Презентация на тему ОМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯКАФЕДРА ОБЩЕЙ И БИООРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Важнейшие физиологические жидкости – кровь, лимфа, желудочный и кишечный

соки и пр. – являются растворами. Процессы усвоения пищи, действие 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 в некотором интервале соотношения компонентов.

и химическими соединениями.
С механическими смесями растворы сближает переменность

по составу, а с химическими соединениями - тепловые эффекты, сопровождающие растворение большинства веществ.
Компонентами раствора являются растворитель и растворенное вещество.

компонент, который в чистом виде существует в том же

агрегатном состоянии, что и раствор в целом.
Если же до растворения все компоненты находились в одинаковом агрегатном состоянии, (напр. спирт – вода ), то растворителем считается компонент находящийся в большем количестве.
Важнейшим растворителем является вода.

рассматривается как растворенное вещество.
Например, в 70%-ном растворе азотной

кислоты растворенным веществом является HNO3, хотя HNO3 находится в большем количестве (70% по массе), а растворителем – вода.

агрегатному состоянию различают :
Газообразные растворы - например, воздух, наркозные

смеси и пр.
Жидкие растворы - морская вода, кровь, желудочный сок и другие физиологические жидкости.
Твердые растворы - сплавы, применяемые в хирургии, некоторые лекарственные препараты.

растворы веществ с молярной массой М(Х) < 5000 г/моль;

Растворы ВМВ – растворы веществ с молярной массой М(Х)> 5000 г/моль.
Главной особенностью растворов ВМВ является существенное различие в размерах между макромолекулами полимеров и молекулами низкомолекулярного растворителя.

Истинные растворы - имеют размеры частиц растворенного вещества 10-7

-10-8 см. Это гомогенные, термодинамически устойчивые системы.

Грубодисперсные растворы (суспензии, эмульсии) - имеют размеры частиц растворенного вещества 10 -3-10-5 см. Это гетерогенные системы, состоят из нескольких фаз, имеют границы раздела и потому термодинамически неустойчивы.

частиц растворенного вещества 10 -5 -10 -7 см и

следовательно занимает промежуточное положение между истинными растворами и грубодисперсными системами.
Коллоидные растворы
микрогетерогенные и термодинамически
неустойчивые системы.
Растворы ВМВ –гомогенны и термодинамически устойчивы.

вещества различают:
Растворы электролитов -растворы многих неорганических соединений (кислот,

солей, щелочей), диссоциирующих при растворении. Электропроводность таких растворов больше электропроводности чистого растворителя.
Растворы неэлектролитов– растворы многих органических веществ, не обладают электропроводностью.

может растворятся в каком – либо растворителе, если в

результате этого процесса свободная энергия Гиббса системы уменьшается , т. е.
ΔG ΔG =(Δ H – TΔ S) Рассмотрим влияние энтальпийного и энтропийного факторов на величину энергии Гиббса.

поглощаемая при растворении 1 моль вещества называется теплотой растворения

Qраств.
В соответствии с первым началом термодинамики
Qраств=ΔHраств.
Изменение энтальпии в процессе растворения (ΔHраств) - это изменение энтальпии при растворении 1 моль вещества [кДж· моль-1].

системы:
ΔH=ΔE+pΔV.
При растворении твердых и жидких веществ объем системы

практически не изменяется. Поэтому ΔV=0, следовательно ΔH=ΔЕ, тогда ΔG=ΔE-TΔS.
Таким образом, если при растворении вещества объем системы практически не меняется, то фактором, влияющим на величину ΔH, а следовательно, и на величину ΔG, будет изменение внутренней энергии системы ΔE.

стадий:
Разрушение кристаллической структуры растворяемого вещества является эндотермическим процессом.
ΔHкрист

(кристаллическое) - изменение энтальпии при разрушении кристаллической решетки вещества.
ΔHкрист>0
Сольватация (гидратация)- это процесс взаимодействия частиц растворенного вещества с молекулами растворителя; экзотермический процесс.
ΔHсол (сольватации) - изменение энтальпии в процессе сольватации.
ΔHсол<0

веществ
ΔH крист =0, поэтому энтальпия растворения

ΔН раств = ΔHсол, следовательно ΔHраств < 0,
т.е. растворение газов является
экзотермическим процессом.
При растворении веществ с молекулярной кристаллической решеткой, а также жидкостей, ΔHсол > ΔHкрист , следовательно
ΔHраств< 0 – т.е. их растворение является
экзотермическим процессом

в большинстве случаев ΔHсол0 - процесс

эндотермический.

упорядоченного твердого или жидкого состояния в растворы в системе

возрастает беспорядок, поэтому энтропия системы увеличивается, ΔSраств>О.
Это способствует протеканию процесса растворения, т. к. ΔG понижается, и вклад энтропийного фактора будет особенно заметен при повышенных температурах.
Поэтому растворимость твердых и жидких веществ при нагревании, как правило, увеличивается.

растворенное в системе наблюдается возрастания упорядоченности из-за сольватации (

гидратации) молекул, поэтому энтропия системы подает ΔSраств<О.
Влияние энтропийного фактора на изменение ΔG является минимальным при низких температурах.
Поэтому растворимость газов при охлаждении увеличивается, а с повышением температуры уменьшается.

растворяться в том или ином растворителе.
Процесс растворения протекает самопроизвольно

до тех пор, пока в системе установится состояние равновесия и ΔG=0, такой раствор называется насыщенным.
Насыщенным называется раствор, находящийся в динамическом равновесии с избытком растворенного вещества.
Количественно растворимость характеризуют концентрацией насыщенного раствора при определенной температуре и давлении, и выражают в граммах вещества на 100 г растворителя.

на растворимость природы компонентов.
Природа вещества определяется типом химической связи.

Вещества с полярным ковалентным (HCl) и ионным (гетерополярным) типом связи (NaCl) лучше растворяются в полярных растворителях (например Н2О), а с неполярной связью (O2, N2, С6Н6 и др.) – в неполярных растворителях.

влияние наличие в их молекулах гидрофильных полярных групп.
Гидрофильность

полярных групп в молекулах органических соединений убывает в следующем порядке;
карбоксильная группа -СООН;
гидроксильная группа -ОН;
альдегидная группа -СНО;
аминогруппа -NН2;
тиогруппа -SН.
Хорошая растворимость в воде многих белков обусловлена наличием в их молекулах большого количества гидрофильных полярных групп.

температуры):
Так как при образовании насыщенного раствора устанавливается истинное равновесие

(ΔG=0), то для определения влияние температуры и давления на растворимость пользуются принципом Ле Шателье.
Для этого нужно учитывать знаки изменения энтальпии (ΔН) и объёма (ΔV) системы при растворении.
Знак (ΔН) будет определять характер действия температуры, а знак (ΔV) – характер действия давления.

растворения газообразных веществ в жидкостях, т.к. процессы жизнедеятельности связаны

с растворением в крови кислорода, азота, углекислого газа и др. газообразных веществ.
Растворение газов почти всегда сопровождаются выделением теплоты (ΔНраств<0), т.к. проходит сольватация их молекул.
Согласно принципу Ле Шателье повышение температуры понижает растворимость газов, и наоборот.

объём уменьшается (ΔV

Эта зависимость для малорастворимых газов отражается законом Генри (1803):
Количество газа, растворенное при данной температуре в определенном объеме жидкости при равновесии прямо пропорционально давлению газа над раствором.
С(Х)=Кг(Х)·Р(X), где:
С(Х) - концентрация газа Х в насыщенном растворе, моль· дм-3 ;
Кг - константа Генри, моль· дм -3 ·Па-1, зависит от природы газа, растворителя и температуры;
Р(Х) - давление газа над раствором, Па.

каждого из них пропорциональна его парциальному давлению (закон Д.

Дальтона)
Парциальным давлением называется часть общего давления, которая приходится на долю каждого газа в газовой смеси, т,е. общее давление газовой смеси складывается из суммы парциальных давлений газов, входящих в состав данной смеси.
Pобщее=P1+P2+P3+…
Знание законов Генри и Дальтона позволяет анализировать газообмен в организме, протекающий в основном, в легких.

и наоборот выделение их из организма подчиняется этим

законам.
Между парциальным давлением газов в крови и воздухе существует разница, которая обеспечивает обмен газов.
Законы Генри-Дальтона позволяют так же объяснить патологию организма, связанную с работой человека либо в условиях высокогорья (4000 -5000 м над уровнем моря), либо на больших глубинах под водой.
В первом случае развивается т.к. горная болезнь в следствии кислородной недостаточности (гипоксии), т.к. на больших высотах парциальное давление кислорода уменьшается, а вместе с этим уменьшается и его содержание в крови.

проявление закона Генри.
На глубине ≈40 м под водой

резко повышается общее давление, поэтому растворимость газов в крови увеличивается.
Например, растворимость азота, в соответствии с законом Генри, повышается от 4 до 9 раз.
При быстром подъёме человека с глубины растворённые газы выделяются в кровь пузырьками и вызывают эмболию, т.е. закупорку кровяносных сосудов.
Эмболия сопровождается головокружением, сильными болями и может привести к гибели организма.

барокамеры, где создается повышенное давление. При этом газы вновь

растворяются в крови. Затем в течение нескольких суток давление в барокамере медленно снижают -избыток газов при этом легко удаляется из организма через легкие.
Для лечения некоторых видов анемии , газовой гангрены и других заболеваний применяют оксигенобаротерапию.
Больных при этом помещают в специальные палаты с повышенным парциальным давлением кислорода в воздухе, что способствует улучшению снабжения тканей кислородом.

Выдающийся русский физиолог И.М. Сеченов исследовал процессы растворения газов

в физиологических жидкостях и солевых растворах. Он установил, что
растворимость газов в растворах электролитов меньше, чем в чистых растворителях (закон И.М. Сеченова).

Kc ·Cэ
С(Х) - растворимость газа Х в растворе

электролита;
С0(Х) - растворимость газа Х в чистом растворителе;
е -основание натурального логарифма (е=2,7183);
Кс - константа Сеченова , зависит от природы газа, электролита и температуры;
Сэ - концентрация электролита, моль ·дм-3.