Курс химии (Литвиновой Татьяны Николаевны)

Содержание

Слайд 2

Химия – фундаментальная наука и необходимый инструмент исследования и познания процессов

Химия – фундаментальная наука и необходимый инструмент исследования и познания процессов

в различных системах, в том числе в живых организмах.
«…химия решает за нас секреты терапии, физиологии и патологии; без химии мы бы с трудом брели в потьмах»
(Парацельс)
Слайд 3

Роль химической подготовки в системе подготовки врача Современная химия – фундаментальная

Роль химической подготовки в системе подготовки врача

Современная химия – фундаментальная наука

об окружающем мире, научная составляющая которой базируется на основных понятиях «вещество» и «реакция».

Человек представляет собой сложную химическую лабораторию, в которой протекают реакции кислотно-основные, окислительно-восстановительные, гетерогенные, комплексообразования.

Слайд 4

Такие медицинские проблемы как влияние загрязнений окружающей среды, техногенных катастроф, производства

Такие медицинские проблемы как влияние загрязнений окружающей среды, техногенных катастроф,

производства удобрений, пестицидов, отравляющих веществ, наркотиков, алкоголя на здоровье человека в своей основе имеют химическую природу.
Слайд 5

Изучение химии включает постоянное установление причинно-следственных связей, что увеличивает развивающий потенциал

Изучение химии включает постоянное установление причинно-следственных связей, что увеличивает развивающий

потенциал этой дисциплины; решение химических задач с медико-биологической направленностью, изучение сущности химических процессов, протекающих в биосистемах, позволяет развивать логическое мышление как основу клинического.
Слайд 6

МОДУЛИ КУРСА ХИМИИ Введение. Энергетическая и кинетическая характеристика вещества и хим.

МОДУЛИ КУРСА ХИМИИ
Введение. Энергетическая и кинетическая характеристика вещества и хим. реакций.

Учение о растворах. Реакции, протекающие в растворах.
3. Основы коллоидной химии. Поверхностные явления. Дисперсные системы. Растворы ВМС.
4. Основы БОХ
Слайд 7

Основные понятия химии ВЕЩЕСТВО: Состав, структура, термодинамическая характеристика, свойства, биологическая роль

Основные понятия химии

ВЕЩЕСТВО:
Состав, структура, термодинамическая характеристика, свойства, биологическая роль

ПРОЦЕСС:
Термодинамическая характеристика, кинетическая характеристика,
химическое равновесие

РАСТВОРЫ
РЕАКЦИИ В РАСТВОРАХ
Кислотно-основные (протолитические)
ОВР (редокс-процессы)
Гетерогенные
Лигандообменные

Слайд 8

Термодинамической системой называется любой объект природы, состоящий из достаточно большого числа

Термодинамической системой называется любой объект природы, состоящий из достаточно большого числа

молекул (структурных единиц) и отделенный от других объектов природы реальной или воображаемой границей раздела.

Системы: гомогенные (воздух) и гетерогенные (кровь)

Термодинамика – наука об энергетике процессов.

При отсутствии массо- и теплообмена с внешней средой говорят об изолированной системе (Δm = 0, ΔU = 0).

Если система обменивается с окружающей средой
массой и теплом, она называется открытой (человек).

Если система обменивается с окружающей средой
энергией (но не массой!), она называется закрытой.

Энергетическая характеристика вещества и химических процессов

Слайд 9

Состояние системы определяется совокупностью ее свойств и характеризуется термодинамическими параметрами:

Состояние системы определяется совокупностью ее свойств и характеризуется термодинамическими параметрами:

Слайд 10

Для характеристики состояния системы используют кроме термодинамических параметров, также функции состояния.

Для характеристики состояния системы используют кроме термодинамических параметров, также функции состояния.


Функции состояния системы – всегда экстенсивные величины.
Функции состояния зависят от термодинамических параметров, характеризующих состояние системы, но не зависят от пути достижения данного состояния.
U, H, S, G

Слайд 11

Внутренняя энергия системы U равна сумме потенциальной и кинетической энергии всех

Внутренняя энергия системы U равна сумме потенциальной и кинетической энергии всех

частиц этой системы U = Е пот + Е кин (кДж/моль)

U + pV = H – энтальпия

Энтропия – функция состояния, характеризующая меру неупорядоченности системы (вещества), неоднородности расположения и движения частиц

Энтальпия эквивалентна внутренней энергии системы при постоянном давлении (кДж/моль)

ΔS = Q/Т Дж/моль·K

Энергия Гиббса G = H - TS

Слайд 12

Энергетическая характеристика вещества Энтальпия образования простого вещества – Энтальпия образования сложного

Энергетическая характеристика вещества

Энтальпия образования простого вещества –

Энтальпия образования сложного вещества:
2Сгр

+ 3Н2(г) + 0,5 О2 (г) = С2Н5ОН (ж)
ΔН °обр(С2Н5ОН )(ж) = – 277 кДж/моль

ΔН °(О2)г = 0

Стандартные условия:
Количество вещества – 1 моль
Давление – 101325 Па
Температура – 298K (25°С)

Слайд 13

Энтальпия сгорания (ΔН °сгор ) – тепловой эффект реакции окисления кислородом

Энтальпия сгорания (ΔН °сгор ) – тепловой эффект реакции окисления кислородом

1 моль вещества до образования высших оксидов
С2Н2 (г) + 2,5О2(г) → 2СО2(г) + Н2О (г)
ΔН °р-ции = – 1256 кДж/моль

Калорийность пищи
1 кал = 4,18 Дж
Жиры 37,7-39,8 кДж/г
Углеводы 16,5 – 17,2 кДж/г
Белки 16,5 – 17,2 кДж/г

Слайд 14

Процесс – переход системы из одного состояния в другое Δ =

Процесс – переход системы из одного состояния в другое
Δ = конечное

значение (параметра, функции) — начальное значение (параметра, функции)

Биохимические реакции
р, Т = const
Изобарно-изотермические процессы

Классификация процессов:
Изотермический (Т = const, ΔT = 0)
Изобарический (р = const, Δр = 0)
Изохорический (V = const, ΔV =0)

Слайд 15

Работа (А) - это энергетическая мера направленных форм движения частиц в

Работа (А) - это энергетическая мера направленных форм движения частиц в

процессе взаимодействия системы с окружающей средой. А + → U↓.
Теплота (Q) - это энергетическая мера хаотических форм движения частиц в процессе взаимодействия системы с окружающей средой. Q+ → U↑

Работа и теплота характеризуют процесс обмена энергией между системой и окружающей средой. Работа и теплота зависят от пути процесса, поэтому не являются свойствами системы.

Слайд 16

Если отсутствует теплообмен системы с внешней средой, запас ее внутренней энергии

Если отсутствует теплообмен системы с внешней средой, запас ее внутренней энергии

остается постоянным ΔU =0

Сообщенная системе теплота Q расходуется на увеличение внутренней энергии ΔU и на совершение работы против внешних сил А

Q = ΔU + A

Первый закон термодинамики
Ю.Мейер, 1842 , физик-врач !

Слайд 17

ΔQ = ΔU + р⋅ΔV U + pV = H –

ΔQ = ΔU + р⋅ΔV
U + pV = H – энтальпия
Q

= Δ Н

Если в результате реакции теплота
выделяется, т.е. энтальпия системы
понижается (ΔH<0),
реакция называется экзотермической.
Если повышается (ΔH>0) – эндотермической.

При р, Т = const А = р ⋅ΔV

Слайд 18

Энтальпия реакции, т.е. тепловой эффект реакции при р,T=const , зависит от

Энтальпия реакции, т.е. тепловой эффект реакции при р,T=const , зависит от

природы и состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от пути протекания реакции

С + О2 = СО2 ΔН 1
С+ ½ О2 = СО ΔН 2
СО + О2 = СО2 ΔН 3
ΔН 1 = ΔН 2 + ΔН 3

Закон Г.И. Гесса (1840)

Слайд 19

Следствия из закона Гесса ΔН °р-ции =Σni ΔН°обр (кон.прод) — Σni

Следствия из закона Гесса
ΔН °р-ции =Σni ΔН°обр (кон.прод) — Σni

ΔН°обр (исх.в-в)
ΔН °р-ции =Σni ΔН°сгор (исх.в-в) —Σni ΔН°сгор (кон.прод)

ΔS°р-ции = ΣniS°кон. прод — Σ niS°исх. в-в
ΔG°р-ции = ΣniG°кон.прод — ΣniG°исх.в-в

Слайд 20

В каком направлении должна самопроизвольно протекать химическая реакция? Самопроизвольный процесс совершается

В каком направлении должна самопроизвольно протекать химическая реакция?

Самопроизвольный процесс совершается в

системе без затраты энергии извне, при этом происходит уменьшение работоспособности системы
Слайд 21

Менее устойчивое состояние Е Более устойчивое состояние ум-ся Капля воды (система)

Менее устойчивое состояние Е
Более устойчивое состояние ум-ся

Капля воды (система) состоит из

большого количества молекул
Испарение – процесс эндотермический, но самопроизвольный (Ж Г, беспорядок )
Слайд 22

Не Ne V1 = V2 p1=p2 T1 = T2 Не Nе Увеличился беспорядок

Не

Ne

V1 = V2 p1=p2 T1 = T2

Не
Nе

Увеличился беспорядок

Слайд 23

Второй закон термодинамики ΔS > 0 Любая система, предоставленная сама себе,

Второй закон
термодинамики

ΔS > 0

Любая система, предоставленная сама себе,

в среднем будет изменяться в направлении состояния, отвечающего максимальной вероятности

В любом необратимом процессе полная энтропия всех
рассматриваемых тел возрастает

Состояние с максимальной энтропией – наиболее устойчивое состояние для изолированной системы

Слайд 24

Если в процессе степень беспорядка не изменяется (ΔS = 0), то

Если в процессе степень беспорядка не изменяется (ΔS = 0), то

направление процесса определяется изменением энтальпии, и процесс проходит самопроизвольно в направлении уменьшения энтальпии.

Если в процессе не происходит энергетических изменений (ΔН = 0), фактором, определяющим направление реакции, является энтропия и процесс пойдет самопроизвольно в направлении, при котором степень беспорядка возрастает, т.е. в сторону увеличения энтропии.

Стремление системы к минимуму энергии
Стремление системы к максимуму энтропии

Слайд 25

Дж. Гиббс (1839-1903) В качестве критерия самопроизвольности процессов целесообразно ввести новую

Дж. Гиббс
(1839-1903)

В качестве критерия
самопроизвольности процессов
целесообразно ввести новую
функцию состояния,


которая учитывает влияние
обоих факторов.

ΔG = ΔH - TΔS

Свободная энергия Гиббса (G)

Свободная энергия
Гиббса

Как и для других функций состояния, для свободной
энергии важно не абсолютное значение функции, а ее
изменение в ходе процесса.

ВАЖНО!

Слайд 26

Второе начало термодинамики (определение Гиббса) В изотермических условиях в системе самопроизвольно

Второе начало термодинамики
(определение Гиббса)

В изотермических условиях в системе самопроизвольно могут осуществляться

только такие процессы, в результате которых свободная энергия системы уменьшается (ΔG<0).
В состоянии равновесия свободная энергия системы не меняется
(G = const, ΔG = 0).

Биохимические процессы
Экзэргонические ΔG < 0
Эндэргонические ΔG > 0

Слайд 27

Факторы, определяющие ход процесса ΔG = ΔH - TΔS

Факторы, определяющие ход процесса

ΔG = ΔH - TΔS

Слайд 28

1. Принцип энергетического сопряжения: АТФ + Н2О → АДФ + нФ

1. Принцип энергетического сопряжения:
АТФ + Н2О → АДФ + нФ (а)
Глюкоза

+ фруктоза → сахароза + Н2О (б)
ΔG°р-ции (a)= -30,5 кДж/моль
ΔG°р-ции (б)= +20,9 кДж/моль
ΣΔG сопряж.реакций < 0
Необходимое условие:
наличие общего промежуточного соединения
Глюкозо-1-фосфат

Особенности биохимических процессов:

Слайд 29

Особенности биохимических процессов: 2.Обратимость биохимических процессов, стремление к равновесию (G ⇒

Особенности биохимических процессов:
2.Обратимость биохимических процессов, стремление к равновесию (G ⇒ min,

энергетическая выгодность)

G нач
G кон
Gmin

∆G < 0

∆G < 0

В случае протекания обратимых реакций система самопроизвольно приходит к состоянию химического равновесия .

!

Слайд 30

Особенности биохимических процессов: 3. Многостадийность (саморегуляция) Gнач Gкон ∆G Для каждой стадии ∆G

Особенности биохимических процессов:
3. Многостадийность (саморегуляция)
Gнач
Gкон

∆G < 0

Для каждой стадии
∆G <

(=)10кДж/моль
Слайд 31

Особенности биохимических процессов: 4. Принцип И. Пригожина: в открытой системе в

Особенности биохимических процессов:
4. Принцип И. Пригожина: в открытой системе в стационарном

состоянии прирост энтропии в единицу времени ΔS/Δτ принимает минимальное положительное значение для данных условий

Энтропия – мера рассеяния энергии
При стационарном состоянии рассеяние энергии
Гиббса – минимально !

Слайд 32

Особенности биохимических процессов Устойчивость живых организмов Длительная работоспособность Гомеостаз Hb-Fe2+ +

Особенности биохимических процессов
Устойчивость живых организмов
Длительная работоспособность
Гомеостаз
Hb-Fe2+ + O2 Hb-Fe2+-O2 (легкие)
Hb-Fe2+-O2 Hb-Fe2+

+ O2 (ткани)
Остеобласты Остеокласты
(образование) (растворение)
Са5(РО4)3ОН
Слайд 33

Кинетика – наука о механизмах, скоростях химических реакций и факторах, влияющих

Кинетика – наука о механизмах,
скоростях химических реакций и факторах, влияющих

на скорость реакций

Химическая кинетика

Исходные вещества
Переходное состояние
Продукты реакции

Слайд 34

Гомогенные реакции а) в растворе NH3(г) + HCl (р-р) NH4Cl(р-р) б)

Гомогенные реакции

а) в растворе
NH3(г) + HCl (р-р) NH4Cl(р-р)
б) в газовой фазе
2SO2(г)

+ O2(г) 2SO3(г)

Гетерогенные реакции
СаCl2 + H2SO4 CaSO4↓ + 2HCl
N2(г) + 3Н2(г) 2NH3(г)

Fe

Слайд 35

Простые(одностадийные) реакции Мономолекулярные А продукты I2 2I Тримолекулярные 2NO(г) + H2(г)

Простые(одностадийные) реакции

Мономолекулярные
А продукты
I2 2I

Тримолекулярные
2NO(г) + H2(г) N2O(г) + H2O(г)

Бимолекулярные
А +

В продукты
NO(г) + O3(г) NO2(г) + O2(г)
Слайд 36

Сложные реакции – протекают в несколько стадий, каждая из которых является

Сложные реакции – протекают
в несколько стадий, каждая из
которых является

простой реакцией

Циклические

A В
С D

Цикл Кребса

Скорость сложных реакций определяется
самой медленной(лимитирующей) стадией

Слайд 37

Последовательные реакции А → B → C → … Белки полипептиды

Последовательные реакции

А → B → C → …
Белки полипептиды пептиды аминокислоты

Параллельные

реакции

A

B

C

СН3 СНОН СООН

Глюкоза

СН3 СО СООН

Слайд 38

Сопряженные реакции C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O АДФ +

Сопряженные реакции

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O

АДФ + Ф →

АТФ

Цепные реакции (патология)

Слайд 39

Скорость химической реакции Моль/м3⋅сек Моль/м2⋅сек Моль/л⋅сек

Скорость химической реакции

Моль/м3⋅сек Моль/м2⋅сек
Моль/л⋅сек

Слайд 40

Факторы, влияющие на скорость реакции Природа реагирующих веществ (молекулы, ионы, атомы,

Факторы, влияющие на скорость реакции

Природа реагирующих веществ
(молекулы, ионы, атомы, радикалы)

Н2 +

I2 2НI (медленно)
Н+ + ОН– Н2О (мгновенно)
О2 + О О3 (очень быстро)
Н• + Cl• HCl (очень быстро)
Слайд 41

Закон действующих масс Константа скорости реакции (индивидуальная характеристика реакции)равна скорости реакции

Закон действующих масс

Константа скорости реакции (индивидуальная характеристика реакции)равна скорости реакции приконцентрациях

веществ, равных 1 моль/л.

Простые реакции
2SO2 + O2 = 2SO3
υ = k ·c(SO2)2·c(O2)
Кинетическое уравнение реакции

K зависит от природы реагентов, температуры и наличия катализатора

aA + bB + → сС + dD

Слайд 42

Эффективные соударения

Эффективные соударения

Слайд 43

Уравнение Вант-Гоффа – температурный коэффициент (2 - 4) γ = 2

Уравнение Вант-Гоффа

– температурный коэффициент

(2 - 4)

γ = 2

ΔT = 10

При

увеличении температуры на 100
скорость реакции возрастает в 2- 4 раза

Для биореакций
γ = 7 - 9

Влияние температуры

!

Слайд 44

Еа Еа >100 кДж/моль ⇒ υ↓ Уравнение Аррениуса А – предэкспоненциальный

Еа < 50 кДж/моль ⇒ υ↑
Еа >100 кДж/моль ⇒ υ↓

Уравнение Аррениуса

А

– предэкспоненциальный
множитель, который отражает
долю эффективных соударений
в их общем числе (0 < A < 1)

lgK = lgA – Ea/2,3RT

Слайд 45

КАТАЛИЗ Положительный Отрицательный Основные принципы катализа Каt ускоряет только ТД возможные

КАТАЛИЗ Положительный Отрицательный

Основные принципы катализа
Каt ускоряет только ТД возможные

реакции
Снижение Еа υ↑
3. Каt, как правило, значительно меньше, чем реагентов
4. Действие Каt можно усилить (промоторы) или ослабить(каталитич. яды)
Слайд 46

+ + ΔHo Eакт Е Координата реакции Продукты Исходные вещества Переходное состояние E’акт

+

+

ΔHo

Eакт

Е

Координата реакции

Продукты

Исходные
вещества

Переходное
состояние

E’акт

Слайд 47

Гомогенный Гетерогенный А + В → АВ А + К →АК

Гомогенный Гетерогенный
А + В → АВ
А + К →АК
АК + В

→ АВК → АВК*
АВК*→ АВ + К

Кислотно-основный катализ
Пепсиноген пепсин

Катализ

Слайд 48

Ферментативный катализ Условия: рН, температурный оптимум Белковая природа Размер 10-5-10-7 м Высокая активность υ Кинетика [S]

Ферментативный катализ

Условия: рН, температурный оптимум

Белковая природа
Размер 10-5-10-7 м
Высокая активность

υ Кинетика

[S]
Слайд 49

+ + E1акт Е Координата реакции Фермент Энзим (Е) фермент ES-комплекс Субстрат (S)

+

+

E1акт

Е

Координата реакции

Фермент
Энзим (Е)

фермент

ES-комплекс

Субстрат (S)

Слайд 50

aA + bB cC + dD Обратимость – способность реакции протекать в двух направлениях Химическое равновесие

aA + bB cC + dD

Обратимость – способность реакции
протекать в

двух направлениях

Химическое равновесие

Слайд 51

Условия химического равновесия: G min ΔG = 0 →υ = υ←

Условия химического равновесия:

G min ΔG = 0

→υ = υ←

Концентрации веществ
в

момент достижения равновесия
называются равновесными [ ].

Химическое равновесие

aA + bB cC + dD

υ→ = k →[A]a [B]b

υ← = k ←[С]с [D]d

Слайд 52

Химическое равновесие υ → = υ ← k →[A]a [B]b =

Химическое равновесие

υ → = υ ←

k →[A]a [B]b = k←[С]с

[D]d

Так как

Ю

0

106

10-6

обратимые
реакции

необратимые
реакции

неидущие
реакции
[A], [B]… - равновесные
концентрации
компонентов (моль/л)

константа химического равновесия

Слайд 53

Способы выражения константы равновесия Kc, Kp, Ka

Способы выражения константы равновесия

Kc, Kp, Ka

Слайд 54

Характеристики константы равновесия Не зависит от концентрации веществ Не зависит от

Характеристики константы равновесия

Не зависит от концентрации веществ

Не зависит от давления

Не зависит

от катализатора

Зависит от температуры

Зависит от природы веществ

Слайд 55

Смещение химического равновесия Принцип Ле-Шателье Если на равновесную систему производится внешнее

Смещение химического равновесия

Принцип Ле-Шателье

Если на равновесную систему производится
внешнее воздействие,
то равновесие смещается

в сторону,
противодействующую этому воздействию.

Факторы,
способствующие смещению равновесия

- изменение концентрации веществ
- изменение давления
- изменение температуры

Слайд 56

Принцип адаптивных перестроек Любая живая система при воздействии на нее внешних

Принцип адаптивных перестроек

Любая живая система при воздействии на нее внешних факторов

перестраивается так, чтобы уменьшить это воздействие

Гомеостаз

Стационарное состояние

Слайд 57

Растворы. Реакции, протекающие в растворах 1. Кислотно-основные (протолитические) 2. ОВР (редокс-процессы) 3. Гетерогенные 4. Лигандообменные

Растворы. Реакции, протекающие в растворах

1. Кислотно-основные (протолитические)
2. ОВР (редокс-процессы)

3. Гетерогенные
4. Лигандообменные
Слайд 58

Растворы Истинные растворы – гомогенные системы, в которых структурной единицей растворенного

Растворы

Истинные растворы – гомогенные системы, в которых структурной единицей растворенного

вещества являются ионы или молекулы.
Водные растворы.

Содержание воды в организме от массы человека: Эмбрион (97%), Новорожденный (77%), Взрослый (18-55 лет): 54% - Ж, 61% - М

Слайд 59

Коллигативные свойства растворов Диффузия, осмос, осмотическое давление Давление насыщенного пара растворителя

Коллигативные свойства растворов

Диффузия, осмос, осмотическое давление
Давление насыщенного пара растворителя
над раствором
Температура

кристаллизации раствора
Температура кипения раствора

Это свойства, НЕ зависящие от природы частиц растворенного вещества, а зависящие от концентрации частиц в растворе

Слайд 60

Коллигативные (взаимосвязанные) свойства растворов Понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором

Коллигативные (взаимосвязанные) свойства растворов

Понижение давления насыщенного пара
растворителя над раствором нелетучего
вещества

- молекулы растворителя

-

молекулы растворенного вещества

P0р-ля

p1

p0 > p1

Введение нелетучего
неэлектролита

Испарение уменьшается
конденсация увеличивается

Слайд 61

I Закон Рауля Относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно молярной доле растворенного вещества


I Закон Рауля

Относительное понижение давления
насыщенного пара растворителя над
раствором

равно молярной доле
растворенного вещества
Слайд 62

Температура кипения и кристаллизации ПАР Твердое Жидкое состояние состояние Температура кипения

Температура кипения и кристаллизации

ПАР
Твердое Жидкое
состояние состояние

Температура кипения жидкости –
это

температура, при которой давление насыщенного пара над жидкостью становится равным внешнему давлению.
Слайд 63

Температура кипения и замерзания 2 закон Рауля Температура кристаллизации (замерзания) жидкости

Температура кипения и замерзания 2 закон Рауля

Температура кристаллизации (замерзания) жидкости – это

температура, при которой давление насыщенного пара над жидкостью становится равным давлению насыщенного пара над кристаллами этой жидкости

ΔТкип = Е⋅сm
ΔТкр = K⋅сm

Слайд 64

ΔTзам = KкрCm Депрессия температуры замерзания раствора неэлектролита пропорциональна его моляльной

ΔTзам = KкрCm

Депрессия температуры замерзания
раствора неэлектролита
пропорциональна его моляльной концентрации

ΔTкип =

ЕCm

Повышение температуры кипения
раствора неэлектролита
пропорционально его моляльной концентрации

Δtкр. плазмы крови = 0,56ºС
Сm= 0,303 моль/кг

Слайд 65

Осмос ППМ раст- вор раство- ритель Осмос – самопроизвольное проникновение молекул

Осмос

ППМ

раст-
вор

раство-
ритель

Осмос – самопроизвольное проникновение молекул
растворителя через ППМ в раствор или из


разбавленного раствора в более концентрированный
Слайд 66

Слайд 67

Слайд 68

Расчет осмотического давления Условие существования человека и высших животных : ИЗООСМИЯ

Расчет осмотического давления

Условие существования человека
и высших животных :

ИЗООСМИЯ
Росм жидкостей человека

= 7,62 атм
740-780 кПа

Уравнение Вант-Гоффа :

Слайд 69

Типы растворов, используемых в медицине - гипертонические (росм > pосм крови)

Типы растворов, используемых в медицине

- гипертонические (росм > pосм крови)

- гипотонические

(росм < pосм крови)

- изотонические (pосм = pосм крови = 7.62 атм)

При контакте с кровью наблюдается плазмолиз –
сжатие эритроцитов

При контакте с кровью наблюдается гемолиз –
разрыв эритроцитов (если Росм < 3.6- 4.0 атм)

Используются в тех случаях, когда необходимо
обеспечить отток жидкости из тканей

Используются в тех случаях, когда необходимо
обеспечить приток жидкости к тканям

Используются для внутривенных вливаний

Слайд 70

Растворы электролитов (сильные и слабые) Pосм= iсRT i – изотонический коэффициент


Растворы электролитов (сильные и слабые)

Pосм= iсRT

i – изотонический коэффициент

co –

начальная концентрация электролита

cдисс – концентрация электролита после заверше-ния процесса диссоциации (равновесная концен-трация)

i = 1 + α(n – 1),
где n – число ионов, на которое распадается данный электролит,
α – степень диссоциации

Слайд 71

Слабые электролиты СН3СООН СН3СОО– + Н+ Kдис (константа равновесия) зависит от

Слабые электролиты

СН3СООН СН3СОО– + Н+

Kдис (константа равновесия) зависит от
Природы вещества
Природы

растворителя
Температуры
Ka=
Слайд 72

Слабые электролиты Kдисс= 10-2-10-4 умеренно слабые Kдисс= 10-5-10-9 слабые Kдисс= 10-10и

Слабые электролиты

Kдисс= 10-2-10-4 умеренно слабые
Kдисс= 10-5-10-9 слабые
Kдисс= 10-10и < очень слабые

рKa(HA)

= - lg Ka

Ka(СН3СООH) = 1,74⋅ 10-5
рК = - lg Ka = - lg 1,74⋅ 10-5 = 4,76

Ka(HСООH) = 1,79⋅ 10-4
рК = - lg Ka = - lg 1,79⋅ 10-4 = 3,75

Чем < Ka(НА), тем > рKa(HA), тем слабее кислота

Слайд 73

Закон разведения Оствальда С увеличением концентрации слабого электролита степень его диссоциации

Закон разведения Оствальда

С увеличением концентрации
слабого электролита
степень его диссоциации
уменьшается

СН3СООН СН3СОО– +

Н+
с 0 0
с – сα сα сα

K=

=

=

Слайд 74

Сильные электролиты Активность иона а(Хi) – эффективная концентрация иона Хi ,

Сильные электролиты

Активность иона а(Хi) – эффективная концентрация иона Хi , соответственно

которой он участвует во взаимодействиях, протекающих в растворах сильных электролитов

Дебай и Хюккель
Диссоциация полная
Гидратация ионов
Межионные взаимодействия
Cl– Na+ Cl– Na+
Cl– Cl– Na+
Эффект снижения концентрации

Слайд 75

Кэффициент активности a = C0γ γ − коэффициент активности γ− −

Кэффициент активности

a = C0γ

γ − коэффициент активности

γ− − коэффициент активности
аниона

γ+

− коэффициент активности
катиона

Коэффициент активности иона – показывает во сколько раз активность иона отличается от его истинной концентрации в растворе сильного электролита. Значение коэффициента активности зависит от: 1) концентрации (γ=1, γ<1, γ > 1);
2) температуры ( tº↑ ⇒ γ ↑ );
3) концентрации других ионов (I).

Слайд 76

Ионная сила раствора I – ионная сила раствора – величина, характеризующая

Ионная сила раствора

I – ионная сила раствора –
величина, характеризующая
интенсивность

электростатического поля
всех ионов в растворе
Слайд 77

Электролиты биосред Клетка концентрированнее плазмы Обязательно присутствие катионов Na, K, Mg,

Электролиты биосред

Клетка концентрированнее плазмы
Обязательно присутствие катионов Na, K, Mg, Ca
В плазме

Na > K, Ca > Mg
В клетке K > Na, Mg > Ca
Плазма ~ NaCl
Клетка ~ K2HPO4

Важнейшие закономерности

Слайд 78

Na K Ca Ca Na Mg Mg HCO3- HCO3- Cl K

Na

K

Ca

Ca

Na

Mg

Mg

HCO3-

HCO3-

Cl

K

HPO42-

белок

SO42-

белок

142

103

160

100

Плазма

Внутриклеточная
жидкость

Σк = Σа = 153 ммоль/л

Σк = Σа = 200 ммоль/л

Электролитный
состав

крови
Слайд 79

Теория кислот и оснований Бренстеда-Лоури Основание – молекула или ион, способные

Теория кислот и оснований Бренстеда-Лоури

Основание – молекула или ион, способные присоединить

протон : CN– + HCl = HCN + Cl–
NH3 + H+ = NH4+

Кислота – молекула или ион, способные отдавать протон,
доноры протона: NH4+ ⇒ Н+ + NH3
HCl ⇒ H+ + Cl–

При реакции кислоты (донора протонов) с основанием
(акцептором протонов) из кислоты получается
сопряженное с ней основание, а из основания –
сопряженная с ним кислота – две сопряженные КО-пары

Кислотно-основные реакции легко обратимы

HA + B– ⇔ A– + HB

Слайд 80

АМФОЛИТЫ Амфолиты – молекулы или ионы, способные как отдавать, так и

АМФОЛИТЫ

Амфолиты – молекулы или ионы, способные как отдавать, так и присоединять

протоны:
Н2О + HCl = H3O+ + Cl–
H2O +NH3 = NH4+ + OH–

Примеры амфолитов: Zn(OH)2, HCO3–, НРО42–,
Н2РО4–, аминокислоты
Все амфолиты – слабые электролиты

Кислоты, основания и амфолиты - протолиты
Переход протона - протолиз

Кислотно-основное равновесие
(Протолитическое равновесие)

Слайд 81

Устанавливается в результате конкуренции за протон между основаниями взаимодействующих сопряженных кислотно-основных

Устанавливается в результате конкуренции за протон между основаниями взаимодействующих сопряженных кислотно-основных

пар:

Кислотно-основное (протолитическое) равновесие

СН3СООН/СН3СОО¯ NH3/ NH4+
Н+ - объект конкуренции:
NH3 + H+ ⇒ NH4+ Ka = 5,75 ⋅10-10
СН3СОО¯+ Н+ ⇒ СН3СООН Ka =1,74⋅ 10-5

Протолитическое равновесие
всегда смещается в сторону образования более слабой кислоты

Слайд 82

Типы протолитических реакций Реакции ионизации СН3СООН + Н2О СН3СОО– + Н3О+

Типы протолитических реакций

Реакции ионизации
СН3СООН + Н2О СН3СОО– + Н3О+
к-та –1 +

осн.-2 осн.-1 + к-та-2
NH3 + H2O NH4+ + OH–
осн.-1 к-та-2 к-та-1 осн.-2
H2O + H2O H3O+ + OH–
осн.-1 к-та-2 к-та-1 осн.-2–

Реакции нейтрализации
HSO4– + OH– SO42– + H2O

Реакции гидролиза
СО32– + H2О НСО3– + ОН–

Слайд 83

Ионное произведение воды В разбавленных водных растворах произведение концентраций ионов водорода

Ионное произведение воды

В разбавленных водных растворах произведение концентраций ионов водорода и

гидроксила есть величина постоянная при данной температуре

H2O H+ + OH-

H2O + H+ H3O+

Слайд 84

Водородный показатель Данная процедура не несет никакого дополнительного химического смысла. Она

Водородный показатель

Данная процедура не несет
никакого дополнительного
химического смысла.
Она лишь упрощает восприятие


цифр, характеризующих
кислотно-основное равновесие

Например:

[H+] = 10-7 моль/л

pH = - lg10-7 = 7

pH + pOH = 14

Ю

Запомните!

Шкала кислотности в единицах рН

Ю

7

3

0

11

14

сильно

сильно

слабо

слабо

кислая среда

щелочная среда

Слайд 85

рН можно определить: Колориметрическим методом с помощью индикаторов Потенциометрическим методом рН

рН можно определить:
Колориметрическим методом с помощью индикаторов
Потенциометрическим методом

рН биологических жидкостей:
рН

плазмы крови 7,36 – 7,42
рН эритроцитов 7,25
рН желудочного сока 0,9-1,5
рН панкреатического сока 7,5 – 8,2
рН слюны 6,8 – 7,2
рН мочи 4,8 – 7,5
рН слезной жидкости 7,4
Слайд 86

Протолитический балланс Буферные системы Белки, жиры, углеводы переваривание, всасывание, метаболизм СО2,

Протолитический балланс Буферные системы

Белки, жиры, углеводы переваривание, всасывание, метаболизм СО2, Н2О ,

конечные продукты обмена

рHкрови 7,36 – 7,42
рНэритр 7,25

СО2 + Н2О ⇔ Н2СО3 ⇔Н+ + НСО3–

13 моль/сутки углекислоты
30 – 80 ммоль других кислот

Слайд 87

Протолитический балланс рН = const Почки а) Ацидогенез : СО2+Н2О⇔Н2СО3 ⇔Н+

Протолитический балланс рН = const

Почки
а) Ацидогенез : СО2+Н2О⇔Н2СО3 ⇔Н+ + НСО3–


моча плазма
б) Аммониогенез: ГЛУ, АСП ⇒NH3 + H+ ⇒ NH4+
моча

2) Легкие
Гиповентиляция рСО2 углекислоты
Гипервентиляция рСО2

3) Буферные системы

Слайд 88

Протолитический балланс Буферные системы Буферная система – протолитическая (кислотно-основная) система, способная

Протолитический балланс Буферные системы

Буферная система – протолитическая (кислотно-основная) система, способная поддерживать

постоянство рН при разбавлении или при добавлении небольших количеств кислот или щелочей

Кислотные буферные системы: Слабая кислота – донор протонов Соль этой кислоты (сопряженное основание) – акцептор протонов СН3СООН/ СН3СОО–

Слайд 89

Буферные системы Основные буферные системы: Слабое основание – акцептор протонов Соль

Буферные системы

Основные буферные системы: Слабое основание – акцептор протонов Соль этого основания (сопряженная

кислота) –донор протонов NH3·H2O/ NН4+

CH3COOH ⇔ CH3COO– + H+
CH3COONa ⇒CH3COO– + Na+

Слайд 90

Уравнение буферных систем (Гендерсона-Хассельбаха) [H+] = Ka ·

Уравнение буферных систем (Гендерсона-Хассельбаха)
[H+] = Ka ·

Слайд 91

Буферные системы Механизм действия CH3COOH ⇔ CH3COO– + H+ CH3COONa ⇒CH3COO–

Буферные системы Механизм действия

CH3COOH ⇔ CH3COO– + H+
CH3COONa ⇒CH3COO– + Na+

CH3COOH +

ОН– = CH3COO– + H2О
С(кис-ты) ⇒ α (закон Оствальда) ⇒восполнение протонов
CH3COO– + Н+ ⇒ CH3COOН
С(кис-ты) ⇒ α
Слайд 92

Буферная емкость Буферная емкость зависит : От соотношения компонентов (рН=рК, В

Буферная емкость

Буферная емкость зависит :
От соотношения компонентов (рН=рК, В )
От концентрации

компонентов
0,1/0,1М 0,01/0,01М 0,001/0,001М
Буф. емкость уменьшается
Слайд 93

Буферные системы организма Гидрокарбонатная буферная система СО2+Н2О ⇔ Н2СО3 ⇔ Н+

Буферные системы организма

Гидрокарбонатная буферная система
СО2+Н2О ⇔ Н2СО3 ⇔ Н+ +

НСО3–
Открытая система быстрого реагирования

Физиологические условия: Стандартные условия:
рKa* = 6,1 рKа=6,36

Слайд 94

Гидрокарбонатный буфер – главный буфер плазмы крови (55% от буферной емкости

Гидрокарбонатный буфер – главный
буфер плазмы крови
(55% от буферной емкости

крови)

Н+ + НСО3– Н2СО3 СО2+Н2О
легкие
ОН– + Н2СО3 НСО3– + Н2О
НСО3–/Н2СО3 = 20/1 (18/1)

Механизм действия

Слайд 95

Фосфатный буфер HPO42- + H+ = H2PO4– H2PO4–/НРО42– H2PO4– + ОН–

Фосфатный буфер

HPO42- + H+ = H2PO4–

H2PO4–/НРО42–

H2PO4– + ОН– = H2О +

HPO42–

[HPO42-/H2PO4- = 4 : 1 (1 : 9)

Почки
(рН мочи 4,8-7,5)

Слайд 96

Белковый буфер Изоэлектрическая точка (pI) – значение рН, при котором суммарный─

Белковый буфер

Изоэлектрическая точка (pI) – значение рН,
при котором суммарный─ заряд макромо-
лекулы

равен нулю

акцептор NH2 —Pt —COOН - донор протона протона

донор протона NH3+ —Pt —COO─ акцептор
протона

Слайд 97

Белковый буфер Анионный буфер , рН > pI белка Катионный буфер,

Белковый буфер

Анионный буфер , рН > pI белка

Катионный буфер, рН <

pI белка

НPt ⇔ H+ + Pt–

NH3+ —Pt —COO– - донор протона
NH2 —Pt —COO– - акцептор протона

NH3+ —Pt —COOН - донор протона
NH3+ —Pt —COO– - акцептор протона

(НPt )+⇔ H+ + Pt

кровь

Слайд 98

Гемоглобиновый буфер рKа 6,1 6,95 8,2 Н2СО3 HHbO2 HHb Сила кислоты

Гемоглобиновый буфер

рKа 6,1 6,95 8,2
Н2СО3 HHbO2 HHb
Сила кислоты уменьшается

НСО3– HbO2– Hb–

HHb + ОН– ⇔ Н2О + Hb–
Hb– + Н+ ⇔ HHb

HHbО2 + ОН– ⇔ Н2О + HbО2–
HbО2– + Н+ ⇔ HHbО2 ⇔ О2 + HHb

Слайд 99

КРОВЬ ПОЧКИ Кислые фосфаты Транспортные формы CО2 НСО3– - 80% (Hb·СО2)–

КРОВЬ

ПОЧКИ
Кислые
фосфаты

Транспортные формы CО2
НСО3– - 80%
(Hb·СО2)– - 15%
(СО2·Н2О) -

5%

ЛЕГКИЕ
СО2

атмосфера

моча

Щелочной резерв

Слайд 100

Кислотно-щелочное равновесие Ацидоз – уменьшение кислотной буферной емкости крови Алкалоз -

Кислотно-щелочное равновесие

Ацидоз – уменьшение кислотной
буферной емкости крови

Алкалоз - увеличение кислотной
буферной

емкости крови

Компенсированные
∆рН = 0

Некомпенсированные (!)
7,8☠
рН
6,8

Слайд 101

Кислотно-щелочное равновесие Ацидоз Газовый (гиповентиляция Легких) Негазовый Метаболи- ческий Экзогенный Выделительный Почечный Потеря кишечного сока

Кислотно-щелочное равновесие

Ацидоз

Газовый
(гиповентиляция
Легких)

Негазовый

Метаболи-
ческий

Экзогенный

Выделительный

Почечный

Потеря кишечного
сока

Слайд 102

Кислотно-щелочное равновесие АЛКАЛОЗ Газовый (гипервентиляция легких) Негазовый Метаболи- ческий Экзогенный Выделительный Почечный Потеря желудочного сока

Кислотно-щелочное равновесие

АЛКАЛОЗ

Газовый
(гипервентиляция
легких)

Негазовый

Метаболи-
ческий

Экзогенный

Выделительный

Почечный

Потеря желудочного
сока

Слайд 103

Кислотно-щелочное равновесие рН = 7,35 – 7,45 6,8 - 7,8 с(НСО3–)

Кислотно-щелочное равновесие

рН = 7,35 – 7,45
6,8 - 7,8

с(НСО3–) = 24,4 ±

3 ммоль/л

рСО2 = 40 ±5 мм рт ст (5,3 кПа)
10 – 130 мм рт ст

ВВ = 42 ± 3 ммоль/л

Слайд 104

Гетерогенные процессы и равновесия Насыщенный Раствор Vраст = V крист Вещество

Гетерогенные процессы и равновесия

Насыщенный
Раствор
Vраст = V крист

Вещество + растворитель раствор

Ненасыщенный
Раствор
Vраст

> V крист

Пересыщенный
Раствор
Vраст < V крист

Слайд 105

Гетерогенные процессы и равновесия BaSO4 Осадок (тв) раствор (ионы) Kравн Kравн·[BaSO4]=Ks(ПР)= [Ba2+]·[SO42-] Раствор Ba2+ + SO42–

Гетерогенные процессы и равновесия

BaSO4

Осадок (тв) раствор (ионы)

Kравн
Kравн·[BaSO4]=Ks(ПР)= [Ba2+]·[SO42-]

Раствор
Ba2+ + SO42–

Слайд 106

Константа расторимости, Ks (ПР) Са3(РО4)2 Кs – произведение равновесных концентраций ионов

Константа расторимости, Ks (ПР)

Са3(РО4)2

Кs – произведение равновесных концентраций ионов малорастворимого электролита

в его насыщенном растворе при данных условиях
Ks(ПР) = [Ktm+]n·[Ann-]m

3Сa2р-р+ + 2РO43–р-р

Ks = [Ca2+]3·[PO43–]2

Слайд 107

Значение Кs Кs зависит от: Природы малорастворимого эл-та Природы растворителя Температуры

Значение Кs

Кs зависит от: Природы малорастворимого эл-та Природы растворителя Температуры

Слайд 108

S = √Ks Кs и s Бинарный электролит: AgCl (тв) Ag+(р-р)

S = √Ks

Кs и s

Бинарный электролит: AgCl (тв) Ag+(р-р) + Cl–(р-р) Ks

= [Ag+]·[Cl–] [Ag+] = [Cl–] = s(AgCl) Ks = s2

S =

Mg(OH)2 ⇔ Mg2+ + 2OH¯

Трехионный электролит:

Ks = 4s3

Слайд 109

Са5(РO4)3ОН(тв) 5Са2+(р-р) + + 3РО43–(р-р) + ОН–(р-р) [Ca2+] = 5s [PO43–]

Са5(РO4)3ОН(тв) 5Са2+(р-р) +
+ 3РО43–(р-р) + ОН–(р-р)
[Ca2+]

= 5s [PO43–] = 3s [OH–] = s
Ks = [5s]5·[3s]3 · [s] Ks = 84435 s9

Многоионный электролит:

s =

Слайд 110

Гетерогенные равновесия Изолированные Са5(РO4)3ОН(тв) 5Са2+(р-р)+3РО43–(р-р)+ ОН–(р-р) Совмещенные(конкурирующие) Са2+ СО32– SO42- +


Гетерогенные равновесия

Изолированные

Са5(РO4)3ОН(тв)

5Са2+(р-р)+3РО43–(р-р)+ ОН–(р-р)

Совмещенные(конкурирующие)

Са2+

СО32–

SO42-

+

CaCO3

CaSO4

?

