Опыт №1. Изучение влияния электролитов на величину набухания ВМС.

Занятие №12

Тема: Физикохимия дисперсных систем и растворов ВМС. Контрольная работа №3.

Значение темы: Изучение темы будет способствовать формированию способности анализировать социально-значимые проблемы и процессы, использовать на практике методы естественнонаучных, медико-биологических наук в различных видах профессиональной и социальной деятельности, способности реализовать этические и деонтологические аспекты врачебной деятельности в общении с коллегами, способности выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, использовать для их решения соответствующий физико-химический и математический аппарат, способности к формированию системного подхода к анализу медицинской информации, основанной на поиске решений с использованием теоретических знаний и практических умений в целях совершенствования профессиональной деятельности, способности использовать нормативную документацию, принятую в здравоохранении, терминологию, международные системы единиц (СИ), действующие международные классификации,способностью и готовностью изучать научно-медицинскую информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования, способностью и готовностью к участию в освоении современных теоретических и экспериментальных методов исследования.

Цель занятия: Студент должен

Знать:

ü физико-химическую сущность процессов, происходящих в живом организме на молекулярном, клеточном, тканевом, органном уровнях;

ü основные типы химических равновесий (протеолитические, гетерогенные, лигандообменные, окислительно-восстановительные) в процессах жизнедеятельности;

ü строение и химические свойства основных классов биологически важных органических соединений;

ü роль коллоидных поверхностно-активных веществ в усвоении и переносе малополярных веществ в живом организме, в процессах жизнедеятельности;

ü физико-химические методы анализа в медицине (титриметрический, электрохимический, хроматографический, вискозиметрический);

Уметь:

ü прогнозировать направление и результат физико-химических процессов и химических превращений биологически важных веществ;

ü пользоваться учебной, научной, научно-популярной литературой, сетью Интернет для профессиональной деятельности;

ü классифицировать химические соединения, основываясь на их структурных формулах;

ü пользоваться номенклатурой IUPAC для составления названий по формулам типичных представителей биологически важных веществ и лекарственных препаратов;

Вопросы для изучения темы

1. Дисперсные системы. Классификация дисперсных систем.

2. Условия и методы получения коллоидных растворов. Особенности коллоидного состояния. Методы очистки коллоидных растворов. Диализ, электродиализ, ультрафильтрация. Принцип работы искусственной почки.

3. Строение коллоидной частицы. Мицелла, гранула, адсорбционный и диффузный слой.

4. Устойчивость и коагуляция коллоидных систем. Порог коагуляции. Явление коллоидной защиты и пептизации в медицине.

5. Классификация высокомолекулярных соединений. Химическое строение и пространственная форма молекул.

6. Особенности растворения ВМС. Термодинамика, механизм набухания и растворения ВМС. Зависимость степени набухания от различных факторов.

7. Влияние рН среды на набухание для амфотерных полиэлектролитов. Изоэлектрическое состояние макромолекул, изоэлектрическая точка, свойства амфотерных полиэлектролитов в изоэлектрическом состоянии.

8. Методы определения изоэлектрической точки белков. Электрофорез, сущность метода, практическое применение.

9. Вязкость растворов ВМС, уравнение Штаудингера. Вязкость крови и других биологических жидкостей. Вискозиметрия. Коллигативные свойства растворов ВМС. Уравнение Галлера.

10. Мембранное равновесие Доннана. Онкотическое давление плазмы и сыворотки крови.

11. Устойчивость растворов биополимеров. Застудневание, высаливание, коацервация растворов ВМС.

Вопросы для самоконтроля знаний:

1. Назовите методы очистки коллоидных растворов от примесей: растворенных низкомолекулярных частиц; грубодисперсных частиц.

2. Раствор хлорида натрия или гидрозоля канифоли будет окрашен в красный цвет в проходящем свете?

3. Какие ионы электролитов гексацианофферата (II) калия или сульфата натрия являются коагулирующими для гидролиза железа (III)?

4. Какова зависимость порога коагуляции от заряда коагулирующего иона?

5. Каковы особенности растворения ВМС? Какой процесс называют набуханием?

6. Какие факторы и как влияют на набухание ВМС?

7. Как определяют степень набухания? Назовите основные этапы эксперимента.

8. Что называют изоэлектрической точкой белка? Приведите схематическую формулу макромолекулы белка находящегося в изоэлектрическом состоянии. Какие свойства белка резко меняются в газоэлектрическом состоянии?

Ситуационные задачи

1. Напишите строение мицеллы сульфида меди, йодида серебра и карбоната кальция, если при электрофорезе они движутся к катоду. Определите заряд гранулы.

2. Расположите в ряд электролиты по увеличению порога коагуляции: фосфат натрия, тиоцианат калия, йодид цезия, сульфат натрия, хлорид натрия.

3. Изоэлектрическая точка миозина мышц равна 5. При каких значениях рН: 2; 4; 5, или 7 набухание будет наименьшим? С чем это связано?

