R_{f(гліцину)} = r₁/r_p, R_{f(лейцину)} = r₂/r_p,



Де: r₁ - відстань від точки старту до середини плями гліцину, см;

r₂ - відстань від точки старту до середини плями лейцину, см; r_p - відстань від точки старту до лінії фронту розчинника, см.

Замалювати хроматограму, записати результати розрахунків та на їх основі зробити висновок про розподіл амінокислот у залежності від полярності молекул.

Оформлення протоколу лабораторної роботи.

Намалювати у зошиті колонку із забарвленими шарами катіонів. Записати висновок про залежність адсорбції катіонів на оксиді алюмінію від заряду катіону.

Замалювати хроматограму, записати результати розрахунків та висновок про розподіл амінокислот у залежності від полярності молекул.

8. ЛІТЕРАТУРА.

1. Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. -В: НОВА КНИГА, 2006, с.594-601.

2. Медицинская химия: учеб. / В.А. Калибабчук, Л.И. Грищенко, В.И. Галинская и др.; под ред. В.А. Калибабчук. - К.: Медицина, 2008.

3. Садовничая Л.П., Хухрянский В.Г., Цыганенко А.Я. Биофизическая химия. -Київ: Вища школа, 1986.-С.183 186.

4. Равич-Щербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия.-М.: Высшая школа, 1975. -С. 168 174.

ЗАНЯТТЯ 2.8

1. ТЕМА. Одержання, очистка та властивості колоїдних розчинів.

2. ОБГРУНТУВАННЯ ТЕМИ. Живий організм можна розглядати як складну сукупність дисперсних систем. Низькомолекулярні електроліти та неелектроліти знаходяться у біологічних рідинах у вигляді істинних розчинів; білки, ліпіди, нуклеїнові кислоти, полісахариди утворюють колоїдно-дисперсні системи; клітини, форменні елементи крові, бактерії утворюють грубодисперсні системи. Зміна фізико-хімічного стану дисперсних систем в організмі може призвести до патології. Зсідання крові, перенесення ліпідів та водонерозчинних сполук, утворення холестеринових бляшок у судинах - ці та інші життєво важливі процеси базуються на властивостях дисперсних систем.

Дослідження дисперсних систем сприяло впровадженню у медичну практику таких сучасних інструментальних методів діагностики та лікування як електрофорез, компенсаційний та вівідіаліз, апарат “штучна нирка”.

Отже, майбутньому лікареві, безумовно, необхідно мати базові поняття про будову та властивості дисперсних систем та колоїдних розчинів зокрема.

3. МЕТА. Сформувати уявлення про методи добування та очищення, властивості колоїдних розчинів, їх використання у клінічній, фармацевтичній та санітарно-гігієнічній практиці. Набути практичних навичок в одержанні колоїдних розчинів та очистці їх методом діалізу.

Студент повинен знати:

класифікацію дисперсних систем за агрегатним станом та розміром частинок дисперсної фази;

основні методи одержання колоїдних розчинів;

міцелярну теорію будови гідрофобних золей;

молекулярно-кінетичні, електричні та оптичні властивості колоїдних розчинів;

суть і практичне застосування електрофорезу в медико-біологічних дослідженнях;

основні види очищення колоїдних розчинів;

вміти:

проводити порівняльний аналіз дисперсних систем за їх фізико-хімічними властивостями;

складати формулу міцели гідрофобного колоїдного розчину;

вибирати метод очищення колоїдного розчину в залежності від виду домішок;

оволодіти навичками:

лабораторного одержання колоїдних розчинів різними методами (гідролізу, подвійного обміну, заміни розчинника, пептизації);

очищення колоїдних розчинів методом діалізу.

4. ОСНОВНІ БАЗОВІ ЗНАННЯ, ВМІННЯ ТА НАВИЧКИ,

НЕОБХІДНІ ДЛЯ ЗАСВОЄННЯ ТЕМИ.

1) Поняття про розчини.

2) Основні типи хімічних реакцій. Реакції обміну та гідролізу.

(Матеріал шкільної програми з хімії).

3) Поняття про гомогенні та гетерогенні системи.

4) Поняття про вибіркову адсорбцію.

(Матеріал попередніх занять з хімії).

5. ОРІЄНТОВНА КАРТКА ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ ДО ЗАНЯТТЯ

(самостійна позааудиторна робота студентів).

Зміст і послідовність дій	Вказівки до навчальних дій
1. Дисперсні системи та їх класифікація.	1.1. Склад дисперсних систем. Дисперсна фаза та дисперсійне середовище. 1.2. Класифікація за агрегатним станом. 1.3. Класифікація за розміром частинок дисперсної фази: істинні розчини, колоїдні розчини, грубі дисперсії.
2. Методи одержання колоїдних розчинів.	2.1 Конденсаційні методи. 2.2 Диспергаційні методи. 2.3 Пептизація.
3. Методи очищення колоїдних розчинів.	3.1 Діаліз, електродіаліз, компенсаційний діаліз, вівідіаліз, принцип роботи апарату “штучна нирка”. 3.2. Ультрафільтрація. 3.3. Фільтрація.
4. Будова міцели як структурної одиниці колоїдного розчину.	4.1. Ядро міцели та вибіркова адсорбція йонів на ядрі. 4.2. Йони у структурі міцели. 4.3. Міцела як електронейтральна частинка колоїдного розчину.
5. Властивості колоїдних розчинів.	5.1. Молекулярно-кінетичні властивості: броунівський рух, дифузія, осмос. 5.2. Оптичні властивості. Ефект Тіндаля. 5.3. Електричні властивості. Будова ПЕШ колоїдної частинки.
6. Електрофорез та його застосування в медико-біологічних дослідженнях.	6.1. Електрокінетичні явища. 6.2. Електрокінетичний потенціал. 6.3. Електрофорез. Швидкість руху частинок при електрофорезі. 6.4. Застосування електрофорезу в медико-біологічних дослідженнях.

6. ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ОПРАЦЮВАННЯ

(самостійна позааудиторна робота студентів).

1) Вибрати правильне визначення колоїдних розчинів:

а) дисперсні системи з різним дисперсійним середовищем;

б) дисперсні системи з розміром частинок дисперсної фази від 1 до 100 нм;

в) дисперсні системи з твердою дисперсною фазою;

г) дисперсні системи, що за розміром частинок дисперсної фази належать до гомогенних систем.

2) Вказати, які йони адсорбуються на поверхні ядра при утворенні міцели:

а) йони, що мають заряд, протилежний заряду ядра;

б) йони, концентрація яких у даному розчині максимальна;

в) йони, які не входять до складу ядра;

г) йони, які здатні добудовувати кристалічну гратку ядра.

3) Обгрунтувати формулу міцели золю, який утворюється при змішуванні 15,0 мл розчину з молярною концентрацією КСl 0,025 моль/дм³ та 85,0 мл розчину з молярною концентрацією АgNO₃ 0,005 моль/дм³.

4) Пояснити, які процеси лежать в основі пептизації:

а) в основі пептизації лежить гідроліз пептидних звязків під дією дисперсійного середовища;

б) в основі пептизації лежить хімічне розчинення осаду внаслідок реакції з електролітом, який додається;

в) в основі пептизації лежить утворення колоїдної частинки внаслідок адсорбції йонів електроліту на частинках осаду;

г) в основі пептизації лежить утворення колоїдних частинок внаслідок адсорбції йонів, що є продуктами взаємодії частини осаду з електролітом.

5) Вказати, який метод краще застосувати для очищення колоїдного розчину від домішок глюкози:

а) фільтрація; б) діаліз; в) електродіаліз; г) вівідіаліз.

6) Вказати, на якому методі очистки колоїдних розчинів грунтується робота апарату “штучна нирка”.

а) ультрафільтрація; б) діаліз; в) електродіаліз; г) компенсаційний діаліз.

ПРАВИЛЬНІ ВІДПОВІДІ.

1) Правильна відповідь б).

Згідно з класифікацією дисперсних систем, колоїдні розчини - це мікрогетерогенні системи з розміром частинок дисперсної фази від 1 до 100 нм.

2) Правильна відповідь г).

На поверхні ядра міцели адсорбуються йони, які за правилами вибіркової адсорбції Панета-Фаянса здатні добудовувати кристалічну гратку ядра. Це - йони, які входять до складу ядра, або йони, ізоморфні тим, що утворюють кристалічну гратку, або йони, які містять ті ж самі елементи, що утворюють гратку ядра. Такі йони називаються потенціал-визначальними, вони обумовлюють знак заряду колоїдної частинки.

3) Спочатку визначимо, яка з речовин, що реагують, буде у надлишку:

AgNO₃ + KCl = AgCl + KNO₃

Кількість речовини KCl: 0,015 дм³ · 0,025 моль/дм³ · 10³ = 0,375 ммоль

Кількість речовини AgNO₃: 0,085дм³ · 0,005моль/дм³ · 10³=0,425 ммоль

Отже, у надлишку буде AgNO_3. Це означає, що на поверхні ядра адсорбуватимуться катіони Ag⁺, які обумовлюють позитивний заряд гранули. Протиіонами будуть нітрат-іони.

Формула міцели матиме такий вигляд:

{[m AgCl] · n Ag⁺ · (n - x) NO₃ }^x+ · x NO₃

4) Правильні відповіді в) і г).

Пептизація - це процес переходу свіжоутвореного осаду у колоїдний стан. Таке явище може відбуватися при додаванні до осаду електроліта, що містить йони, здатні адсорбуватися на частинках осаду за правилами вибіркової адсорбції (адсорбційна пептизація).

Пептизація відбувається і тоді, коли до осаду додають невелику кількість електроліту, який, реагуючи з поверхнею частинок осаду, утворює здатні до вибіркової адсорбції йони (хімічна пептизація).

Пептизація можлива також у певних випадках при промиванні осаду розчинником, якщо осад містив значну концентрацію одного з вихідниїх реагентів, бо не був ретельно відмитий.

5) Правильна відповідь б).

Оскільки домішки не є електролітами, краще застосувати простий діаліз.

6) Правильна відповідь г).

Апарат “штучна нирка” працює за принципом компенсаційного вівідіалізу (прижиттєвого). Кров хворого проходить по трубках з напівпроникними стінками, які омиваються фізіологічним розчином, що містить життєво необхідні речовини, які повинні залишатися в крові.

7. ВКАЗІВКИ ДО РОБОТИ СТУДЕНТІВ НА ЗАНЯТТІ.

Одержання золю методом заміни розчинника.

Налити у пробірку 10 см³ дистильованої води і додати 1 см³ розчину сірки в етиловому спирті, одержаний тривалим настоюванням. Сірка розчиняється у спирті, утворюючи істинний розчин, і не розчиняється у воді, утворюючи колоїдну систему.

Одержання золю гідроксиду феруму (III) методом гідролізу.

Налити у конічну колбу 50 см³ дистильованої води і довести її до кипіння. Відібрати мірною пробіркою 5 см³ розчину FeCl₃ (w = 5%) і поступово влити цей розчин у дистильовану воду, що кипить.

За умови високої температури відбувається повний гідроліз хлориду феруму (ІІІ):

FeCl₃ + 3 H₂O = Fe(OH)₃ + 3 HCl

Продукти гідролізу частково реагують між собою:

Fe(OH)₃ + HCl + FeOCl + 2 H₂O

Хлорид оксоферуму (FeOCl), що утворився, стає стабілізатором колоїдних частинок.

Формула міцели золю Fe(OH)₃ має такий вигляд:

{[m Fe(OH)₃] · n FeO⁺ · (n - x) Cl} ^x+ · x Cl

Утворюється прозорий золь червоно-коричневого кольору.

Одержання золю берлінської лазурі за реакцією подвійного обміну.

Налити у пробірку 10 см³ розчину жовтої кровяної солі К₄Fe(CN)₆ (w = 0,10%) і додати 1-2 краплі розчину хлориду феруму (ІІІ) (w = 2%).

Утворюється блакитний прозорий колоїдний розчин берлінської лазурі Fe₄Fe(CN)₆₃.

Написати рівняння реакції взаємодії жовтої кровяної солі з хлоридом феруму (ІІІ).

Написати й обгрунтувати формулу міцели добутого золю, враховуючи, що гранула має відємний заряд.

Одержання золю гідроксиду феруму (ІІІ) методом пептизації.

Відміряти у колбу 50 см³ дистильованої води і додати 2 см³ розчину FeCl₃ (w = 5%). Потім поступово додавати розчин аміаку (w = 5%) до одержання стійкого аміачного запаху. Внаслідок реакції утворюється бурий осад Fe(OH)₃.

Після відстоювання осаду верхній шар рідини обережно злити, намагаючись не скаламутити розчин (декантація). До осаду додати приблизно 30 см³ дистильованої води, збовтати, дати відстоятися і знову злити розчин над осадом. Таке промивання осаду (декантацію) проробити тричі. Взяти дві невеликі порції промитого осаду (обємом приблизно 1см³) і помістити у дві пробірки. У першу пробірку додати 10 см³ води, а у другу - 3 см³ води та 2 см³ розчину FeCl₃ (w = 5%).

Написати рівняння реакції одержання осаду гідроксиду феруму. Скласти формулу міцели золю, що утворився внаслідок пептизації у другій пробірці.

Очищення дисперсії крохмалю методом діалізу.

Налити у целофановий мішечок невелику кількість розчину крохмалю з масовою часткою 1% і ще меншу кількість розчину сульфату натрію з масовою часткою 2%. Помістити мішечок у колбу з дистильованою водою так, щоб рівень води у колбі трохи перевищував рівень рідини у мішечку. Через 20 хвилин провести аналіз води, яка була у колбі, на наявність сульфат-іонів та молекул крохмалю. Для цього відлити приблизно по 2 см³ води у дві пробірки. У першу пробірку додати декілька крапель розчину Люголя (іод, розчинений у водному розчині іодиду калію) - якісна реакція на наявність у воді крохмалю. У другу пробірку додати 2-3 краплі розчину хлориду барію - якісна реакція на сульфат-іон.

Пояснити, про що свідчить негативна реакція у першій пробірці і позитивна реакція у другій. Зробити висновок про суть діалізу.