Ks(CaCO3) = 3,8·10-9 < Ks(CaSO4)

= 2,5·10-5

CaCO3

Слайд 111

Гетерогенные равновесия Совмещенные(конкурирующие) Са2+ Sr2+ SO42- + CaSO4 ? Ks(SrSO4) =


Гетерогенные равновесия

Совмещенные(конкурирующие)

Са2+

Sr2+

SO42-

+

CaSO4

?

Ks(SrSO4) = 3,2·10-7 < Ks(CaSO4) = 2,5·10-5

SrSO4

SrSO4

Стронциевый рахит

Саркома

Sr-90!

Слайд 112

Гетерогенные равновесия Совмещенные(конкурирующие) AgCl(тв) Ag+(р-р)+ Cl-(р-р) Ag+(р-р)+ 2NH3 [Ag(NH3)2]+ Mg(OH)2 (тв)

Гетерогенные равновесия

Совмещенные(конкурирующие)

AgCl(тв) Ag+(р-р)+ Cl-(р-р)
Ag+(р-р)+ 2NH3 [Ag(NH3)2]+

Mg(OH)2 (тв) Mg2+(р-р + 2OH- (р-р)
2Н+

+ ОН- = Н2О

Mg(OH)2 + 2HCl = MgCl2 + 2H2O

Слайд 113

Cмещение гетерогенного равновесия Достижение полноты осаждения ионов Образование осадка Пс >

Cмещение гетерогенного равновесия

Достижение полноты осаждения ионов

Образование осадка
Пс > Ks

Растворение осадка

Пс

< Ks

Ks(AgI) < Ks(AgBr) < Ks(AgCl)

Ag+(р-р)+ Cl–(р-р) + I– (р-р)+ Br–(р-р)

Последовательность осаждения ионов

СаНРО4(тв) Са2+(р-р) + НРО42-(р-р)
+ Са2+ ⇒ с(НРО42-)

Слайд 114

Слайд 115

Образование костной ткани рН = 7,4 с(Са2+) общий ПЛАЗМА Н2СО3 НСО3-

Образование костной ткани

рН = 7,4

с(Са2+) общий

ПЛАЗМА

Н2СО3 НСО3- Н2РО4- НРО42- Са2+ лактаты

белки

Са2+ + белок 40%

Са2+ + лактаты 14%
и цитраты

Са2+ свободный 46%
ионизированный

2,5·10–3 М

с(Са2+)= 1,1·10-3 М

с(НРО42-)= 2,9·10-4 М

Пс > Ks

(СаНРО4) в коллоидном
состоянии

Са2+

Слайд 116

Образование костной ткани Органическая матрица Коллаген хондроитинсульфаты Остеобласты рН = 8,3


Образование костной ткани

Органическая матрица
Коллаген
хондроитинсульфаты

Остеобласты рН = 8,3

Са2+ + НРО42-

⇒ СаНРО4
3СаНРО4 + 2ОН– + Са2+⇒ Са4Н(РО4)3 + 2Н2О
Са4Н(РО4)3 + 2ОН– + Са2+ ⇒ Са5(РО4)3ОН
Ks(Са5(РО4)3ОН) = 1,6 · 10–58

5Са2+ + 3 НРО42- +4ОН– Са5(РО4)3ОН + 3Н2О

Кристаллизация

Са2+ + фосфаты

Слайд 117

Образование костной ткани Органическая матрица Коллаген хондроитинсульфаты 5Са2+ + 3 НРО42-

Образование костной ткани

Органическая матрица
Коллаген
хондроитинсульфаты

5Са2+ + 3 НРО42- +4ОН– Са5(РО4)3ОН + 3Н2О


Кристаллизация

Са2+ + фосфаты

Аморфный Са3(РО4)2 Ks = 2,0·10-29

Аморфный Са3(РО4)2 - лабильный резерв ионов кальция и фосфатов
С возрастом его содержание в костной ткани уменьшается

Слайд 118

Деминерализация костной ткани (эмали зуба) Са5(РО4)3ОН + 2Н+ Са4Н(РО4)3 + Са2+

Деминерализация костной ткани (эмали зуба)

Са5(РО4)3ОН + 2Н+ Са4Н(РО4)3 + Са2+ +

Н2О

Аморфный Са3(РО4)2

☝ Поверхность костного скелета 2000 км2 Суточный обмен кальция 700-800 мг, 8мг/кг
Полная перестройка каждые 10 лет

Остеокласты

Са5(РО4)3ОН + 7Н+ 3Н2РО4– + 5Са2+ + Н2О

Изоморфизм: Са ⇔Mg Ca ⇔Sr OH–⇔ F–

Слайд 119

Патологические гетерогенные процессы Са3(РО4)2 СаС2О4 · Н2О СаС2О4 · 2Н2О Ураты-Са

Патологические гетерогенные процессы

Са3(РО4)2 СаС2О4 · Н2О СаС2О4 · 2Н2О Ураты-Са NH4MgPO4

Ca10(PO4)6CO3·H2O

☝ Моча рН < 5 Ураты
Моча рН > 7 Фосфаты
Моча 5 > рН > 7 Оксалаты

Атеросклеротические бляшки
Кальциноз сосудов

☝ Камнеобразование: Коагуляция коллодных частиц малорастворимых веществ

Желчнокаменная болезнь:
Са-холестерин, Са-билирубин, СаСО3

Токсическое действие: Al3+ + Ф (орг-ма) ⇒AlPO4 ⇒ рахит

Слайд 120

Применение в медицине BaSO4 (рентгенография) BaCl2 BaCO3 ☝☠ Количественный анализ (реакции

Применение в медицине

BaSO4 (рентгенография) BaCl2 BaCO3 ☝☠

Количественный анализ (реакции осаждения)

Определение хлоридов в моче, желудочном соке, крови
Анализ питьевой воды , фармпрепаратов

СaCl2 - выводит оксалаты, фториды
СаСО3 - антацидное средство, адсорбент
СaSO4 ·2H2O гипс - повязки, слепки

MgSO4 (1% раствор)
SO42- + Ba2+ = BaSO4↓
Al(OH)3↓+ H+ (жел. cок) = Al(OH)2+ + H2O

Слайд 121

Биогенные элементы Комплексные соединения

Биогенные элементы
Комплексные соединения

Слайд 122

Бионеорганическая химия – это химия ионов биометаллов и их биокомплексов Биогенные

Бионеорганическая химия – это химия ионов биометаллов и их биокомплексов

Биогенные

элементы
(необходимые для жизни)

Макроэлементы (ω > 0,01%): С, H, O, N, S, P
Na+aq, K+aq, Mg2+aq, Ca2+aq
В организме: 60 г 180 г 140 г 1000 г

Особенности: - широко распространены в природе;
- высокая концентрация в организме;
- постоянная степень окисления.

Макроэлементы

Ультрамикроэлементы

Микроэлементы

Слайд 123

Слайд 124

Микроэлементы - организаторы жизни (>10-5%): Fe2+aq, Zn2+aq, Co2+aq, Cu2+aq, Mn2+aq, Fe3+aq,

Микроэлементы - организаторы жизни (>10-5%):
Fe2+aq, Zn2+aq, Co2+aq, Cu2+aq, Mn2+aq,
Fe3+aq,

Co3+aq, Cu+aq, Mn3+aq
В организме:
5 г 3 г 0,1 – 0,2 г

Особенности: - мало распространены в природе;
- способны к комплексообразованию;
- переменная степень окисления.

Ультрамикроэлементы: Cr, Ni, Ag, Au, Sn…

Особенности: - cклонны к ox-red превращениям;
- склонны к комплексообразованию;
- функции мало изучены

Слайд 125

Биогенные элементы Классификация по функции Органогенные С, H, O, N, S,

Биогенные элементы
Классификация по функции

Органогенные
С, H, O, N, S, P

2. Регуляторы
Микроэлементы
Металлы жизни:

Na, K, Ca, Mg,
Fe, Cu, Zn, Mn, Mo, Co

3. Электролиты
Ионы простые: Na+, Cl-
Ионы сложные: HPO42-, CO32-

Слайд 126

Токсичные металлы Токсичность Сd, Hg, Ag, Au, Pb обусловлена в основном

Токсичные металлы

Токсичность Сd, Hg, Ag, Au, Pb обусловлена в основном ингибированием

тиоловых групп в белках и ферментах

унитиол, D-пеницилламин,
2,3-димеркаптоянтарная кислота и др.

Li, Be, Sr, Ba, Cd, Hg, Pb…

Антидоты

при отравлении солями Hg+2

Слайд 127

Слайд 128

Слайд 129

Строение атома

Строение атома

Слайд 130

n = 1 n = 3 n = 4 n =

n = 1

n = 3

n = 4

n = 2

Главное квантовое число

(n)
определяет энергию электрона
и, следовательно, его среднее
расстояние от ядра.

Принято считать, что
главное квантовое число
характеризует определенный
энергетический уровень.

Число n может принимать только
целые положительные значения

n = 1,2,3…

ядро

КВАНТОВЫЕ ЧИСЛА

Слайд 131

L Обозначение 0 1 2 3 4 5 s p d

L

Обозначение

0

1

2

3

4

5

s

p

d

f

h

g

Орбитальное (побочное) квантовое число (L)
характеризует «форму» орбитали – плотность
вероятности нахождения электрона

у ядра.

Орбитальное квантовое число принимает значения
от нуля до (n-1)

КВАНТОВЫЕ ЧИСЛА

L = 0,1,2…(n-1)

Слайд 132

Магнитное квантовое число (ml) определяет ориентацию орбитали в пространстве Численные значения

Магнитное квантовое число (ml)
определяет ориентацию орбитали
в пространстве

Численные значения числа ml
выражаются


следующей зависимостью:

ml = -l,…,-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3,…,+l

КВАНТОВЫЕ ЧИСЛА

Слайд 133

Спиновое квантовое число (ms или S) Характеризует собственное вращательное движение электрона

Спиновое квантовое число (ms или S)
Характеризует собственное вращательное движение электрона –
«спин»

Поскольку

возможны только два
направления собственного вращения
электрона, то и спин имеет два значения:
↑ и ↓.

ms = - ½ и + ½

КВАНТОВЫЕ ЧИСЛА

Слайд 134

КВАНТОВЫЙ «ПАСПОРТ» ЭЛЕКТРОНА n = 3 l = 0 l =

КВАНТОВЫЙ «ПАСПОРТ» ЭЛЕКТРОНА

n = 3

l = 0

l = 1

l = 2

Значения
числа

ml

0

-1 0 +1

-2 -1 0 +1 +2

s

p

d

КВАНТОВАЯ «СЕТКА» АТОМА

1

2

3

s

p

d

n

Слайд 135

s-орбиталь l = 0, m = 0

s-орбиталь

l = 0, m = 0

Слайд 136

p-орбитали l = 1, m = -1,0,+1

p-орбитали

l = 1, m = -1,0,+1

Слайд 137

p-орбитали

p-орбитали

Слайд 138

d-орбитали l = 2, m = -2,-1,0,+1,+2

d-орбитали

l = 2, m = -2,-1,0,+1,+2

Слайд 139

dxy-орбиталь

dxy-орбиталь

Слайд 140

Многоэлектронный атом Принцип минимума энергии 1s Фундаментальные закономерности ПРАВИЛА КЛЕЧКОВСКОГО

Многоэлектронный атом

Принцип минимума энергии 1s < 2s < 2p <

3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f < 5d < 6p < 7s…

Фундаментальные закономерности

ПРАВИЛА КЛЕЧКОВСКОГО

Слайд 141

Из двух конкурентных орбиталей первой заполняется та, для которой меньше сумма

Из двух конкурентных орбиталей первой
заполняется та, для которой меньше сумма
Значений

главного и орбитального квантового
числа

Если сумма значений главного и орбитального
квантового числа у двух орбиталей одинакова,
первой заполняется орбиталь с меньшим
значением главного квантового числа

Первое правило Клечковского

Второе правило Клечковского

Слайд 142

Принцип Паули В атома не может быть двух электронов с одинаковым

Принцип Паули

В атома не может быть двух электронов с одинаковым

набором значений всех четырех квантовых чисел.

Максимальное число электронов на всех орбиталях данного энергетического подуровня равно:
Xi = 2(2l + 1).
Максимальное число электронов на энергетическом уровне равно: Xn = 2n2

Слайд 143

Правило Гунда В невозбужденных атомах электроны в пределах данного подуровня занимают

Правило Гунда

В невозбужденных атомах электроны в пределах данного подуровня занимают

максимальное число свободных орбиталей, при этом суммарное спиновое число максимально

Два электрона на одной орбитали называются спаренными, а одиночный электрон на орбитали –
неспаренный.

Слайд 144

Химическая связь

Химическая связь

Слайд 145

Ковалентная связь H. + .H → H:H Обменный механизм + →

Ковалентная связь

H. + .H → H:H

Обменный механизм

+

→

Слайд 146

Ион аммония N .. .. : : H H H +

Ион аммония

N

..

..

:

:

H

H

H

+ H+

N

..

..

