Матеріали підготовки до пракичного заняття з біонеорганічної хіміії

для студентів ННІ медсестринства дистанційної форми навчання спеціальності “Сестринська справа” (бакалавр)

ЗАНЯТТЯ № 2 (практичне – 8 год.)

Тема заняття: Вчення про розчини. Колігативні властивості розчинів.                       Водневий показник. Буферні системи.

1. Поняття про розчини. Класифікація розчинів.

2. Теорії утворення розчинів.

3. Поняття про розчинність. Розчинність газів у рідинах. Закон Генрі.

4. Міри концентрації розчинів.

5. Колігативні властивості розчинів.

6. Водневий показник.

7. Буферні розчини. Типи буферних систем.

8. Буферна дія. Буферна ємність.

9. Буферні системи організму. Кислотно-основний стан крові.

 

1. Поняття про розчини. Класифікація розчинів.

         Розчини відіграють важливу роль для живих організмів. З утворенням розчинів безпосередньо зв’язані процеси засвоєння речовин, в тому числі ліків, та виведення з організму продуктів життєдіяльності. Тому, важливим є вивчення розчинності речовин у рідинах та залежність розчинності від різних факторів (температури, тиску, природи речовин). Основною характеристикою розчинів є їх кількісний склад. Це стосується як лабораторних досліджень, так і виготовлення та використання лікарських препаратів. Адже при виготовленні, аналізі чи застосуванні ліків необхідно знати вміст основного компоненту (активної речовини) у препараті, а також часто доводиться робити перерахунок концентрацій від одного способу вираження в інший. Існує численна кількість органічних речовин, які будучи діючими компонентами лікарських засобів, є неелектролітами, проте відіграють дуже важливу роль у фізіологічних процесах організму. Знання колігативних властивостей розбавлених розчинів неелектролітів дає можливість аналізувати такі явища як дифузія, осмос, тургор, плазмоліз, гемоліз, перехід речовин через біологічні мембрани, іонообмін в організмі, мембранна рівновага.

Розчини — одна з найбільш поширених систем, що зустрічаються в природі. Повітря, водоймища, гірські породи — це газові, рідкі та тверді розчини.

Усі фізіологічні рідини в організмі людини, тварин, рослин є розчинами. Майже всі лікарські засоби чинять лікувальну дію на організм у розчиненому стані. Синтез і виробництво основної маси ліків здійснюється у розчинах. Розчини використовують майже в кожному технологічному процесі. Більшість продуктів харчування людини — розчини. Прогрес біології, медицини, фармації в значній мірі пов'язаний з розвитком учення про розчини.

Розчином називають дво- або багатокомпонентну гомогенну систему, склад якої може безперервно змінюватися у межах, визначених розчинністю.

Розчин може бути твердим, рідким або газоподібним. Найбільше практичне значення мають рідкі розчини, особливо водні. Один з компонентів розчину називають розчинником, інші — розчиненими речовинами. Звичайно розчинником вважають компонент, який міститься в надлишку порівняно з іншими компонентами. Якщо один з компонентів рідина, то саме його називають розчинником.

Самим поширеним розчинником на нашій планеті є вода. Тіло середньої людини масою 70 кг містить приблизно 40 кг води. У тварин і рослинних організмів вода складає від 50 до 90-95 %.

Внаслідок своїх аномальних властивостей вода – універсальний розчинник, чудово приладнаний для життєдіяльності. Насамперед вода добре розчиняє іонні й більшість полярних сполук. Така властивість води пов’язана значною мірою з її високою діелектричною проникністю (ε = 78,5). Оскільки сили тяжіння між іонами, згідно закону Кулона, змінюються обернено пропорційно величині ε, тяжіння між іонами зменшується приблизно у 80 разів при розчиненні іонних сполук у воді. Внаслідок більшість іонних сполук дисоціюють і відрізняються високою розчинністю у воді.

Інший багато чисельний клас речовин, добре розчинних у воді, включає такі полярні органічні сполуки, як сахара, альдегіди, кетони, спирти. Їх розчинність у воді пояснюється здатністю молекул води до утворення полярних зв’язків з полярними функціональними групами цих речовин, наприклад, з гідроксильними групами спиртів і сахарів або з атомом оксигену карбонільної групи альдегідів і кетонів.

Внаслідок високої полярності вода викликає гідроліз речовин.

Оскільки вода складає основну частину внутрішнього середовища організмів, то вона забезпечує процеси всмоктування, пересування поживних речовин і продуктів обміну. Необхідно відзначити, що вода є кінцевим продуктом біологічного окислення речовин, яке супроводжується виділенням великої кількості енергії – приблизно 21 – 29 кДж/моль .

Важливі й інші аномальні властивості води: високий поверхневий натяг, низька в’язкість, високі температури плавлення й кипіння й більш висока густина у рідкому стані, аніж у твердому.

Молекула води утворюється з двох атомів гідрогену й атома оксигену. Кут між ними складає 104,5 ⁰. Внаслідок асиметрії у розподілі електронів навколо атома оксигену центр негативного електричного заряду (неподіленої пари електронів) електронної хмари не співпадає з центром позитивного заряду атома оксигену. Це призводить до появи значного електричного дипольного моменту молекул води, який і визначає її полярні властивості й добру розчинність полярних і низьку розчинність неполярних речовин у воді.

Для води характерна наявність асоціатів – груп молекул, з’єднаних водневими зв’язками.

Залежно від спорідненості до води функціональні групи ділять на гідрофільні (що притягають воду), які легко сольватуються водою, гідрофобні (що відштовхують воду) й дифільні.

До гідрофільних груп відносяться полярні функціональні групи: гідроксильна –ОН, аміно – NH₂, тіольна – SH, карбоксильна – СООН. До гідрофобних – неполярні групи, наприклад вуглеводневі радікали: СН₃(СН₂)_п^-, С₆Н₅^-. До дифільних відносять речовини (амінокислоти, білки, нуклеїнові кислоти), молекули яких містять як гідрофільні групи, так і гідрофобні.