8. ЛІТЕРАТУРА.

1. Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. -В: НОВА КНИГА, 2006, с. 603640.

2. Медицинская химия: учеб. / В.А. Калибабчук, Л.И. Грищенко, В.И. Галинская и др.; под ред. В.А. Калибабчук. - К.: Медицина, 2008.

3. Садовничая Л.П., Хухрянский В.Г., Цыганенко А.Я. Биофизическая химия. -Київ: Вища школа, 1986.-С.187-222.

4. Равич-Щербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия. -М.: Высшая школа, 1975. -С. 132-152, 175-179.

ЗАНЯТТЯ 2.9

1. ТЕМА. Коагуляція колоїдних розчинів.

2. ОБГРУНТУВАННЯ ТЕМИ. Усі біологічні рідини організму: кров, внутрішньоклітинна рідина, лімфа, сеча, спинномозкова рідина та ін. - є складними дисперсними системами. Для них дуже важливими факторами є сталість електролітного та білкового складу, рН. Зміна цих параметрів може призвести до початку коагуляційних процесів колоїдних фаз, зсідання еритроцитів та білків. Незначна зміна якісного складу електролітів в організмі може викликати коагуляцію колоїдних компонентів, тому що різні за зарядом йони мають різний поріг коагуляції. Коагуляційні процеси відбуваються і при зсіданні крові - комплексі ферментативних реакцій, що, з одного боку, забезпечують мінімальну втрату крові, а з другого - викликають утворення тромбів у кровоносних судинах. У багатьох випадках у клінічних лабораторіях виконують комплекс аналізів по дослідженню зсідання крові (коагуляційного гемостазу), а до складу загального клінічного аналізу крові входить ШОЕ (швидкість осідання еритроцитів). Майбутній лікар, безумовно, повинен уявляти, наскільки важливими є коагуляційні процеси для життєдіяльності організму, зберігання та консервації крові, застосування сучасних тромборезистентних матеріалів.

3. МЕТА. Сформувати уявлення про стійкість колоїдних систем, механізм коагуляції та фактори, що її викликають. Усвідомити важливість коагуляційних процесів для життєдіяльності організму та медичної практики.

Студент повинен знати:

фактори стійкості колоїдних систем;

причини та механізм коагуляції колоїдів;

особливості коагуляції золей електролітами, правило Шульце-Гарді;

роль коагуляції у біологічних системах;

супутні коагуляційні процеси ( чергування зон коагуляції, звикання золей, взаємна коагуляція ); вміти:

розраховувати поріг коагуляції електролітів;

оцінювати коагуляційну здатність електролітів за правилом Шульце-Гарді;

оволодіти навичками:

проведення коагуляції колоїдних систем електролітами.

4. ОСНОВНІ БАЗОВІ ЗНАННЯ, ВМІННЯ І НАВИЧКИ НЕОБХІДНІ ДЛЯ ЗАСВОЄННЯ ТЕМИ.

1) Характеристика йонів (заряд, радіус, гідратна оболонка).

(Матеріал шкільної програми з хімії).

2) Будова міцели золя.

3) Поверхнева енергія межі поділу фаз у гетерогенній системі.

(Матеріал попередніх занять).

5. ОРІЄНТОВНА КАРТКА ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ ДО ЗАНЯТТЯ

(самостійна позааудиторна робота студентів).

Зміст і послідовність дій	Вказівки до навчальних дій
1. Стійкість колоїдних розчинів.	1.1. Кінетична (седиментаційна) стійкість. 1.2. Агрегативна стійкість.
2. Коагуляція колоїдів.	2.1. Фактори, що викликають коагуляцію. 2.2. Кінетика коагуляції. 2.3. Теорія Дерягіна-Ландау-Фервея-Овербека. 2.4. Коагуляція у біологічних системах.
3. Коагуляція електролітами.	3.1. Поняття про концентраційну і нейтралізаційну коагуляцію електролітами. 3.2. Поріг коагуляції та коагулююча здатність електролітів. 3.3. Залежність порогу коагуляції та коагулюючої здатності від заряду та радіусу гідратованого йона. Ліотропні ряди катіонів та аніонів. 3.4. Коагуляція сумішами електролітів: адитивність, синергізм та антагонізм йонів при коагуляції. 3.5. Супутні коагуляційні явища: чергування зон коагуляції, звикання золей, взаємна коагуляція.
4. Визначення порогів коагуляції золю гідроксиду феруму (ІІІ) електролітами з різними зарядами коагулюючого йона.

6. ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ОПРАЦЮВАННЯ

(самостійна позааудиторна робота студентів).

1) Вказати фактори, що зумовлюють стійкість колоїдних розчинів:

1 - знак заряду частинки; 2 - величина заряду частинки;

3 - товщина дифузного шару; 4 - вид йонів у дифузному шарі;

5 - броунівський рух колоїдних частинок;

6 величина електрокінетичного потенціалу.

а) 1, 2, 3, 6; б) 2, 3, 5, 6; в) 1, 2, 4, 5; г) 1, 3, 4, 5.

2) Вибрати фактори, що викликають коагуляцію золю:

1 - зміна температури; 2 - додавання розчинника;

3 - зміна тиску; 4 - додавання електроліту;

5 - додавання водовіднімаючих засобів.

а) 1, 2, 3; б) 1, 3, 4; в) 1, 4, 5; г) 2, 3, 5.

3) Вибрати фактори, від яких залежить поріг коагуляції та коагулююча здатність йонів:

а) концентрація йона; б) ступінь гідратації йона;

в) заряд йона; г) температура.

4) Вибрати електроліт, для якого поріг коагуляції золю з відємним зарядом частинок буде мінімальним:

а) Na₂CO₃; б) K₃PO₄; в) CaCl₂; г) Al(NO₃)₃ .

5) Вказати, до якого електрода будуть рухатися частинки золю при електрофорезі, якщо при дослідженні коагуляції цього золю одержані

такі значення порогів коагуляції для електролітів (ммоль/дм³):

K₃PO₄ - 0,02; MgSO₄ - 1,50; FeCl₃ - 201,3.

а) до катода; б) частинки не рухаються;

в) до анода; г) визначити неможливо.

6) Вибрати правильну характеристику явища антагонізму йонів при коагуляції:

а) неможливість йонів існувати одночасно в одному розчині внаслідок реакції між ними;

б) зниження розчинності йонів при спільній присутності в розчині;

в) зниження порогів коагуляції йонів при спільній коагуляції;

г) зниження коагулюючої здатності йонів при спільній коагуляції.

ПРАВИЛЬНІ ВІДПОВІДІ.

1) Правильна відповідь б).

Стійкість колоїдних розчинів обумовлюють фактори агрегативної стійкості: величина заряду, товщина дифузного шару (гідратної оболонки), величина дзета-потенціалу, і фактор кінетичної стійкості - броунівський рух частинок. Від знаку заряду частинки і природи йонів дифузного шару стійкість колоїдних розчинів не залежить.

2) Правильна відповідь в).

Зміна температури, додавання електроліту та водовіднімаючих засобів, а також сильні механічні втручання можуть змінити величини факторів стійкості колоїдних систем, сприяти коагуляції. Зміна тиску майже не впливає на стан рідких систем, а додавання розчинника, у переважній більшості випадків, підвищує стабільність колоїдних систем, тому що при цьому зменшується концентрація дисперсної фази.

3) Правильні відповіді б) і в).

Поріг коагуляції визначається кількістю еквівалентів електроліту, яка викликає коагуляцію 1 л золю (ммоль/л), а коагулююча здатність є величиною, оберненою порогу коагуляції. Отже, обидва показники не залежать від концентрації йонів у розчині, тому що при коагуляції буде змінюватися обєм цього розчину. Сила йона, як коагулянта, визначається зарядом йона та ступенем гідратації (радіусом гідратованого йона). Причому, чим більший заряд і менший ступінь гідратації (радіус гідратованого йона), тим менший поріг коагуляції і більша коагулююча здатність йона. Температура однаковою мірою впливає на коагуляційну здатність всіх йонів, тобто на коагуляцію в цілому.

4) Правильна відповідь г).

Оскільки частинки золю мають відємний заряд, коагуляцію цього золю викликатимуть катіони. Згідно з правилом Шульце-Гарді, найменше значення порогу коагуляції матиме катіон з максимальним зарядом, тобто катіон алюмінію. Отже, для нітрату алюмінію поріг коагуляції буде найменшим.

5) Правильна відповідь а).

Зробимо припущення, що коагуляцію викликають катіони, тоді максимальний поріг коагуляції мав би фосфат калію (заряд катіона +1), а мінімальний поріг коагуляції - хлорид феруму (ІІІ) (заряд катіона +3). Це припущення не відповідає одержаним даним і повинне бути відкинуте. Проаналізуємо припущення, що коагуляцію викликають аніони, тоді фосфат калію (заряд аніона -3) повинен мати найменше значення порогу коагуляції, а хлорид феруму (ІІІ) (заряд аніона -1) - найбільше. Це припущення підтверджується результатами дослідження.

Отже, коагуляцію золю викликають аніони, а заряд частинок золю позитивний. При електрофорезі ці частинки рухатимуться до катода (негативно зарядженого електрода).

6) Правильна відповідь г).

Явище антагонізму йонів при коагуляції проявляється в тому, що при спільній коагуляції цих йонів поріг коагуляції йона буде більшим, ніж при індивідуальній дії, а, відповідно, коагулююча здатність - меншою. Однозначного теоретичного обгрунтування такого явища немає.

7. ВКАЗІВКИ ДО РОБОТИ СТУДЕНТІВ НА ЗАНЯТТІ.

Приготування розведених розчинів електролітів.

Підготувати три серії пробірок по 5 штук у кожній, у яких буде досліджуватися коагулююча дія електролітів:

І серія - розчин з молярною концентрацією еквівалента КСl 2,0 моль/л;

ІІ серія - розчин з молярною концентрацією еквівалента К₂СrO₄ 0,1 моль/л;

ІІІ серія - розчин з молярною концентрацією еквівалента К₄Fe(CN)₆ 0,01 моль/л.

Приготувати розведені розчини електролітів.

Для цього налити у першу пробірку 10 см³ розчину електроліту, а у чотири інші пробірки серії - по 9 см³ дистильованої води. Перенести 1 см³ розчину з першої пробірки у другу, після перемішування з другої пробірки 1 см³ розчину перенести у третю, з третьої - у четверту, потім з четвертої - у пяту. З останньої пробірки, після перемішування, 1 см³ розчину вилити геть. Таким чином, одержані пять розчинів електроліту, концентрація яких поступово зменшується у 10 разів.

Проведення коагуляції.

Додати до всїх розчинів електролітів по 1,0 см³ золю гідроксиду феруму (ІІІ), перемішати. Через 5-10 хвилин відмітити пробірки, в яких відбулася коагуляція - розчини стали каламутними, або утворився осад.

Визначити найменшу концентрацію розчину електроліту, що викликала коагуляцію. Розрахунок порогу коагуляції електроліту.

Визначити величину порогу коагуляції для кожного електроліту за формулою:



С_пор. = , ммоль/л;

де: С_пор. - поріг коагуляції, ммоль/л;

V обєм розчину електроліту, см³;

С_min мінімальна молярна концентрація еквівалента електроліту, моль/дм³;

V_з обєм золю, см³.

Визначення залежності між величиною порогу коагуляції та зарядом йона.

Зробити висновок про вид коагулюючого йона (аніон чи катіон) та про залежність величини порогу коагуляції від заряду йона, що викликає коагуляцію.

Оформлення протоколу лабораторної роботи.

Записати у зошит необхідні розрахунки, заповнити таблицю та записати висновок про вид коагулюючого йона (аніон чи катіон) та про залежність величини порогу коагуляції від заряду йона, що викликає коагуляцію.

8. ЛІТЕРАТУРА.

1. Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. -В: НОВА КНИГА, 2006, с. 641-671.

2. Медицинская химия: учеб. / В.А. Калибабчук, Л.И. Грищенко, В.И. Галинская и др.; под ред. В.А. Калибабчук. - К.: Медицина, 2008.

3. Садовничая Л.П., Хухрянский В.Г., Цыганенко А.Я. Биофизическая химия. -Київ: Вища школа, 1986.-С.222-233.

4. Равич-Щербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия. -М.: Высшая школа, 1975. -С. 132-152, 175-179.



ЗАНЯТТЯ 2.10

1. ТЕМА. Колоїдний захист.

2. ОБГРУНТУВАННЯ ТЕМИ. Явище колоїдного захисту має велике значення для нормального функціонування живого організму. Білки, полісахариди, деякі інші природні полімери адсорбуються на поверхні колоїдних гідрофобних частинок, збільшують їх гідрофільність і підвищують стабільність, захищаючи від коагулюючої дії електролітів. Частинки жиру, холестерину, нерозчинних фосфатів, уратів, оксалатів кальцію знаходяться у рідинах організму в такому “захищеному” стані. Захисна дія білків сприяє підвищенню концентрації нерозчинних речовин: протеїни сироватки крові збільшують “розчинність” карбонату кальцію майже в пять разів, високий вміст в молоці фосфату кальцію також повязаний з захисною дією білків. Деякі патологічні процеси, старіння організму змінюють концентрацію та захисні властивості білків, полісахаридів, що призводить до утворення холестериновик бляшок на стінках судин, каменів у нирках, сечовому та жовчному міхурах.

Явище колоїдного захисту використовується при виготовленні лікарських засобів. У медицині широко застосовують золі срібла (коларгол, протаргол, лізергін), золота, ртуті, радіоактивних ізотопів, захищених альбуміном, казеїном, желатиною, декстрином, пектинами.

3. МЕТА. Сформувати уявлення про механізм захисної дії природних високомолекулярних сполук, біологічну роль та застосування колоїдного захисту.

Студент повинен знати:

суть явища колоїдного захисту;

механізм захисної дії високомолекулярних сполук (ВМС);

біологічну роль колоїдного захисту та його застосування у медицині;

вміти:

розраховувати захисне число природного полімера;

оволодіти навичками;

дослідження явища колоїдного захисту;

визначення захисного числа желатини.

4. ОСНОВНІ БАЗОВІ ЗНАННЯ, ВМІННЯ І НАВИЧКИ, НЕОБХІДНІ ДЛЯ ЗАСВОЄННЯ ТЕМИ.

1) Поняття про полімери. Білки і полісахариди як природні полімери.

(Матеріал шкільної програми з хімії).

2) Адсорбція на поверхні поділу фаз.

3) Будова колоїдних частинок.

4) Коагуляція колоїдних систем.

(Матеріал попередніх занять).

5. ОРІЄНТОВНА КАРТКА ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ ДО ЗАНЯТТЯ

(самостійна позааудиторна робота студентів).

Зміст і послідовність дій	Вказівки до навчальних дій
1. Високомолекулярні сполуки (полімери).	1.1. Особливості будови ВМС. 1.2. Полімери в організмі людини.
2. Вплив високомолекулярних сполук на стабільність гідрофобних колоїдних систем.	2.1. Колоїдний захист. 2.2. Захисне число ВМС. 2.3. Біологічна роль колоїдного захисту. 2.4. Флокуляція.
3. Визначення захисного числа желатини для золю гідроксиду феруму (ІІІ) - залізного числа желатини.

6. ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ОПРАЦЮВАННЯ

(самостійна позааудиторна робота студентів).

1) Вибрати відповідь, що правильно пояснює суть захисної дії ВМС:

а) молекули ВМС адсорбуються на поверхні колоїдних частинок і збільшують іх розміри, підвищуючи стабільність колоїдної системи;

б) молекули ВМС, одночасно адсорбуючись на декількох колоїдних частинках, сприяють утворенню більших за розмірами агрегатів;

в) молекули ВМС адсорбують на своїй поверхні йони електролітів, запобігаючи коагуляції колоїдної системи;

г) молекули ВМС, адсорбуючись на поверхні колоїдних частинок, сприяють утворенню більшої за розмірами гідратної оболонки.

2) Визначити захисне число білка, якщо при додаванні до 2 см³ золю 0,5 см³ розчину з масовою часткою білка 0,5% ( = 1 г/см³) спостерігалося явище колоїдного захисту.

а) 2,5 мг; б) 2,5 мг; в) 10,0 мг; г) 50,0 мг.

3) Вибрати речовини, які в організмі людини виконують захисну дію:

а) електроліти; б) холестерин; в) білки; г) полісахариди.

4) Вибрати фактори, від яких залежить захисна дія ВМС:

1 - природа ВМС, 2 - ступінь полімеризації ВМС; 3 - природа колоїдного розчину; 4 - природа електроліту, що викликає коагуляцію.

а) 1, 2, 3; б) 2, 3, 4; в) 1, 3, 4; г) 1, 2, 4.

5) Вказати, як називається процес зниження стійкості колоїдного розчину при додаванні невеликої кількості ВМС, недостатньої для захисної дії, що супроводжується осадженням дисперсної фази.

а) седиментація; б) флокуляція; в) флотація; г) взаємна коагуляція.

ПРАВИЛЬНІ ВІДПОВІДІ.

1) Правильна відповідь г).

Гідрофільні молекули ВМС, наприклад, молекули білка на ліпідних частинках у крові, адсорбуються на поверхні колоїдних частинок. При цьому частинка, що утворюється, хоча і стає більшою за розмірами і принципово менш стійкою, за рахунок великої гідратної оболонки набуває більшої стабільності. Оболонка запобігає злипанню колоїдних частинок під дією сил притягання при їх взаємному наближенні. В цілому гідрофобний золь стає гідрофільним.

2) Правильна відповідь б).

Визначимо масу білка у розчині:



m(білка) = = = 0,0025 г = 2,5 мг

Розрахуємо захисне число (З.Ч.), яке дорівнює масі білка (мг), що захищає від коагуляції 10 см³ золю:

З.Ч. = = = 12,5 мг

3) Правильні відповіді в) і г).

В організмі людини захисну дію виконують такі високомолекулярні сполуки: білки, поліпептиди, полісахариди. Вони адсорбуються на гідрофобних частинках фосфату та карбонату кальцію, ліпідів, інших важкорозчинних у воді сполук, набагато підвищуючи їх гідрофільність, а, значить, і стійкість.

4) Правильна відповідь а).

Захисна дія ВМС залежить від багатьох факторів. У першу чергу, це природа полімеру і колоїдного розчину, яка найбільше впливає на процес адсорбції. Крім того, захисна дія полімерів залежить від ступеня полімеризації ВМС, ступеня дисперсності частинок дисперсної фази, а для білків і поліпептидів - від рН колоїдного розчину. Природа електроліту, що викликає коагуляцію, є вторинним фактором, який впливає на процес коагуляції, а захисну дію адсорбованих молекул ВМС майже не змінює.

5) Правильна відповідь б).

При додаванні до колоїдних розчинів деяких видів ВМС (у першу чергу, поліелектролітів з лінійними молекулами) у невеликих кількостях, недостатніх для захисної дії, відбувається явище, яке називається флокуляцією. У таких випадках полімерні макромолекули окремими частинами ланцюга адсорбуються на різних колоїдних частинках, обєднуючи їх у єдиний агрегат. Стійкість таких агрегатів набагато менша, ніж окремих колоїдних частинок, тому спостерігається утворення осадів - флокулятів.

7. ВКАЗІВКИ ДО РОБОТИ СТУДЕНТІВ НА ЗАНЯТТІ.

Перевірка захисної дії желатини.

Відміряти у дві колбочки по 10 см³ золю Fe(OH)₃. Додати у першу колбочку з бюретки розчин з молярною концентрацією сульфату амонію 0,02 моль/л до перших ознак коагуляції (легке помутніння) і визначити обєм електроліту, потрібний для коагуляції. У другу колбочку додати 1см³ розчину желатини з масовою часткою 0,5%, а потім - такий же обєм розчину сульфату амонію, що і у першу колбочку. Відмітити, чи утворився каламутний розчин, тобто чи відбулася коагуляція. Зробити висновок про захисну дію желатини.

Визначення захисного числа желатини.

Приготувати розчини желатини у 7 пробірках. Для цього у першу пробірку налити 2 см³ розчину желатини з масовою часткою 1%, а в інші шість пробірок - по 1 см³ дистильованої води. Потім з першої пробірки перенести 1 см³ розчину у другу пробірку, після перемішування 1 см³ розчину з другої пробірки перенести у третю пробірку і так далі, а з сьомої пробірки, після перемішування, 1 см³ розчину вилити геть. Таким чином, у пробірках утворяться розчини желатини з концентраціями, що поступово зменшуються вдвічі.

Додати у кожну пробірку по 1 см³ золю Fe(OH)₃, а після перемішування - по 1 см³ напівнасиченого розчину КСl.

Визначити, в яких пробірках відбулася коагуляція (утворення каламутності або осаду), а в яких спостерігається захисна дія желатини (відсутність помутніння). Результати спостереження занести у таблицю, відмітивши знаком “+ ” явище, що відбулося, і знаком ““ явище, що не відбулося.

Визначити масу желатини (мг) у кожній пробірці. Припустивши, що густина розчину желатини дорівнює 1 г/см³, розрахувати масу желатини у першій пробірці за формулою:

m(желатини) = , мг

Маса желатини у кожній наступній пробірці буде вдвічі меншою, ніж у попередній.

Визначити мінімальну масу желатини, що забезпечує захист золю від коагуляції і розрахувати “залізне число” - захисне число желатини для золю Fe(OH)₃, як мінімальну масу желатини, що захищає від коагуляції 10 см³ (мл) золю.

З.Ч. = , мг,

де: m(желатини) - мінімальна маса желатини, мг. Оформлення протоколу лабораторної роботи. Записати у зошит розрахунки, заповнити таблицю та зробити висновки до кожного з дослідів.

8. ЛІТЕРАТУРА.

1. Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. -В: НОВА КНИГА, 2006, с. 671-674.

2. Медицинская химия: учеб. / В.А. Калибабчук, Л.И. Грищенко, В.И. Галинская и др.; под ред. В.А. Калибабчук. - К.: Медицина, 2008.

3. Садовничая Л.П., Хухрянский В.Г., Цыганенко А.Я. Биофизическая химия. -Київ: Вища школа, 1986.-С.234-237.

4. Равич-Щербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия. -М.: Высшая школа, 1975. -С. 214-215.



ЗАНЯТТЯ 2.11

1. ТЕМА. Властивості розчинів біополімерів. Ізоелектрична точка білка.

2. ОБГРУНТУВАННЯ ТЕМИ. Без таких високомолекулярних сполук (ВМС) як поліпептиди і білки, полісахариди, нуклеїнові кислоти, неможливо уявити функціонування живої істоти. Ці природні полімери входять до складу дисперсних систем будь-якого організму. Синтез і розклад природних ВМС, утворення з них фізіологічно активних надмолекулярних структур, іх набухання і розчинення - всі ці процеси саме і складають молекулярну основу життя. Біополімери в організмі виконують такі найважливіші функції: каталізують біохіміічні процеси, зберігають і передають генетичну інформацію, виконують захисну, опорну та структурну функції, є резервними поживними речовинами.

Велике значення у медицині та фармації мають штучні та синтетичні полімери. З них виготовляють протези судин, зубів та ясен, замінники тканин кісток, фрагменти штучних шлунків і серцевих стимуляторів. Такі полімери необхідні для виготовлення деталей апаратів “штучна нирка”, “серце - легені”, штучного кровообігу. Деякі кровота плазмозамінники є полімерними розчинами. Полімери застосовуються для виготовлення сучасних лікарських форм, замінників натуральних речовин тваринного походження, пролонгування дії ліків в організмі.

Отже, без високомолекулярних сполук неможливе як саме життя, так і його корекція та лікування.

3. МЕТА. Сформувати уявлення про особливості утворення та властивості розчинів ВМС, звязок розчинення ВМС з набуханням, вплив різних факторів на процес набухання. Набути практичних навичок у визначення ізоелектричної точки білка.

Студент повинен знати:

особливості будови високомолекулярних сполук, зокрема, біополімерів;

особливості утворення, характеристику розчинів ВМС;

суть набухання та його залежність від різних факторів;

особливості будови білкових молекул як амфотерних поліелектролітів;

суть понять ”ізоелектрична точка” (ІЕТ) та “ізоіонна точка” (ІІТ) білків;

методи визначення ІЕТ білка;

вміти:

оцінювати заряд білкової молекули в залежності від рН розчину та значення ІЕТ білка;

готувати буферні розчини з певним значенням рН;

визначати ІЕТ білка методами набухання та осадження;

оволодіти навичками:

визначати ІЕТ желатини за мінімумом набухання та максимумом осадження із розчинів.

4. ОСНОВНІ БАЗОВІ ЗНАННЯ, ВМІННЯ І НАВИЧКИ, НЕОБХІДНІ ДЛЯ ЗАСВОЄННЯ ТЕМИ.

1) Поняття про розчини електролітів, рН.

2) Поняття про високомолекулярні сполуки, біополімери та особливості їх будови.

(Матеріал шкільної програми з хімії, біології, матеріал попередніх занять).

3) Поняття про буферні розчини.

4) Вміння розраховувати рН буферних розчинів.

(Матеріал попередніх занять)

5. ОРІЄНТОВНА КАРТКА ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ ДО ЗАНЯТТЯ

(самостійна позааудиторна робота студентів).



Зміст і послідовність дій	Вказівки до навчальних дій
1. Високомолекулярні сполуки (полімери).	1.1. Природні, штучні та синтетичні полімери. 1.2. Роль біополімерів у життєдіяльності. 1.3. Застосування полімерів у медицині та фармації.
2. Розчини ВМС.	2.1. Будова та властивості розчинів ВМС. 2.2. Розчини поліпептидів та білків як амфотерних електролітів. ІЕТ та ІІТ білка.
3. Набухання ВМС.	3.1. Механізм набухання. Обмежене та необмежене набухання. Ступінь набухання. 3.2. Залежність набухання від температури, рН, природи розчинника і ВМС 3.3. Залежність набухання від електролітного складу розчину. Ліотропні ряди катіонів та аніонів.
4. Осадження ВМС із розчинів водовіднімаючими засобами.
5. Визначення ІЕТ білка.	5.1. Визначення ІЕТ білка методом набухання. 5.2. Визначення ІЕТ білка за максимальним осадженням із розчину.

6. ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ОПРАЦЮВАННЯ

(самостійна позааудиторна робота студентів).

1) Вибрати ВМС, що є природними полімерами:

1 - глікоген, 2 - поліетилен, 3 - найлон, 4 - карбоксиметилцелюлоза, 5 - ДНК, 6 - крохмаль.

а) 2, 3, 4; б) 4, 5, 6; в) 1, 4, 5; г) 1, 5, 6.

2) Вибрати ознаки, що за сучасними теоретичними поглядами характеризують розчини ВМС:

1 - гомогенні, 2 - гетерогенні, 3 - істинні, 4 - грубодисперсні,

5 - молекулярної будови, 6 - міцелярної будови.

а) 1, 3, 5; б) 2, 4, 6; в) 1, 3,6; г) 2, 4, 5.

3) Вибрати правильне визначення ізоелектричної точки (ІЕТ) білка.

а) це стан макромолекули білка, у якому вона не має зарядів;

б) це значення рН розчину, при якому білкова молекула не має зарядів;

в) це значення рН розчину, при якому сумарний заряд білкової молекули дорівнює нулю;

г) це ступінь полімеризації макромолекули білка, при якому сумарний заряд її заряджених груп дорівнює нулю.

4) Вказати, як зміниться при набуханні обєм полімерного зразка та обєм системи полімер - розчинник у цілому.

а) обєм зразка та обєм системи у цілому зменшуються;

б) обєм зразка та обєм системи у цілому збільшуються;

в) обєм зразка збільшується, а обєм системи у цілому зменшується

г) обєм зразка зменшується, а обєм системи в цілому збільшується.

5) Вказати, при яких значеннях рН розчину набухання білка у ньому буде мінімальним.

а) рН > ІЕТ; б) рН < ІЕТ; в) рН = ІЕТ; г) рН = 7.