:

:

H

H

H

H

[

]

+

донор

акцептор

Ковалентная связь

Донорно-акцепторный механизм

Слайд 147

sp-гибридизация + 180o Гибридизация

sp-гибридизация

+

180o

Гибридизация

Слайд 148

+ sp2-гибридизация 120o

+

sp2-гибридизация

120o

Слайд 149

sp3-гибридизация 109o28’ + тетраэдр

sp3-гибридизация

109o28’

+

тетраэдр

Слайд 150

+ sp2d-гибридизация квадрат NiX42-

+

sp2d-гибридизация

квадрат

NiX42-

Слайд 151

+ sp3d2-гибридизация Тетрагональная бипирамида

+

sp3d2-гибридизация

Тетрагональная
бипирамида

Слайд 152

Теория кислот и оснований Льюиса Кислоты – вещества, имеющие атом со

Теория кислот и оснований Льюиса

Кислоты – вещества, имеющие атом со свободной


валентной орбиталью.

Основания – вещества, имеющие атом с неподеленной
электронной парой.

Кислоты – акцепторы электронных пар.

Основания – доноры электронных пар

Кислоты по Льюису могут не содержать протоны, например, Cr+3, Fe2+

Основания по Льюису могут не содержать
гидроксильных групп, например, NH3, О2, Cl-

☝

Кислотно-основное взаимодействие – это донорно-акцепторное взаимодействие

Слайд 153

Fe (CN) 6 [ ] III K3 комплексообразователь число лигандов лиганд

Fe

(CN)

6

[ ]

III

K3

комплексообразователь

число лигандов

лиганд

внутренняя
сфера

заряд комплексо-
образователя

внешняя
сфера

Состав комплексного соединения

Слайд 154

Комплексообразование по теории Льюиса Комплексообразователи – кислоты по Льюису.. Лиганды –

Комплексообразование по теории Льюиса

Комплексообразователи – кислоты по Льюису..

Лиганды – основания по

Льюису.

10Al+3 = 1s22s22p63s03p0

p

s

N

..

..

:

:

H

H

H

Слайд 155

Комплексообразователи - катионы всех s-, d- и f-металлов, иногда - p-элементов

Комплексообразователи - катионы всех s-, d- и f-металлов, иногда - p-элементов

(Al3+, Sn2+...)

Лиганды:
анионы - F-, Cl-, Br-, I-, CN-, CNS-, NO2-, OH-...
2. нейтральные молекулы – H2O, NH3, CO,

Общее требование к комплексообразователю:
наличие вакантных орбиталей

Общее требование к комплексообразователю:
наличие неподеленных электроных пар

Комплексообразователь – акцептор электронных пар

Лиганд – донор электронных пар

Слайд 156

Лиганды монодентатные: анионы - F-, Cl-, Br-, I-, CN-, CNS-, NO2-,

Лиганды монодентатные:
анионы - F-, Cl-, Br-, I-, CN-, CNS-, NO2-,

OH-
2. нейтральные молекулы – H2O, NH3, CO,

Лиганды полидентатные :

Лиганды бидантатные:

Слайд 157

Классификация комплексных соединений Аквакомплексы- лиганд - вода Амминокомплексы – лиганд аммиак

Классификация комплексных соединений

Аквакомплексы- лиганд - вода
Амминокомплексы – лиганд аммиак
Гидроксокомплексы – лиганд

–ОН-
Ацидокомплексы – лиганды анионы кислот – Cl-, CN-
Смешанные - разные лиганды
Слайд 158

Классификация комплексных соединений Хелатные комплексы

Классификация комплексных соединений
Хелатные комплексы

Слайд 159

комплексон хелат

комплексон

хелат

Слайд 160

Классификация комплексных соединений Многоядерные комплексы

Классификация комплексных соединений
Многоядерные комплексы

Слайд 161

К.ч. = числу лигандов, если лиганд монодентатный, например, H2[CuCl4] К.ч. ≠

К.ч. = числу лигандов, если лиганд монодентатный, например, H2[CuCl4]
К.ч. ≠ числу

лигандов, если лиганд би- или полидентатный, например, [Cu(en)2]2+

Координационного число (к.ч.) - число связей комплексообразователя и лиганда

Слайд 162

Заряд I+ II+ III+ IV+ К. ч. Пример [Ag(NH3)2]Cl K2[HgI4], K4[Fe(CN)6]

Заряд

I+

II+

III+

IV+

К. ч.

Пример

[Ag(NH3)2]Cl

K2[HgI4],
K4[Fe(CN)6]

K3[Fe(CN)6],
K[Al(OH)4]

H2[SiF6]

4

6

6

4

6

2

Связь

координационного числа
с зарядом комплексообразователя
Слайд 163

Ag+ …4d10 d 4 5 .. .. sp-гибридизация [AgCN2] - Строение

Ag+ …4d10

d

4

5

..

..

sp-гибридизация

[AgCN2] -

Строение комплексного иона

Ag0 …4d105s1

5s0

Геометрия линейная

Ag

CN

CN

-

-

Слайд 164

Ni2+ = …3d84s0 d 3 4 .. .. .. .. sp3-гибридизация

Ni2+ = …3d84s0

d

3

4

..

..

..

..

sp3-гибридизация

[NiCl4]2-

парамагнитный
тетраэдрический
комплекс

Строение комплексного иона

Слайд 165

[NiCl4]2-

[NiCl4]2-

Слайд 166

Ni2+ = …3d84s0 d 3 4 .. .. .. .. sp2d-гибридизация [Ni(CN)4]2- Диамагнитный квадратный комплекс

Ni2+ = …3d84s0

d

3

4

..

..

..

..

sp2d-гибридизация

[Ni(CN)4]2-

Диамагнитный
квадратный
комплекс

Слайд 167

[Ni(CN)4]2-

[Ni(CN)4]2-

Слайд 168

Транс-[Pt(NH3)2Cl2] Цис-[Pt(NH3)2Cl2]

Транс-[Pt(NH3)2Cl2]

Цис-[Pt(NH3)2Cl2]

Слайд 169

Fe2+ = …3d64s0 d 3 4 .. .. .. Внешняя sp3d2-гибридизация

Fe2+ = …3d64s0

d

3

4

..

..

..

Внешняя sp3d2-гибридизация

[Fe(H2O)6]2+

Пара-
магнитный
октаэдр

..

..

..

Слайд 170

[Fe(H2O)6]2+

[Fe(H2O)6]2+

Слайд 171

Fe2+ = …3d64s0 d 3 4 .. .. .. Внутренняя sp3d2-гибридизация

Fe2+ = …3d64s0

d

3

4

..

..

..

Внутренняя sp3d2-гибридизация

[Fe(CN)6]4-
Диамагнитный
октаэдр

..

..

..

Слайд 172

квадрат тетраэдр октаэдр Основные конфигурации комплексов

квадрат

тетраэдр

октаэдр

Основные конфигурации комплексов

Слайд 173

Изолированные [Cu(NH3)4]SO4 Равновесия в растворах комплексных соединений [Сu(NH3)4]2+ + SO42- Первичная

Изолированные

[Cu(NH3)4]SO4

Равновесия в растворах комплексных
соединений

[Сu(NH3)4]2+ + SO42-

Первичная диссоциация

[Сu(NH3)4]2+

Сu2+ + 4NH3

Вторичная диссоциация

Kн=

[Сu2+ ]

• [NH3]4

[Сu(NH3)4]2+

Чем < Kн, тем прочнее комплексный ион

Слайд 174

Совмещенные, конкурирующие Равновесия в растворах комплексных соединений Конкуренция за лиганд [Сu(NH3)4]2+

Совмещенные, конкурирующие

Равновесия в растворах комплексных
соединений

Конкуренция за лиганд

[Сu(NH3)4]2+

Kн=1,07•10-12

Лиганд - NH3

Комплексообразователи
Сu2+

, Zn2+ , Ni 2+

[Zn(NH3)4]2+

Kн=8,32•10-10

[Ni(NH3)4]2+

Kн=3,4•10-8

Слайд 175

Совмещенные, конкурирующие Равновесия в растворах комплексных соединений Конкуренция за комплексообразователь [Сu(NH3)4]2+

Совмещенные, конкурирующие

Равновесия в растворах комплексных
соединений

Конкуренция за комплексообразователь

[Сu(NH3)4]2+

Kн=1,07•10-12

Лиганды - NH3, CN-

Комплексообразователь


Сu2+

[Сu(CN)4]2-

Kн=2,0•10-13

Слайд 176

Биокомплексообразователи Fe(II) в составе миоглобина, гемоглобина, ферментов Fe(III) в составе цитохромов

Биокомплексообразователи

Fe(II) в составе миоглобина, гемоглобина, ферментов
Fe(III) в составе цитохромов
Co(III) в витамине

В12
Cu(I), Cu(II), Zn(II), Cr(III), Mo(VI), Mn(II) в составе ферментов
Mg(II) в хлорофилле
K(I), Na(I),Ca(II), Mg(II) в составе ионофоров
Слайд 177

Биолиганды Кислород Оксид углерода(II) Азот Аминокислоты Пептиды Нуклеотиды Углеводы Лекарства Метаболиты

Биолиганды

Кислород
Оксид углерода(II)
Азот
Аминокислоты
Пептиды
Нуклеотиды
Углеводы
Лекарства

Метаболиты
Слайд 178

Гемоглобин

Гемоглобин

Слайд 179

Гемоглобин

Гемоглобин

Слайд 180

Гемоглобин Fe2+ Гем + О2 = ННBO2 + CО2 = ННBCO2

Гемоглобин

Fe2+

Гем

+

О2

=

ННBO2

+

CО2

=

ННBCO2

Белок-

Fe2+

Гем

СО

Карбаминогемоглобин

Карбоксигемоглобин

2 мг/л СО

60 мин

5 мг/л СО

5 мин


Слайд 181

Гемоглобин Fe2+ Гем + окислители Метгемоглобин Fe3+ = Белок- NO3- +

Гемоглобин

Fe2+

Гем

+

окислители

Метгемоглобин
Fe3+

=

Белок-

NO3- + 2H+ + 2ē = NO2- + H2O

МетНb(Fe3+ -ОН)

+ CN- МетНb(Fe3+ -CN) + ОН-


+ NO

NO + HHb HHbNO

Слайд 182

Цитохромоксидаза Fe3+ + Белок Прекращается клеточное дыхание, кислород не усваивается, артериальная

Цитохромоксидаза

Fe3+

+

Белок

Прекращается клеточное дыхание, кислород не усваивается, артериальная кровь переходит в вены

- LD= 1 мг/кг

Cu2+

CN-

Слайд 183

Редокс-процессы

Редокс-процессы

Слайд 184

РОЛЬ ОВР ОВР лежат в основе метаболизма любых организмов. Аэробный метаболизм:

РОЛЬ ОВР

ОВР лежат в основе метаболизма любых организмов.
Аэробный метаболизм: окислитель –

О2 (дыхание) , восстановитель – органические соединения (питание).
Существует три пути использования кислорода в клетке, которые характеризуются следующими реакциями:
1)    оксидазный    путь    (90%    поступившего 
кислорода восстанавливается   до   Н2О

О2 + 4ē + 4Н+ → 2Н2О

Слайд 185

2) оксигеназный путь (включение в субстрат одного атома кислорода - монооксигеназный

2) оксигеназный путь (включение в субстрат
одного атома кислорода - монооксигеназный путь,

двух атомов кислорода - диоксигеназный путь), например: RH2 + O2  → R(OH)2  
3) свободно-радикальный путь (идет без участия ферментов и АТФ не образуется).

Анаэробный метаболизм – окислители и
восстановители – органические соединения.

2. С помощью ОВР в организме
разрушают-ся некоторые токсические вещества, образующиеся в ходе метаболизма.

Слайд 186

РОЛЬ ОВР 3. Назначение лекарственных препаратов , например, нельзя сочетать одновременный

РОЛЬ ОВР

3. Назначение лекарственных препаратов , например, нельзя сочетать одновременный прием

KI и NaNO2
4. Многие антисептические, противомикроб-ные и дезинфицирующие средства являются сильными окислителями.
Слайд 187

Окисление, восстановление Окисление можно определить как: потеря электронов веществом; удаление водорода

Окисление, восстановление

Окисление можно определить как:
потеря электронов веществом;
удаление водорода из какого-либо вещества;
присоединение

кислорода к какому-либо веществу.

Восстановление можно определить как:
приобретение электронов веществом;
присоединение водорода к какому-либо веществу;
удаление кислорода из какого-либо вещества.

ОВР могут протекать как по гетеролити-ческому, так и по гомолитическому механизму

Слайд 188

Направление ОВР В основе определения направления самопроизвольного протекания ОВР лежит правило:

Направление ОВР

В основе определения направления самопроизвольного протекания ОВР лежит правило:

Самопроизвольно ОВР протекают всегда в сторону превращения сильного окислителя в слабый сопряженный восстановитель; сильного восстановителя в слабый сопряженный окислитель.
Слайд 189

Редокс-потенциал Окислительно-восстановительный потенциал (ОВП, ϕr) – количественная мера окислительно-восстановительной способности. Величина

Редокс-потенциал

Окислительно-восстановительный потенциал (ОВП, ϕr) – количественная мера окислительно-восстановительной способности.
Величина ϕr зависит

от:
а) природы ОВ-пары;
б) температуры;
в) соотношения концентраций окисленной и восстановленной форм вещества;
г) рН раствора.

.

