РАЗТВОРИ НА ВИСОКОМОЛЕКУЛНИ СЪЕДИНЕНИЯ
(ЛИОФИЛНИ ZOLS)
Цел на дейността:
1. Да се изследва ефектът на електролитите върху процеса на коагулация (осоляване на разтвори на ВМС).
2. Да се изследват методите за определяне на изоелектричната точка на BMC разтвори и влиянието на различни фактори върху процеса на набъбване.
3. Помислете за зависимостта на вискозитета на HMS разтворите от концентрацията.
План на урока:
1. Анализ и консолидиране на теоретичен материал.
2. Решаване на задачи по темата на урока.
3. Извършване на лабораторна работа:
а. коагулация на разтвори на IUD;
b. влияние на електролитите върху степента на подуване;
Основните въпроси, разгледани в урока:
1. Концепцията за високомолекулно съединение.
2. Структура на макромолекулите.
3. Свойства на разтворите на IUD.
а. свойства, подобни на тези на истинските разтвори;
b. свойства, подобни на тези на колоидните разтвори;
° С. специфични свойства
4. Фактори за стабилност на ВМС. изоелектрично състояние. Изоелектрична точка (IEP). Методи за определяне на IEP на протеин.
5. Методи за отлагане на ВМС.
6. Стойността на спиралата в медицината.
Ключови въпроси по темата:
HMCs (съединения с високо молекулно тегло) са макромолекули с молекулно тегло, вариращо от няколко хиляди до няколко милиона.
ВМС се образуват в резултат на реакции на полимеризация и поликондензация, по-често наричаниполимери,например полиетилен, полипропилен, поливинилхлорид, найлон и др.
За разлика от синтетичните полимери, спиралите от жива природа се наричат биополимери(протеини, нуклеинови киселини, полизахариди, сложни липиди). Те се образуват в процеса на биосинтеза в клетките на тялото. Важно направление в химията на биополимерите е изследването на т.нарсмесени биополимери- нуклеопротеини, глюкопротеини, липопротеини и др.
Специфичните свойства на IUD са:
а) висок вискозитет;
Набъбване - процесът на увеличаване на масата и обема на полимера поради селективната абсорбция на разтворителя. Процесът на набъбване се характеризира със степента на набъбванеi.
i =, където m е масата на IUD след набъбване; m0 - маса на суха HMS.
Разтворите на ВМС са много стабилни и не се утаяват спонтанно.Факторите за устойчивост са:
а. хидратна обвивка на макромолекулите (основен фактор)
b. електрически заряд, дължащ се на дисоциацията на съединението.
В силно кисела среда протеинът се държи като основа, киселинната дисоциация се инхибира и протеинът става положително зареден. В алкална среда основната дисоциация се потиска, протеинът се държи като киселина и е отрицателно зареден.
При определена стойност на pH, равна на IEP, макромолекулата ще бъде електрически неутрална, настъпва изоелектрично състояние и протеинът коагулира. Тъй като IEP характеризира стабилността на протеина, са разработени редица методи за определяне на IEP.
Повечето естествени протеини съдържат значителни количества дикарбоксилни киселини и се класифицират като киселинни протеини; IEP се намира в леко кисела среда.
В допълнение, наличието на електролит в разтвора причинява коагулация. Минималната концентрация на електролит, която причинява ясна коагулация на зола, се наричакоагулационен праг(Pc ) и се определя от броя на милимола електролит, използван за коагулация на 1 литър разтвор на зол.
ν mmol електролит
Vsol, l
Само този електролитен йон има коагулиращ ефект, чийто заряд е противоположен на заряда на гранулата и неговата коагулираща сила (I ) ереципрочната стойност на коагулационния праг - колкото по-голяма е, толкова по-голяма е валентността на йона (правилото на Шулце-Харди).
Лабораторна работа, представена за час
1. Коагулация на разтвори на IUD (осоляване на протеини).
Претеглят се 2 g сух електролит (амониев сулфат и амониев тиоцианат) на химико-техническа везна. Измерете 2 ml от протеиновия разтвор в две епруветки и след това постепенно добавете един от електролитите на малки порции в първата епруветка, като непрекъснато разклащате, като потупвате дъното на епруветката с пръст, докато солта се разтвори. След появата на протеинови люспи, спрете добавянето на електролита, претеглете остатъка и изчислете прага на изсоляване (коагулация) на протеина.
Повторете за втория електролит.
Обяснете различните ефекти на изсоляване на анионите (директна серия на Хофмайстер).
Влияние на електролитите върху степента на подуване.
Претеглят се 50 mg агар-агар на химико-техническа везна и се поставят в две порцеланови чаши. Изсипете разтвор на калиев сулфат в първия, а разтвор на калиев тиоцианат във втория, така че целият агар-агар да се навлажни. След 30 минути извадете набъбналия полимер, изсушете го между листове филтърна хартия и претеглете отново. Изчислете степента на набъбване в проценти, като използвате известна формула.
Направете заключение за ефекта на анионите върху степента на набъбване.
Задачи за самоподготовка
1. 2 ml 0,2 N разтвор на калциев хлорид се използват за коагулация на 20 ml разтвор на IUD. Определете прага на коагулация (осоляване) на IUD. Отговор: 10 mmol / l.
2. 2r NaCl се използва за осоляване на 10 ml протеин. Определете прага на изсолване на протеина.
3. Подредете анионите в редица според степента на влиянието им върху подуването на ВМС.
4. Към кой електрод по време на електрофореза ще се движат протеинови макромолекули в разтвор с: а) pH= 1; б) pH = 6? IEP протеин = 4,7. Защо?
5. При каква стойност на pH желатинирането ще настъпи по-бързо: pH=3;7;9? IET протеин = 4,75.
Литература
1. Обща химия. Биофизична химия. Химия на биогенните елементи. Учебник за медицинските училища. (Ю.А. Ершов, В.А. Попков, А.С. Берлянд и др. Изд. Ю.А. Ершов), 8 изд., 560 с. - М: Vyssh.shk., 2010
2. Семинар по обща химия. Биофизична химия. Химия на биогенните елементи. Учебник за студенти от медицински университети (Ed. V.A. Popkov) - М., Висше училище, 4 изд., 239 с., 2008 г.
3. Сборник задачи и упражнения по обща химия. Урок. (С.А. Пузаков, В.А. Попков, А.А. Филипова). М.: Висше училище, 4 изд., 255 с., 2010 г
4. Обща химия. Учебник за медицинските училища. (В.А. Попков, С.А. Пузаков), 976 с. - М, GEOTAR Media, 2007
5. Физическа и колоидна химия: курс от лекции (N.N. Mushkambarov), 2-ро издание, коригирано. - М.: GEOTAR - MED, 2001. - 384 с.
Сесия #15
ФИЗИЧНИ И ХИМИЧНИ РЕГУЛАЦИИ
ПОВЪРХНОСТНИ ФЕНОМЕНИ
АДСОРБЦИЯ
Цел на дейността:
Да се изследва явлението адсорбция на неподвижни и подвижни фазови граници.
План на урока:
1. Анализ и консолидиране на теоретичен материал.
2. Извършване на лабораторна работа:
"Определяне на повърхностното напрежение, изграждане на изотерма на повърхностното напрежение и адсорбция".
3. Отчет за извършената работа.
Основните въпроси, разгледани в урока:
1.Концепцията за повърхностно напрежение и адсорбция.
2. Адсорбция на подвижна граница (течност-течност, течност-газ).
3. Адсорбция при фиксирана фазова граница (твърдо вещество-течност, твърдо вещество-газ).
4. Йонна адсорбция.
5. Практическо значение на адсорбцията. Приложение в медицината.
Ключови въпроси по темата:
Явлението на натрупване на едно вещество върху повърхността на друго (интерфейс) поради спонтанен преход от обема към повърхността се наричаадсорбция. Веществото, върху чиято повърхност се извършва адсорбция, се наричаадсорбент, а веществото, което се натрупва еадсорбат.
Енергията или работата, която трябва да бъде изразходвана за създаване на 1 cm 2 от интерфейса между фазите, се нарича повърхностно напрежение (σ ):
σ =F /s (erg/cm2 или J/m2)
Разпределението на веществото, разтворено в течността, става така, че да се постигне максимално намаляване на повърхностното напрежение. Уравнението, свързващо количеството адсорбция (G) с концентрацията и повърхностното напрежение на разтвора, се наричауравнение на Гибс.
Г е стойността на адсорбцията, mol/cm2;
C е моларната концентрация на адсорбираното вещество, mol/l;
σ1 и σ2 – повърхностно напрежение, съответстващо на С1 и С2
Вещество, разтворено в течност, може да увеличи или намали нейното повърхностно напрежение. Веществата, които намаляват повърхностното напрежение, се наричат повърхностно активни (протеини, сапуни, алкохоли и др.).
Повърхностноактивните вещества, намаляващи повърхностното напрежение, се натрупват в повърхностния слой, т.е. протича положителна адсорбция.
Графичната зависимост на повърхностното напрежение и адсорбцията от концентрацията се нарича изотерма на повърхностното напрежение и адсорбцията.
Повърхностните явления играят важна роля в живота на организма. Интерфейсът в тялото са мембраните на клетките,еритроцити, стени на кръвоносни съдове, вътрешни органи, участващи в процесите на пренос и метаболизъм. Адсорбцията е важна за ензимните реакции, процесите на храносмилане и механизма на действие на лекарствените вещества върху организма.
В медицината се използва адсорбционна терапия, включително методи като хемосорбция и лимфосорбция.