6) Вказати, при яких значеннях рН розчину при додаванні до нього водовіднімаючого засобу видалення білка з розчину буде максимальним:

а) рН > ІЕТ; б) рН < ІЕТ; в) рН = ІЕТ; г) рН = 7.

7) Вказати причину, з якої на початку набухання спостерігається виділення теплоти:

а) екзотермічна хімічна реакція розчинника з полімером;

б) сольватація молекул полімера молекулами розчинника;

в) руйнування структури полімера під дією молекул розчинника;

г) розрив звязків між молекулами полімера і розчинника.

ПРАВИЛЬНІ ВІДПОВІДІ.

1) Правильна відповідь г).

З цієї групи природними полімерами будуть глікоген, ДНК і крохмаль. Карбоксиметилцелюлоза - це штучний полімер, тобто одержаний хімічною модифікацією природного полімера - целюлози. Поліетилен і найлон - представники синтетичних полімерів (поліетилен - полімеризаційних, а нейлон - поліконденсаційних), одержаних шляхом синтезу і не існуючих у природі.

2) Правильна відповідь а).

З сучасної точки зору, розчини полімерів є переважно гомогенними системами, дисперсну фазу яких складають макромолекули полімерів, що мають великі розміри, але поверхня яких не є поверхнею розділу фаз. Такі розчини відносять до істинних розчинів.

3) Правильна відповідь в).

4) Правильна відповідь в).

При набуханні відбувається проникнення молекул розчинника в структуру полімера, при цьому сам полімер не змінюється за розмірами, а обєм всієї системи змінюється не набагато. На другому етапі набухання відбувається помітне збільшення обєму полімеру (збільшується вбирання молекул розчинника, зростає відстань між молекулами полімера), а обєм системи в цілому помітно зменшується (“контракція”).

5) Правильна відповідь в).

Молекули білка є амфотерними поліелектролітами, які, в залежності від рН, набувають більшої, або меншої кількості додатних (-NH₃⁺) або відємних (-СОО) зарядів.

При рН ІЕТ сумарний заряд білкової молекули буде додатним, а при рН ІЕТ відємним. При рН = ІЕТ сумарний заряд всіх заряджених груп у молекулі білка дорівнюватиме нулю. Оскільки заряджена структура краще гідратується, у розчині з рН, що дорівнює ІЕТ, гідратація і, відповідно, набухання, будуть мінімальними.

6) Правильна відповідь в).

При додаванні до розчину білка водовіднімаючих засобів, в першу чергу втрачають розчинність ті молекули, що мають незначний позитивний або негативний заряд. Оскільки при рН = ІЕТ молекула білка знаходиться в ізоелектричному стані, тобто її сумарний заряд дорівнює нулю, розчинність такої молекули у полярному розчиннику (воді) буде мінімальною. Такі молекули першими виділяються із розчину при додаванні водовіднімаючих засобів.

7) Правильна відповідь б).

Першою стадією набухання є сольватація (для води - гідратація) молекулами розчинника окремих фрагментів структури полімеру. Навколо молекул полімеру створюються сольватні (гідратні) оболонки. Це явище супроводжується виділенням теплоти (теплота гідратації). На цьому етапі полімерний зразок, що набухає, не змінюється у розмірах, тобто візуально видимого набухання не спостерігається.

7. ВКАЗІВКИ ДО РОБОТИ СТУДЕНТІВ НА ЗАНЯТТІ.

Визначення залежності набухання від рН розчину.

Визначення ІЕТ желатини за мінімумом набухання.

Налити у пять пробірок такі обєми розчинів СН₃СООН і СН₃СООNa, що забезпечують утворення у кожній пробірці по 10 см³ ацетатного буферного розчину з певним значенням рН (див. таблицю).

У кожну пробірку внести по 0,5 г желатини, перемішати і залишити на 40-50 хв. при періодичному перемішуванні. По закінченню цього терміну виміряти лінійкою висоту шару желатини, що набухла, і визначити рН, що відповідає мінімальному набуханню.

Результати спостережень занести у таблицю. Зробити висновок про залежність набухання від рН.

Визначення впливу електролітів на набухання.

Налити у чотири пробірки по 10,0 см³ розчинів К₂SO₄, KCl, KBr, KCNS з однаковою молярною концентрацією еквівалента. Додати у кожну пробірку по 0,5 г желатини, перемішати і залишити на 40-50 хв. при періодичному перемішуванні. По закінченню часу витримування виміряти лінійкою висоту шару желатини.

За місцем аніона у ряду зробити висновок про його вплив на набухання желатини.

Визначення ізоелектричної точки желатини за максимумом осадження.

Налити у пять пробірок відповідні обєми розчинів оцтової кислоти та ацетату натрію, щоб одержати пять буферних розчинів обємом 2 см³ і різним значенням рН (див. таблицю).

У кожну пробірку додати по 0,5 см³ розчину желатини з масовою часткою 1% і перемішати. Потім у кожну пробірку додати (при інтенсивному перемішуванні) по 2 см³ етилового спирту і залишити пробірки на 10 хв. Визначити, у якій пробірці і при якому значенні рН спостерігається найбільша каламутність розчину. Це значення рН і відповідатиме ізоелектричній точці желатини. Порівняти значення ІЕТ желатини, визначені за максимумом осадження та за мінімумом набухання.

Оформлення протоколу лабораторної роботи.

Результати спостережень занести у таблиці, записати висновки.

8. ЛІТЕРАТУРА.

1. Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. -В: НОВА КНИГА, 2006, с. 676-726

2. Медицинская химия: учеб. / В.А. Калибабчук, Л.И. Грищенко, В.И. Галинская и др.; под ред. В.А. Калибабчук. - К.: Медицина, 2008.

3. Садовничая Л.П., Хухрянский В.Г., Цыганенко А.Я. Биофизическая химия. -Київ: Вища школа, 1986.-С.238-248.

4. Равич-Щербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия. -М.: Высшая школа, 1975. -С. 196-199, 207-220, 235-239.

ЗАНЯТТЯ 2.12

Підсумковий контроль засвоєння модулю 2 “Рівноваги в біологічних системах на межі поділу фаз”

Перелік питань до підсумкового контролю модулю 2.

Термодинамічні та кінетичні закономірності перебігу процесів та електрокінетичні явища в біологічних системах.

1. Макроергічні сполуки. АТФ як універсальне джерело енергії для біохімічних реакцій. Характеристика макроергічних зв'язків.

2. Перший закон термодинаміки. Внутрішня енергія. Ентальпія. Теплота ізобарного та ізохорного процесів. Стандартні теплоти утворення та згоряння речовин.

3. Термохімія. Закон Гесса. Термохімічні перетворення.

4. Термохімічні розрахунки та їх використання для енергетичної характеристики біохімічних процесів.

5. Другий закон термодинаміки. Ентропія. Енергія Гіббса.

6. Хімічна рівновага. Термодинамічні умови рівноваги. Прогнозування направлення самодовільних процесів. Екзергонічні та ендергонічні процеси, які відбуваються в організмі.

7. Закон діючих мас. Константа хімічної рівноваги. Способи її вираження. Принцип Ле-Шательє. Прогнозування зміщення хімічної рівноваги.

8. Швидкість хімічних реакцій. Закон діючих мас для швидкості хімічних реакцій. Константа швидкості реакції.

9. Реакції прості та складні (послідовні, паралельні, супряжені, оборотні, ланцюгові). Фотохімічні реакції та їх роль у життєдіяльності.

10. Порядок реакції. Реакції першого та другого порядку. Реакції нульового порядку. Період напівперетворення.

11. Залежність швидкості реакції від температури. Температурний коефіцієнт. Правило Вант-Гоффа. Особливості температурного коефіцієнту швидкості реакції для біохімічних процесів.

12. Рівняння Арреніуса. Енергія активації. Поняття про теорію активних зіткнень та про теорію перехідного стану.

13. Гомогенний та гетерогенний каталіз. Особливості дії каталізатора. Механізм каталізу та його роль в процесах метаболізму.

14. Ферменти як каталізатори біохімічних реакцій. Залежність ферментативної дії від концентрації ферменту та субстрату, температури та реакції середовища.

15. Електродні процеси та механізм їх виникнення. Рівняння Нернста. Нормальний (стандартний) електродний потенціал.

16. Нормальний водневий електрод.

17. Вимірювання електродних потенціалів. Електроди визначення. Електроди порівняння.

18. Окисно-відновні електродні потенціали. Механізм їх виникнення, біологічне значення. Рівняння Петерса.

19. Окисно-відновні реакції в організмі. Прогнозування їх направлення за стандартними значеннями енергії Гіббса та за величинами окисно-відновних потенціалів.

20. Окисно-відновне титрування (оксидиметрія). Метод перманганатометрії.

21. Метод йодометрії.

22. Потенціометричне титрування, його використання в медико-біологічних дослідженнях.

23. Дифузійні та мембранні потенціали, їх роль у генезі біологічних потенціалів. Іонселективні електроди, їх використання для вимірювання концентрації іонів Н⁺ (скляний електрод), К⁺, Na⁺, Ca²⁺ в біологічних розчинах.

Фізико-хімія поверхневих явищ. Ліофобні та ліофільні дисперсні системи.

1. Особливості розчинів ВМС. Механізм набухання та розчинення ВМС. Залежність набухання та розчинення ВМС від різних факторів. Роль набухання у фізіології організмів.

2. Ізоелектрична точка білка та методи її визначення.

3. Драглювання розчинів ВМС. Властивості драглів.

4. Аномальна в'язкість розчинів ВМС. В'язкість крові та інших біологічних рідин. Осмотичний тиск розчинів біополімерів. Онкотичний тиск плазми та сироватки крові.

5. Мембранна рівновага Доннана.

6. Поверхнева активність. Правило Дюкло-Траубе. Рівняння Гіббса. Орієнтація молекул в поверхневому шарі та структура біологічних мембран.

7. Рівняння Ленгмюра.

8. Адсорбція із розчинів на поверхні твердого тіла. Рівняння Фрейндліха.

9. Фізико-хімічні основи адсорбційної теорії.

10. Адсорбція електролітів (вибіркова та іонообмінна). Правило Панета-Фаянса.

11. Іоніти та їх використання в медицині.

12. Класифікація хроматографічних методів дослідження за ознаками механізму розподілу речовин, агрегатного стану фаз та техніки виконання. Використання хроматографії у медико-біологічних дослідженнях.

13. Дисперсні системи та їх класифікація. Способи одержання та очищення колоїдних розчинів. Діаліз, електродіаліз, ультрафільтрація. “Штучна нирка”.

14. Молекулярно-кінетичні властивості колоїдних систем (броунівський рух, дифузія, осмотичний тиск). Оптичні властивості колоїдних систем. Ультрамікроскопія.

15. Будова колоїдних частинок.

16. Електрокінетичний потенціал колоїдних часточок. Електрофорез, його використання в медицині та медико-біологічних дослідженнях. Рівняння Гельмгольца-Смолуховського.

17. Кінетична та агрегативна стійкість ліозолей. Фактори стійкості. Механізм коагулюючої дії електролітів.

18. Поріг коагуляції, його визначення. Правило Шульце-Гарді. Процеси коагуляції при очищенні питної води та стічних вод. Колоїдний захист, його біологічна роль.

19. Грубодисперсні системи (аерозолі, суспензії, емульсії). Одержання та властивості. Медичне застосування.



МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДЛЯ ПОЗААУДИТОРНОЇ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ СТУДЕНТІВ З ТЕМ, ЩО ВИНЕСЕНІ НА САМОСТІЙНЕ ОПРАЦЮВАННЯ

1. ТЕМА. Добуток розчинності. Умови утворення та розчинення осадів.

2. ОБҐРУНТУВАННЯ ТЕМИ. Процеси розчинення утворення осадів, що пов'язані з гетерогенними рівновагами, є дуже важливими для функціонування організму. Вони впливають на нормальну роботу суглобів, судин, а також, у значній мірі обумовлюють утворення каменів у нирках, сечовому міхурі, "відкладання солей".

У практиці клінічних, санітарно-гігієнічних, судово-експертних досліджень використовують методи осадження, які базуються на закономірностях утворення осадів із розчинів. Знання таких закономірностей необхідне для розуміння багатьох механізмів нормальних і патологічних процесів в організмі.

3. МЕТА. Сформувати уявлення про добуток розчинності та умови утворення та розчинення осадів, їх значення в загальному гомеостазі організму.

Студент повинен знати:

суть поняття "добуток розчинності";

умови утворення та розчинення осадів;

роль гетерогенної рівноваги (за участю солей) у процесах метаболізму;

вміти:

проводити розрахунки з використанням добутку розчинності солей;

оцінювати і співставляти розчинність сполук за величиною їх добутку розчинності.

4. OPIЄHTOBHA КАРТКА ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ОПРАЦЮВАННЯ.



Зміст і послідовність дій	Вказівки до навчальних дій
1. Реакції осадження та розчинення.	1.1. Поняття про добуток розчинності. 1.2. Добуток розчинності як характеристика відносної розчинності осадів. 1.3. Умови утворення та розчинення осадів. 1.4. Роль гетерогенної рівноваги за участю солей у загальному гомеостазі організму.

5. ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ОПРАЦЮВАННЯ.

1) Вибрати правильну формулу добутку розчинності фосфату кальцію.

а) ДР = [Са²⁺] ?[PO₄^3-] в) ДР = [Ca²⁺]³ ? [РО₄^3-]²

б) ДР = [Са²⁺] + [РО₄^3-] г) ДР = 6 ? [Са²⁺] ?[PO₄^3-]

2) Показати, за яких умов буде утворюватися осад броміду Аргентуму із розчину, що містить катіони Аргентуму і бромід-аніони.

а) ДР = [Аg⁺] ? [Br^-] в) ДР >[Ag⁺] ? [Br^-]

б)ДР = [Ag⁺] = [Вr^-] г) ДР< [Аg⁺] ? [Вr^-]

3) Вибрати найменш розчинну сполуку Аргентуму, базуючись на величинах їх добутків розчинності.

а) АgВr (6,3?10^-13) в) АgСN (7,0 * 10^-15)