Слайд 190

ОВ (редокс)-электроды ОВ (редокс)-потенциалы Pt | Ох, Red Ох + nē

ОВ (редокс)-электроды ОВ (редокс)-потенциалы

Pt | Ох, Red

Ох + nē Red

υ (ок-я)

> υ (восст-я)

υ (ок-я) < υ (восст-я)

Слайд 191

Окислительно-восстановительные электроды ϕ0ox/red Pt ⏐ Fe+3, Fe+2 Aox, Ared Cl2 Fe+3

Окислительно-восстановительные электроды

ϕ0ox/red

Pt ⏐ Fe+3, Fe+2

Aox,
Ared

Cl2

Fe+3

I2

2e-

e-

2e-

2Cl-

1,36

Fe+2

0,77

2I-

0,53

Пример: Fe+3(ox) и Fe+2(red)

Слайд 192

Стандартный водородный электрод Н2(газ) 2Н (адсорбированный платиной) 2Н+(р-р) + 2ē ϕо(2Н+/Н2)

Стандартный водородный электрод

Н2(газ) 2Н (адсорбированный платиной)
2Н+(р-р) + 2ē

ϕо(2Н+/Н2)

= 0

р(Н2)= 1 атм

а(Н+) = 1 моль/л

Схема записи:
H2(Pt) ⎜ H+

2Н++ 2е- H2

Слайд 193

Схема гальванического элемента, состоящего из водородного электрода и электрода MnO4-/ Mn2+

Схема гальванического элемента, состоящего из водородного электрода и электрода MnO4-/ Mn2+

Слайд 194

ОВ (редокс)-электроды ОВ (редокс)-потенциалы Уравнение Нернста - Петерса: Значения, которое принимает

ОВ (редокс)-электроды ОВ (редокс)-потенциалы

Уравнение Нернста - Петерса:

Значения, которое принимает ϕr при концентрациях

равных 1 моль/л всех участников процесса и температуре 298 К называется стандартным восстановительным потенциалом и обозначается ϕro
Слайд 195

Направление ОВР Сравнивая потенциалы ОВ пар, участвующих в ОВР, можно заранее

Направление ОВР

Сравнивая потенциалы ОВ пар, участвующих в ОВР, можно заранее

определить направление, в котором будет самопроизвольно протекать реакция:
при взаимодействии двух ОВ пар окислителем всегда будет окисленная форма той пары, потенциал которой имеет более положительное значение.
Слайд 196

Направление ОВР I2 + 2e = 2I– ϕ1 = 0,54 В

Направление ОВР

I2 + 2e = 2I– ϕ1 = 0,54 В

(первая ОВ пара)
окисленная восстановленная
форма форма
S + 2Н+ + 2e = 2Н2S ϕ2 = 0,17 В (вторая ОВ пара)
окисленная восстановленная
форма форма
Так как ϕ1 > ϕ2 , то первая ОВ пара содержит более сильный окислитель I2, а вторая ОВ пара содержит восстановитель H2S. Возможная реакция: I2 + H2S = 2HI + S.
Слайд 197

Действием какого галогена (Cl2 или I2) можно окислить Fe+2 до Fe+3?

Действием какого галогена (Cl2 или I2)
можно окислить Fe+2 до Fe+3?


Процесс идет самопроизвольно, если:

ϕox - ϕred > 0

Fe+2 + Hal2 ⮀ Fe+3 + 2Hal-
red ox

Задача:

ϕ

ϕ

Fe+3/Fe+2

Hal2/2Hal-

>

т.е.

ϕ

ϕ

Fe+3/Fe+2

Сl2/2Cl-

>

ϕ

ϕ

Fe+3/Fe+2

l2/2l-

<

1.36

0,77

0,53

0,77

Fe+2+ Cl2 ⮀ Fe+3 + 2Cl-

Fe+2+ l2 ⮀ Fe+3 + 2l-

Слайд 198

Биохимические ОВР 1.Все биохимические ОВР – каталитические Ферменты – оксидоредуктазы. Оксидоредуктазы

Биохимические ОВР

1.Все биохимические ОВР – каталитические
Ферменты – оксидоредуктазы.
Оксидоредуктазы – сложные белки:
Белок

+ кофактор (Men+) или + кофермент
(сложное органическое соединение)
Именно кофакторы и коферменты могут
быть и окислителем и восстановителем

2. Меняется степень окисления только углерода. Степень окисления азота, водорода и серы постоянна.

Слайд 199

Биохимические ОВР рН уменьшается ϕ увеличивается 3. В биохимии исполь- зуют

Биохимические ОВР

рН

уменьшается

ϕ

увеличивается

3. В биохимии исполь-
зуют нормальный
восстановитель
ный потенциал

ϕ°′, рН =

7,0

ϕ°′(2Н+ ,Н2) =– 0,42 В

Слайд 200

Биохимические ОВР Природные сопряженные ОВ-пары имеют потенциалы в пределах:– 0,42 ÷

Биохимические ОВР

Природные сопряженные ОВ-пары имеют
потенциалы в пределах:– 0,42 ÷ +

0,82 В
При ϕ ниже -0,42В вода восстанавливается
до Н2, при ϕ выше 0,82В вода окисляется
до О2.

4.Электронотранспортные цепи (ЭТЦ)
Осуществляют ступенчатый механизм
от низкого потенциала -0,32 В к высокому
+ 0,82 В, Е = 0,82 – (-0,32) = 1,14 В

Слайд 201

Редокс-потенциалы дыхательной цепи Дыхательная цепь митохондрий Перенос электронов Дыхание

Редокс-потенциалы дыхательной цепи

Дыхательная цепь митохондрий

Перенос электронов

Дыхание

Слайд 202

St-H2 НАД НАД(Н)+Н ФАД ФАД-Н2 Убихинон 2Н 2р цитохромы 2ē О2

St-H2

НАД

НАД(Н)+Н

ФАД

ФАД-Н2

Убихинон

2Н

2р

цитохромы

2ē

О2

2ē

Н2О

2ē

2ē

ΔG = – zFE= –2⋅96500⋅1,14 =
–220 кДж/моль

Слайд 203

5. Ступенчатость биохимических ОВР

5. Ступенчатость биохимических ОВР

Слайд 204

Биохимические ОВР 6. Экзэргоничность Реакции биологического окисления – источники энергии для

Биохимические ОВР

6. Экзэргоничность
Реакции биологического окисления –
источники энергии для различных
процессов

жизнедеятельности
Принцип сопряжения
Окисление (ΔG< 0) и фосфорилирование
АДФ : АДФ + Рн = АТФ (ΔG> 0)
Окисление (ΔG< 0) и восстановление (ΔG> 0)
Слайд 205

Классификация биохимических ОВР Реакции внутри- и межмолекулярной окисли-тельно-восстановительной дисмутации за счет атомов углерода, например:

Классификация биохимических ОВР

Реакции внутри- и межмолекулярной окисли-тельно-восстановительной дисмутации за счет

атомов углерода, например:
Слайд 206

Классификация биохимических ОВР Реакции дегидрогеназного и оксигеназного окисления-восстановления, например: Свободнорадикальное окисление-восстанов- ление, например:

Классификация биохимических ОВР

Реакции дегидрогеназного и оксигеназного окисления-восстановления, например:

Свободнорадикальное окисление-восстанов-
ление, например:


Слайд 207

Главный источник радикалов в организме - молекулярный кислород, а в случае

Главный источник радикалов в организме -
молекулярный кислород, а в случае радиационного

воздействия – вода.

К активным формам кислорода относятся:
– супероксидный анион-радикал ∙О–2
О2 + ē → ∙О–2
– гидропероксидный радикал НО∙2
О2 + ē + Н+ → НО∙2
– пероксид водорода Н2О2
О2 + 2ē + 2Н+ → Н2О2
– гидроксидный радикал НО∙
О2 + 3ē + 3Н+ → НО∙ + Н2О

Слайд 208

Радиация → радиолиз Н2О (небольшая энергия) → Н∙ + НО∙ ;

Радиация → радиолиз
Н2О (небольшая энергия) → Н∙ + НО∙ ;
Н∙+ О2 →


НО∙ + НО∙→ Н2О2
Н2О (большая энергия) → ē + Н2О∙+ (катион-радикал );
а) ē + О2 →
б) Н2О∙+ + Н2О→ НО∙ + Н3О+


Слайд 209

Слайд 210

Антиоксидантная система Антиоксиданты - соединения, способные уменьшать интенсивность свободнорадикального окисления, нейтрализовать

Антиоксидантная система

Антиоксиданты - соединения, способные уменьшать интенсивность свободнорадикального окисления, нейтрализовать

свободные радикалы за счет обмена своего атома водорода на кислород свободных радикалов.
Антиоксиданты могут быть природными и синтетическими, имеют подвижный атом водорода в связи с наличием в молекуле нестойкой связи с углеродом (С - Н) или серой (S - Н). В результате взаимодействия со свободными радикалами возникают малоактивные радикалы самого антиоксиданта, не способные к продолжению цепи.

Антиоксидантная система: тиолы R-SH, аскорбиновая кислота, вит. А, Е.

Слайд 211

Антиоксидантная система

Антиоксидантная система

Слайд 212

Антиоксидантная система 1. Антиоксидантные ферменты (супероксиддисмутаза (СОД), церулоплазмин, каталаза, глутатион-зависимые ферменты)

Антиоксидантная система

1. Антиоксидантные ферменты (супероксиддисмутаза (СОД), церулоплазмин, каталаза, глутатион-зависимые ферменты)

обеспечивают комплексную антирадикальную защиту биополимеров.
2. Низкомолекулярные антиоксиданты: некоторые аминокислоты, полиамины, мочевина, мочевая кислота, глутатион, аскорбиновая кислота, билирубин, a-токоферол, витамины группы жирорастворимых A, K, P .
Слайд 213

Антиоксидантная система Первая линия защиты - ферменты антиоксидантной системы, ингибирующие инициацию

Антиоксидантная система

Первая линия защиты - ферменты антиоксидантной системы, ингибирующие инициацию

перекисного окисления липидов и предотвращающие окислительную деструкцию нелипидных компонентов;
Вторая линия защиты представлена низкомолекулярными антиоксидантами;
Третья линия защиты - ферментами, метаболизирующими конечные продукты перекисного окисления липидов (альдегидов, эпоксидов, алкенов, алкоголя). К этим ферментам защиты могут быть отнесены эпоксидгидролазы, альдегидредуктазы, цитохром Р-450.
Слайд 214

Антиоксидантная система

Антиоксидантная система

Слайд 215

Поверхностные явления Дисперсные системы Растворы ВМС Модуль «Основы коллодной химии» Коллоидная

Поверхностные явления
Дисперсные системы
Растворы ВМС

Модуль «Основы коллодной химии»

Коллоидная химия [kolla (греч.) –

клей] – наука о поверхностных явлениях и дисперсных системах.
Слайд 216

Поверхностная энергия А - молекула в объеме Б - молекула на

Поверхностная энергия

А - молекула в объеме

Б - молекула на поверхности

Любая поверхность

имеет избыточную свободную поверхностную энергию (СПЭ)

СПЭ – ТД функция, характеризующая энергию межмолекуляр- ного взаимодействия частиц на ПРФ с части- цами каждой из контакти- рующих фаз

Слайд 217

Слайд 218

СПЭ в биологии и медицине Полная альвеолярная поверхность легких при вдохе

СПЭ в биологии и медицине

Полная альвеолярная поверхность легких при вдохе

равна 70—80 м2, что примерно в 40 раз больше наружной поверхности тела.

Большая удельная поверхность органов и тканей необходима для активного обмена веществ: он происходит лишь в том случае, когда уменьшается СПЭ.

Суммарная поверхность эритроцитов, контактирующих со всеми альвеолами в течение 1 мин – 3750 м2.

В печени суммарная площадь внутренней митохондриальной мембраны составляет 40м2 на 1 г белка.

Слайд 219

К с.р. >> 1 Классификация Сорбент + сорбат Сорбция Адсорбция Абсорбция

К с.р. >> 1

Классификация

Сорбент + сорбат

Сорбция

Адсорбция

Абсорбция

Неподвижная
пов-ть: г/тв, ж/тв

Подвижная

пов-ть:
г/ж, ж/ж

Сорбционный комплекс

К с.р. << 1

Слайд 220

Адсорбция Химическая: образование хим. связи Е 40 - 400 кДж/моль Необратимость,

Адсорбция

Химическая: образование хим. связи
Е 40 - 400 кДж/моль
Необратимость, специфичность, локализованность

Физическая: межмолекулярные взаимод-я
за счет сил Ван-дер-Ваальса; Е 4 - 40 кДж/моль
Обратимость, неспецифичность, экзотермичность

В организме адсорбция смешанная
Gs уменьшается самопроизвольность

Слайд 221

Адсорбция – поглощение газов, паров или жидкостей поверхностным слоем твердого тела.

Адсорбция – поглощение газов, паров или жидкостей поверхностным слоем твердого тела.

Слайд 222

ПАВ на границе вода-воздух вода σ ×103 н/м 72,5 масляная кислота

ПАВ на границе вода-воздух

вода

σ ×103 н/м

72,5

масляная кислота

26,5

Начальное
состояние

СH3CH2CH2COOH

Гидрофобный хвост

Гидрофильная головка

Равновесное
состояние

Слайд 223

Гемосорбция, лимфосорбция, плазмосорбция – удаление ядовитых веществ из кровяного русла

Гемосорбция, лимфосорбция, плазмосорбция
– удаление ядовитых веществ из кровяного русла

Слайд 224

ХРОМАТОГРАФИЯ Основана на различном распределении компонентов смеси между двумя фазами -

ХРОМАТОГРАФИЯ

Основана на различном распределении компонентов смеси между двумя фазами - неподвижной

(стационарной) и подвижной.

Физико-химический метод разделения и анализа смесей газов, паров, жидкостей или растворенных веществ сорбционными методами в динамических условиях.

Цели:
Аналитическая (качественный и количественный анализ)
Препаративная (получение веществ в чистом виде, выделение микропримесей)

Слайд 225

Дисперсные системы – это такие гетерогенные системы, которые состоят по крайней

Дисперсные системы – это такие гетерогенные системы, которые состоят по крайней

мере из двух фаз, одна из них – дисперсная фаза (1) – является раздробленной (прерывной), а другая - дисперсионная среда (2) – представляет собой нераздробленную (непрерывную) часть системы.

[dispersus (лат)- раздробленный, рассеянный]

2

1

Дисперсные системы

Слайд 226

Дисперсная фаза (д.ф.) – мелкораздробленные частицы равномерно распределенные в дисперсионной среде

Дисперсная фаза (д.ф.) – мелкораздробленные частицы равномерно распределенные в дисперсионной

среде

Дисперсионная среда (д.ср.) – однородная непрерывная фаза, в которой распределены частицы д.ф.

Дисперсная система

Дисперсная фаза

Дисперсионная среда

Слайд 227

Классификация по агрегатному состоянию

Классификация по агрегатному состоянию

Слайд 228

Примеры дисперсных систем

Примеры дисперсных систем

Слайд 229

По характеру взаимодействия д.ф. и д.ср.

По характеру взаимодействия д.ф. и д.ср.