4. При рН = 6 инсулин остается на старте при электрофорезе. К какому электроду инсулин будет перемещаться в растворе хлороводородной кислоты с концентрацией 0,1 моль/л?

5. К какому электроду будут передвигаться частицы белка (рI = 4,0) при электрофорезе в ацетатном буферном растворе, приготовленном из 100 мл раствора ацетата натрия с концентрацией 0,1 моль/л и 25 мл раствора уксусной кислоты с концентрацией 0,2 моль/л?

6. Будет ли происходить набухание желатина (рI = 4,7) в ацетатном буфере с равным содержанием компонентов при температуре 0⁰C? Как можно интенсифицировать процесс набухания желатина?

7. Рассчитайте онкотическое давление раствора белка (относительная молекулярная масса 10000) с массовой долей 10% при температуре физиологической нормы.

Лабораторная работа № 7. «Свойства ВМС и их растворов».

Цель: Приобрести навыки экспериментального определения величины набухания полимеров, изучить влияние электролитов на величину набухания полимеров.

Опыт №1. Изучение влияния электролитов на величину набухания ВМС.

Оборудование: Штатив для пробирок; пробирки одинакового диаметра; бюретки; палочки стеклянные; полоски миллиметровой бумаги.

Реактивы: Желатин порошкообразный; раствор сульфата натрия C(l/2Na₂S0₄) - 1 моль/л; раствор хлорида натрия C(NaCl) = 1 моль/л; дистиллированная вода.

Методика: в три сухие пронумерованные пробирки одинакового диаметра помещают примерно одинаковое количество желатина (0,5 см по высоте пробирки). С помощью полоски миллиметровой бумаги измеряют высоту слоя сухого желатина до набухания (h₀): результаты записывают в таблицу. Пробирки примерно до середины заполняют из бюреток: 1 - дистиллированной водой; 2 - раствором сульфата натрия с концентрацией 1,0 моль/л; 3 - раствором хлорида натрия с концентрацией 1,0 моль/л. Через 1 -2 мин после заполнения пробирок содержимое их осторожно перемешивают стеклянной палочкой, чтобы набухшие частицы верхнего слоя желатина не затрудняли доступ жидкости к частицам нижнего слоя. Примерно через 20 мин осторожным постукиванием г » верхней части пробирки добиваются осаждения всплывших частиц желатина и измеряют высоту слоя набухшего желатина (h). Рассчитывают степень набухания желатина в воде и растворах электролитов. Результаты измерений и расчетов записывают в таблицу по форме:

Формулируют вывод.

Вопросы для контрольной работы:

1. Поверхностные явления и поверхностное натяжение жидкостей. Единицы измерения.

2. Поверхностно-активные, поверхностно-инактивные и поверхностно нейтральные вещества. Строение молекулы ПАВ. Изотерма поверхностного натяжения. Поверхностная активность. Правило Дюкло-Траубе. Применение ПАВ в медицине.

3. Строение мицелл Гартли и Мак-Бена. Явление солюбилизации.

4. Явление адсорбции. Понятие адсорбента и адсорбтива. Адсорбция на границе раздела жидкость - газ, жидкость - жидкость. Уравнение Гиббса. Изотерма адсорбции. Строение адсорбционного слоя. Особенности адсорбции на границе твердое тело-газ, твердое тело-жидкость. Уравнение Лэнгмюра.

5. Молекулярная адсорбция из растворов. Ионообменная адсорбция. Применение адсорбции в медицине (гемосорбция, иониты).

6. Дисперсные системы. Классификация дисперсных систем.

7. Условия и методы получения коллоидных растворов. Особенности коллоидного состояния.

8. Методы очистки коллоидных растворов. Диализ, электродиализ, ультрафильтрация. Принцип работы искусственной почки.

9. Строение коллоидной частицы. Мицелла, гранула, адсорбционный и диффузный слой. Устойчивость и коагуляция коллоидных систем. Порог коагуляции. Явление коллоидной защиты и пептизации в медицине.

10. Классификация высокомолекулярных соединений. Химическое строение и пространственная форма молекул.

11. Особенности растворения ВМС. Термодинамика, механизм набухания и растворения ВМС. Зависимость степени набухания от различных факторов. Влияние рН среды на набухание для амфотерных полиэлектролитов.

12. Изоэлектрическое состояние макромолекул, изоэлектрическая точка, свойства амфотерных полиэлектролитов в изоэлектрическом состоянии.

13. Методы определения изоэлектрической точки белков. Электрофорез, сущность метода, практическое применение.

14. Вязкость растворов ВМС, уравнение Штаудингера. Вязкость крови и других биологических жидкостей. Вискозиметрия.

15. Коллигативные свойства растворов ВМС. Уравнение Галлера. Мембранное равновесие Доннана. Онкотическое давление плазмы и сыворотки крови.

16. Устойчивость растворов биополимеров. Застудневание, высаливание, денатурация белков, коацервация растворов ВМС.

Примерный билет к контрольной работе: