. Если же до растворения все компоненты находились в одинаковом агрегативном состоянии ( направ. Спирт – вода ),то растворителем считается компонент находящийся в большем количестве.Важнейшим растворителем является вода.

Классификация растворов.

Различают несколько видов и классификаций растворов.