Слайд 230

Золи Гидрофобные Гидрофильные термодинамически неустойчивы; самопроизвольно не образуются. термодинамически устойчивы; образуются

Золи

Гидрофобные

Гидрофильные
термодинамически неустойчивы;
самопроизвольно не образуются.
термодинамически устойчивы;
образуются самопроизвольно.

ΔG>0 [ΔS>0, ΔH>0]

ΔG < 0 [Δ

S>0, ΔH<0]
Слайд 231

По характеру взаимодействия частиц д.ф.

По характеру взаимодействия частиц д.ф.

Слайд 232

Лиофобные коллоидные растворы (ЗОЛИ) Условия образования: Малая растворимость д.ф. в д.среде

Лиофобные коллоидные растворы (ЗОЛИ)

Условия образования:
Малая растворимость д.ф. в д.среде (низкое сродство

фазы и среды);
2. Размер частиц д.ф. 10-7 – 10-9 м (1-100 нм)
(10-6 – 10-9 м)
3. Наличие стабилизатора ( электролиты, растворы ВМС)
Слайд 233

Методы получения золей 10-9 r r > 10-7м Диспергирование Конденсация Методы

Методы получения золей

10-9 < r < 10-7м

r < 10-9 м

r >

10-7м

Диспергирование

Конденсация

Методы диспергирования

Механическое дробление (ступка, шаровая мельница, коллоидная мельница);

Ультразвуковое дробление;

Пептизация - переход осадка золя во взвешенное состояние с одновременным дроблением агрегатов на отдельные частицы.

Слайд 234

Методы конденсации Физическая конденсация (замена растворителя; Химическая конденсация – любая реакция,

Методы конденсации

Физическая конденсация (замена растворителя;

Химическая конденсация – любая реакция, приводящая

к образованию осадка.

Окислительно-восстановительные реакции:

H[AuCl4] + Red →Au + Ox

Золь золота применяется:

при лечении и диагностики онкологических заболеваний;

при окрашивании стекольной массы.

Слайд 235

Методы конденсации AgNO3 + Red → Ag + Ox Золь серебра

Методы конденсации

AgNO3 + Red → Ag + Ox

Золь серебра (и оксида

серебра) применяют как бактерицидные средства.

Обменные реакции:

Реакции гидролиза:

FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3 + 3 HCl

Золи гидроксидов железа (III) и алюминия используют для очистки воды.

AgNO3 + KI → AgI + KNO3

Слайд 236

Диализ

Диализ

Слайд 237

АИП (Дж. Абель,1913 г. –аппарат для диализа, основа конструкции, В. Колф,

АИП (Дж. Абель,1913 г. –аппарат для диализа, основа конструкции, В. Колф,

1944 – первая на практике искусств. почка
Слайд 238

Современный АИП

Современный АИП

Слайд 239

Строение коллоидной частицы Мицелла – частица дисперсной фазы золя вместе с

Строение коллоидной частицы

Мицелла – частица дисперсной фазы золя вместе с окружающей

ее сольватной оболочкой из молекул (или ионов) дисперсионной среды.

При адсорбции ионов на кристаллических поверхностях адсорбируются те ионы, которые входят в состав решетки или похожи на них.

Правило Панета-Фаянса

Слайд 240

Строение коллоидной частицы AgNO3 + KI → AgI + KNO3 mAgI

Строение коллоидной частицы

AgNO3 + KI → AgI + KNO3

mAgI

I-

I-

I-

I-

I-

I-

I-

I-

K+

K+

K+

K+

K+

K+

K+

K+

стабилизатор

ядро

противоионы

адсорбционный слой

гранула

потенциалопределяющие

ионы

диффузный слой

мицелла

Б

А

А

Б

Слайд 241

Строение коллоидной частицы Межфазный потенциал (ϕмф) – потенциал ДЭС на границе

Строение коллоидной частицы

Межфазный потенциал (ϕмф) – потенциал ДЭС на границе тв/ж

(межфазная граница)

Значение ϕмф зависит от природы тв. Фазы, заряда и концентрации ПОИ

Значение дзета-потенциала зависит от толщины диффузного слоя, которая зависит от концентрации и заряда противоионов. Чем меньше диф. слой, тем меньше дзета-потенциал

Электрокинетический потенциал (дзета ξ-потенциал) – между адсорбционным и диффузным слоями ДЭС (граница скольжения)

Слайд 242

Строение коллоидной частицы Формульная запись: [ m AgI n I- (n-x)

Строение коллоидной частицы

Формульная запись:

[ m AgI n I- (n-x) K+]-x x

K+

Na2SiO3 + H2O →SiO2 + 2 NaOH
стабилизатор

[m SiO2 n SiO32- 2(n-x) Na+]-2x 2x Na+

Отрицательно заряженный золь иодида серебра

Отрицательно заряженный золь глины

Слайд 243

Свойства золей Молекулярно-кинетические а) броуновское движение б) диффузия в) осмос Росм

Свойства золей

Молекулярно-кинетические
а) броуновское движение
б) диффузия
в) осмос
Росм

(р-р сахарозы, w =1%) = 79,5 кПа
Росм (кол.р-р As2S3, w = 1%) = 0,0034 кПа

2. Оптические свойства
R > 10-7 м отражение света
R < 10-9 м оптически пусты

Для видимого света: λ 4×10-7 – 7,6×10-7м

Слайд 244

Окраска золей (абсорбция света) полихромия Рассеяние света Точечный источник света Эффект

Окраска золей (абсорбция света)
полихромия


Рассеяние света

Точечный источник
света
Эффект Тиндаля

Боковое освещение
Голубая

опалесценция

Оптические свойства золей

Слайд 245

Оптические свойства золей 1 – раствор NaCl; 2 – раствор золя;

Оптические свойства золей

1 – раствор NaCl; 2 – раствор золя;
3

– источник света; 4 – оптическая линза

Эффект Тиндаля

Слайд 246

Эффект Тиндаля

Эффект Тиндаля

Слайд 247

Устойчивость дисперсных систем, золей Седиментационная устойчивость – способность частиц д.ф. находиться

Устойчивость дисперсных систем, золей

Седиментационная устойчивость – способность частиц д.ф. находиться во

взвешенном состоянии и не оседать

Агрегативная устойчивость – способность частиц д.ф. противодействовать слипанию, сохранять степень дисперсности

Слайд 248

Агрегативная устойчивость Коллоидная частица Коллоидная частица 10-9-10-6м Расклинивающее давление: Электростатическое отталкивание

Агрегативная устойчивость

Коллоидная частица

Коллоидная частица

10-9-10-6м

Расклинивающее давление:
Электростатическое отталкивание одноименно заряженных противоионов
2. Расклинивание за

счет упругих свойств гидратных оболочек
3. Расклинивание за счет осмотического всасывания молекул растворителя в область скопления противоионов
Слайд 249

Агрегация и слипание частиц дисперсной фазы называется коагуляцией. Коагуляция гидрофобных коллоидов

Агрегация и слипание частиц дисперсной фазы называется коагуляцией.

Коагуляция гидрофобных коллоидов

-потенциал гранул

уменьшается
От 70 до 30 мВ

Уменьшается агрегативная устойчивость

Уменьшается седиментационная устойчивость

Слайд 250

Коагуляция Происходит самопроизвольно или под воздействием внешних факторов (изменение температуры, увеличение

Коагуляция

Происходит самопроизвольно или под воздействием внешних факторов (изменение температуры, увеличение концентрации,

действие ультразвука, электромагнитного поля, добавление электролитов и др.
Слайд 251

Минимальное количество электролита (ммоль), вызывающее видимую коагуляцию литра золя, называется порогом

Минимальное количество электролита (ммоль), вызывающее видимую коагуляцию литра золя, называется порогом

коагуляции (Спк, ммоль/л)

Электролитная коагуляция

γ = 1/Спк – коагулирующее действие

Слайд 252

Коагуляцию вызывает ион, заряд которого противоположен заряду гранулы Чем выше заряд

Коагуляцию вызывает ион, заряд которого противоположен заряду гранулы

Чем выше заряд

коагулирующего иона, тем меньше его порог коагуляции.
γ ≈ f(z6)

Правила электролитной коагуляции
(правила Шульце-Гарди)

γ(Na+) : γ(Ca2+) : γ(Al3+) = 1 : 64 : 729

Слайд 253

Кинетика коагуляции Сэл А В D E F Скрытая Явная медленная

Кинетика коагуляции

Сэл

А

В

D

E

F

Скрытая

Явная медленная

Явная быстрая

Порог коагуляции
(ξ = 30 мВ, критический)

υ (К)

Слайд 254

Механизм коагуляции Нейтрализационная коагуляция mAgI ⋅ nAg+ ⋅ (n-x)NO3- x+ ⋅

Механизм коагуляции

Нейтрализационная коагуляция
mAgI ⋅ nAg+ ⋅ (n-x)NO3- x+ ⋅ xNO3-

+

K2S S2- + 2K+

Ag2S

ϕмф

Коагуляция

Слайд 255

Механизм коагуляции 2. Концентрационная коагуляция mAgI ⋅ nAg+ ⋅ (n-x)NO3- x+

Механизм коагуляции

2. Концентрационная коагуляция
mAgI ⋅ nAg+ ⋅ (n-x)NO3- x+ ⋅

xNO3-

+ (противоионы)
+ Анионы-нитраты

Сжатие ионной атмосферы

ξ-потенциал уменьшается

ИЭС

Слайд 256

Коагуляция смесями электролитов Аддитивность – суммирование коагулирующего действия ионов-коагулянтов. Ионы-коагулянты не

Коагуляция смесями электролитов

Аддитивность – суммирование коагулирующего действия ионов-коагулянтов. Ионы-коагулянты не взаимодействуют

между собой.

Антагонизм – ослабление коагулирующего действия одного электролита в присутствии другого. Ионы-коагулянты взаимодействуют между собой. Pb 2+ - ион-коагулянт
Pb2+ + Сl- (NaCl) = PbCl2↓

Слайд 257

Коагуляция смесями электролитов Синергизм – усиление коагулирующего действия одного электролита в

Коагуляция смесями электролитов

Синергизм – усиление коагулирующего действия одного электролита в присутствии

другого. Ионы-коагулянты взаимодействуют между собой.
FeCl3 + 6KCNS K3[Fe(CNS)6] +3KCl

Гетерокоагуляция – когуляция коллоидных растворов , содержащих разнородные частицы, отличающиеся по химической природу, знаку, величине заряда.
Частный случай – взаимная коагуляция.

Слайд 258

Пептизация Пептизация – процесс обратный коагуляции – превращение осадка, образовавшегося при

Пептизация

Пептизация – процесс обратный коагуляции – превращение осадка, образовавшегося при коагуляции,

в коллоидный раствор

Промывание чистым растворителем, вымывание ионов-коагулянтов

Добавление электролита-пептизатора, ионы которого адсорбируются на поверхности частиц осадка – ионная атмосфера восстанавливается

Слайд 259

Условия пептизации: 1. Свежеобразованные осадки 2. Небольшое количество электролита-пептизатора 3. Перемешивание, нагревание

Условия пептизации:
1. Свежеобразованные осадки
2. Небольшое количество электролита-пептизатора
3. Перемешивание, нагревание

Слайд 260

Применение антикоагулянтов в медицине Лечение тромбозов, тромбофлебитов Понижение свертываемости крови во

Применение антикоагулянтов в медицине

Лечение тромбозов, тромбофлебитов

Понижение свертываемости крови
во время операции


(гепарин, кумарин, цитрат натрия и др.)

Применение коагулянтов в медицине

Повышение свертываемости крови
при лечении гемофилии,
в послеоперационный период
(протамин сульфат – антагонист гепарина,
фибриноген, тромбин)

Очистка воды от коллоидных
взвесей (соли Al3+, Fe3+)

Слайд 261

Условия: хорошая растворимость ВМС в д.с., адсорбируемость ВМС, достаточная концентрация ВМС

Условия: хорошая растворимость ВМС в д.с., адсорбируемость ВМС, достаточная концентрация ВМС

Стабилизация

золей

Коллоидная защита – повышение агрегативной устойчивости лиофобных золей при добавлении к ним ВМС

ВМС

Гидратная оболочка
ВМС

Золь

Слайд 262

Флокуляция Флокуляция – объединение частиц дисперсной фазы под действием небольших количеств ВМС Полимерные цепи ВМС Флокулы

Флокуляция

Флокуляция – объединение частиц дисперсной фазы под действием небольших количеств ВМС

Полимерные

цепи ВМС

Флокулы

Слайд 263

σ, н/м lgC, моль/л ККМ (коллоидные ПАВ) Лиофильные коллоиды Критическая концентрация

σ, н/м

lgC, моль/л

ККМ

(коллоидные ПАВ)

Лиофильные коллоиды

Критическая концентрация мицеллообразования (ККМ) – концентрация раствора

ПАВ, при которой образуются сферические мицеллы, находящиеся в равновесии с молекулами ПАВ в растворе.

ККМ – это важнейшее и отличительное свойство коллоидных ПАВ. В области ККМ резко изменяются поверхностные и объемные свойства растворов.

Слайд 264

ККМ: 10-4 – 10-5 М неионогенные ПАВ 10-2 – 10-3 М

ККМ: 10-4 – 10-5 М неионогенные ПАВ
10-2 – 10-3 М

ионогенные ПАВ
10 -8 – 10-10 фосфолипиды, биологические ПАВ

Лиофильные коллоиды

ГЛБ:соотношение активностей гидрофобных и гидрофильных групп
Соли жирных и желчных кислот
Фосфолипиды, гликолипиды, белки, СМС

Слайд 265

ККМ (323К) : стеарата кальция - 5×10-4 М, эфиров сахарозы - 1×10-5 М

ККМ (323К) : стеарата кальция - 5×10-4 М,
эфиров сахарозы -

1×10-5 М
Слайд 266

Формы агрегации лиофильных коллоидов

Формы агрегации лиофильных коллоидов

Слайд 267

Липосомы – искусственные мембраны Липосомы – замкнутые липидные бислойные структуры, имеющие водное содержимое.

Липосомы – искусственные мембраны

Липосомы – замкнутые липидные
бислойные структуры, имеющие
водное содержимое.

Слайд 268

Липосомы – замкнутые пузырьки воды, окруженные двумя или несколькими слоями фосфолипидов

Липосомы – замкнутые пузырьки воды, окруженные
двумя или несколькими слоями фосфолипидов

Способы включения

различных веществ в липосомы:

Водорастворимые вещества включаются во внутренний водный объем липосомы.

Наличие в биослое достаточно протяженной углеводородной области позволяет вводить в него гидрофобные молекулы.

Слайд 269

Использование липосом 1. Модельные системы (включение белков и др.). 2. Средства

Использование липосом

1. Модельные системы (включение белков и др.).
2. Средства доставки БАС

(ДНК, олигонуклеотиды, белки, пептиды, антибиотики, цитостатики и т.д.)
молекулярная биология
медицина и фармакология
биотехнология
3. Другие области использования
пищевая отрасль
экология
косметология
и др.
Слайд 270

Липосомы - средства доставки БАС Липосомы как средства микрокапсулирования БАС должны

Липосомы - средства доставки БАС

Липосомы как средства микрокапсулирования БАС должны

удовлетворять следующим требованиям:
биологическая совместимость с системами организма;
биодеградируемость, отсутствие кумулятивной токсичности;
защита реактивного лекарственного вещества в процессе хранения лекарственной формы и во время транспорта в биологических жидкостях организма;
Слайд 271

Липосомы - средства доставки БАС Липосомы как средства микрокапсулирования БАС должны

Липосомы - средства доставки БАС

Липосомы как средства микрокапсулирования БАС должны

удовлетворять следующим требованиям:
способность эффективно и контролируемо высвобождать лекарственное вещество за счет заданной проницаемости микроконтейнера;
возможность направленной доставки лекарственного вещества в органы, ткани и отдельные клетки;
доступность составляющих материалов и простота получения.
Слайд 272

Липосомальная терапия применяется при лечении онкологических, инфекционных заболеваний, диабета и ряда

Липосомальная терапия применяется при лечении онкологических, инфекционных заболеваний, диабета и ряда

др.

ИТАК:
Липосомы – 1) модели для изучения мембран 2)носители лекарств

Универсальность

Сродство к природным мембранам. Не вызывают защитных и аллергических реакций организма

Клетки + липосомы: адсорбция на мембране,
проникновение в клетку

Легко разрушаются в организме, образуя вещества, лишенные свойства антигена

Слайд 273

Получение – самопроизвольно при ККМ Лиофильные коллоиды Свойства: Устойчивость, мощная сольватная

Получение – самопроизвольно при ККМ

Лиофильные коллоиды

Свойства: Устойчивость, мощная сольватная оболочка, динамичность
МКС

и оптические свойства как у лиофобных коллоидов, возможность перехода в жидкокристаллическое состояние, способность к солюбилизации
Слайд 274

Потеря устойчивости Высаливание – потеря устойчивости, разрушение лиофильных коллоидных растворов, за

Потеря устойчивости

Высаливание – потеря устойчивости, разрушение лиофильных коллоидных растворов, за

счет десольватации. При этом ПАВ или ВМС выделяются в виде хлопьев

С4Н4О62- > SO42- > СН3СОО- > Сl- > NO3- > SCN-

Li+ > Na+ > К+ > Rb+ > Cs+ > Mg2+ > Ca2+ > Sn2+ > Ba2+

+ Электролиты

Слайд 275

Солюбилизация – процесс растворения в растворах коллоидных ПАВ тех веществ, которые

Солюбилизация – процесс растворения в растворах коллоидных ПАВ тех веществ, которые

в данной жидкости практически нерастворимы.

1 – неполярные вещества

4 – ядро мицеллы

5 – условная граница между структурированой углеводородной частью мицеллы и водной средой.

Вода

ПАВ

Слайд 276

Электрокинетические явления Прямые Обратные Электроосмос Потенциал седиментации Электрофорез Потенциал течения Причина – ДЭС на границе ф/ср

Электрокинетические явления

Прямые

Обратные

Электроосмос

Потенциал седиментации

Электрофорез

Потенциал течения

Причина – ДЭС на границе ф/ср

Слайд 277

Электрофорез – движение частиц дисперсной фазы под действием внешнего электрического поля.

Электрофорез – движение частиц дисперсной фазы под действием внешнего электрического поля.

Электрокинетические

явления

Лекарственный электрофорез – метод введения в организм через кожу или слизистые оболочки различных лекарственных препаратов;

Медицинское применение

Для качественного и количественного определения состава сыворотки крови. Полученные электрофореграммы используют для диагностики заболеваний.

Разделение клеток, белков, аминокислот

Слайд 278

Электрофорез белков плазмы

Электрофорез белков плазмы

Слайд 279

ЭЛЕКТРОФОРЕЗ

ЭЛЕКТРОФОРЕЗ

Слайд 280

Электроосмос Электроосмос – направленное движение дисперсионной среды в капиллярной системе под

Электроосмос

Электроосмос – направленное движение дисперсионной среды в капиллярной системе под действием

электрического тока. Стенки капилляров – неподвижная Д.Ф.
Ионофорез – введение жидкости через капиллярную систему кожи. Образование мочи.

─

+

+

+

─

─

─

─

─

+

─

Диффузный слой

А+

К-

▬

─

─

─

Слайд 281

Электроосмос 1 – дисперсная фаза; 2 - перегородка

Электроосмос

1 – дисперсная фаза; 2 - перегородка

Слайд 282

Электрокинетические явления Ф. Pейсс (1807) [mSiO2nSiO32- 2(n-x)Na+]2x- 2xNa+ гранула линия скольжения

Электрокинетические явления

Ф. Pейсс (1807)

[mSiO2nSiO32- 2(n-x)Na+]2x- 2xNa+

гранула

линия скольжения

Слайд 283

Потенциалы седиментации и течения Потенциал оседания (эффект ДОРНА) - возникновение разности

Потенциалы седиментации и течения

Потенциал оседания (эффект ДОРНА) - возникновение разности потенциалов

при движении частиц в неподвижной жидкости.
Явление - противоположное электрофорезу.
СОЭ
Потенциал течения - возникновение разности потенциалов при движении дисперсионной среды относительной неподвижной дисперсной фазы (капиллярной системы).
Явление – противоположное электроосмосу.
ЭКГ
Слайд 284

Растворы ВМС Имплантанты (для коленных, плечевых, тазобедренных суставов) Природные ВМС –

Растворы ВМС

Имплантанты (для коленных, плечевых, тазобедренных
суставов)

Природные ВМС – белки, полисахариды,

нуклеиновые кислоты, каучук
Синтетические ВМС – капрон, полиэтилен, полихлорвинил, ФФС, искусственный каучук, лавсан и др.
Слайд 285

Белки Белки выполняют в клетке ряд важнейших функций: Структурная 2. Каталитическая

Белки

Белки выполняют в клетке ряд важнейших функций:
Структурная 2. Каталитическая
3. Защитная 4.

Регуляторная
5. Сократительная 6. Транспортная

Молекулярная масса белков варьирует
от 10 тыс. (и менее) до миллионов.

Конформация - та или иная пространственная форма молекул. Определяется первичной структурой, характером среды, влиянием внешних факторов: хим. реагенты, поля и др.

Слайд 286

В формировании вторичной структуры принимают участие гидрофобные взаимодействия, ионные взаимодействия, водородные связи и ковалентные связи.

В формировании вторичной структуры принимают участие гидрофобные взаимодействия, ионные взаимодействия, водородные

связи и ковалентные связи.
Слайд 287

Третичная, четвертичная структура белка

Третичная, четвертичная структура белка

Слайд 288

Структуры белков

Структуры белков

Слайд 289

Белки глобулярные, фибриллярные

Белки глобулярные, фибриллярные

Слайд 290

Слайд 291

Свойства белков Кислотно-основные Окислительно-восстановительные Комплексообразующие Поверхностно-активные Поверхностноактивные: ПАВ, эмульгаторы жиров, стабилизаторы

Свойства белков

Кислотно-основные
Окислительно-восстановительные
Комплексообразующие
Поверхностно-активные

Поверхностноактивные: ПАВ, эмульгаторы жиров, стабилизаторы лиофобных систем, образуют мицеллы с

липидами
Слайд 292

Комплексообразующие свойства: Белки – активные лиганды, образуют комплексы с биометаллами и

Комплексообразующие свойства:
Белки – активные лиганды, образуют комплексы с биометаллами и металлами-токсикантами

ОВ-

свойства: Мягкое окисление
2R-SH - 2ē – 2H+ R-S-S-R (ϕ° -0,2В и >)
Защитное жесткое окисление
R-SH - 8ē R -S =O (ϕ° +0,4В и >

O

OH

Слайд 293

Кислотно-основные свойства КО-свойства зависят от состава белков: R – СООН R

Кислотно-основные свойства

КО-свойства зависят от состава белков:
R – СООН R -COOH R

- COOH
NH2 COOH NH2 NH2 NH2
нейтральный кислый основный
2. КО-свойства зависят от характера среды
рН = 7 рН < 7 рН > 7
Нейтральная Кислая Щелочная
Слайд 294

R-COOH OH- NH2 0 рН = рI 0 + H2O R-COO-

R-COOH

OH-

NH2

0

рН = рI

0

+ H2O

R-COO-
NН3+

0

+3HN- R- COO-

2HN- R- COO─

▬

H+

Донор протона

+

+3HN- R-

COOН

Акцептор протона

Донор протона

Акцептор протона

+3HN- R- COO▬

Анион
основание

Катион
кислота

рН > рI

рН < рI

Слайд 295

+3HN-R-COO▬ OH- NH3+ 0 рН = рI 0 + OH▬ 2HN-

+3HN-R-COO▬

OH-

NH3+

0

рН = рI

0

+ OH▬

2HN- R-COO─
NН3+

0

2HN- R- COO─
NH3+

2HN-

R- COO─
NH2

▬

H+

Слабо щел. среда

+

2HN- R- COOН
NH3+

2HN- R- COO─
NH3+

Анион
основание

Катион
кислота

рН > рI

рН < рI

Слайд 296

H+ H2O ─ООС-R-COO─ NН3+ OH- ─ООС- R- COO─ NH3+ ─ООС- R-

H+

H2O

─ООС-R-COO─
NН3+

OH-

─ООС- R- COO─
NH3+

─ООС- R- COOН
NH3+

0

▬

─ООС- R-

COOН
NH2

НООС- R- COO─
NH3+

Анион
основание

Катион
кислота

НООС- R- COOН
NH2

Слабо кисл. среда

H+

НООС- R- COOН
NH3+

рН = рI

рН < рI

+

─ООС- R- COOН
NH3+

0

рН > рI

0

▬

▬

Слайд 297

Изоэлектрические точки различных белков Белок ИЭТ Казеин 4,6 Желатин 4,7 Альбумин

Изоэлектрические точки различных белков

Белок ИЭТ
Казеин 4,6
Желатин 4,7
Альбумин яйца 4,8
Гемоглобин 6,8
Глобулин 5,4

Слайд 298

Набухание и растворение ВМС Вода Вода ВМС ВМС Раствор ВМС Набухание

Набухание и растворение

ВМС

Вода

Вода

ВМС

ВМС

Раствор ВМС

Набухание

Набухание – самопроизвольный процесс поглощения
растворителя ВМС, сопровождающийся

увеличением
массы и объема образца ВМС
Слайд 299

НАБУХАНИЕ ΔG = ΔH ─ TΔS 1. Сольватация полимера ΔН |TΔS|

НАБУХАНИЕ

ΔG = ΔH ─ TΔS < 0
1. Сольватация полимера ΔН <

0; ΔS ≈ 0
|TΔS| < |ΔH| ΔG < 0
Энергетическая стадия

2. Разрыхление структуры ВМС, V
ΔН ≈ 0; ΔS > 0; TΔS > 0
ΔG < 0
Энтропийная стадия

Слайд 300

Набухание студень Ƭ m mo Ограниченное набухание Неограниченное набухание раствор

Набухание

студень

Ƭ

m

mo

Ограниченное набухание

Неограниченное набухание

раствор

Слайд 301

Факторы, влияющие на НАБУХАНИЕ Природа полимера, его лиофильность 2. Природа растворителя

Факторы, влияющие на НАБУХАНИЕ

Природа полимера, его лиофильность
2. Природа растворителя
«Подобное в подобном»

3.

Электролиты
SO42─ < F─ < CH3COO─ < Cl─ < Br─ < CNS─

Набухание

набухание

поляризуемость увеличивается

Степень гидатации анионов уменьшается

Слайд 302

Факторы, влияющие на НАБУХАНИЕ 4. рН среды рН pI Набухание Минимально

Факторы, влияющие на НАБУХАНИЕ

4. рН среды
рН < рI pH =pI pH

> pI

Набухание
Минимально

Набухание
увеличивается

Набухание
увеличивается

▬

+

▬

+

▬

▬

+

▬

+

+

Слайд 303

Факторы, влияющие на НАБУХАНИЕ 5. Возраст биополимера Способность к набуханию уменьшается 6. Температура t° набухание

Факторы, влияющие на НАБУХАНИЕ

5. Возраст биополимера

Способность к набуханию уменьшается

6. Температура t°

набухание
Слайд 304

Биологическая роль набухания Пищеварение 2. Сокращение мышц 3. Образование опухоли 4.

Биологическая роль набухания

Пищеварение
2. Сокращение мышц
3. Образование опухоли
4. Давление набухания (непроваренные бобовые)
5.

Кулинарная обработка пищи
6. Прорастание зерен, набухание почек

Набухание клеток

Физиологическое

Патологическое (отек мозга,
коллагеновые болезни, дистрофия
печени, опухоли)

Слайд 305

Вязкость За счет сил взаимодействия между молекулами реальной жидкости при ее

Вязкость

За счет сил взаимодействия между молекулами реальной жидкости при ее течении

возникают
силы трения, которые направлены по касательной
к поверхности перемещающихся слоев. Эти силы определяют внутреннее трение или вязкость жидкости.
Наличие сил внутреннего трения в жидкости приводит к тому, что ее различные слои движутся с различными скоростями. Сила внутреннего трения определяется формулой Ньютона:
Слайд 306

Вязкость где S - площадь соприкосновения движущихся слоев жидкости, dv/dx -

Вязкость

где S - площадь соприкосновения движущихся
слоев жидкости, dv/dx - градиент скорости.
Коэффициент

η, зависящий от свойств жидкости
и температуры, называют коэффициентом
внутреннего трения или вязкостью или
динамической вязкостью.
Единицей вязкости в СИ является
паскаль-секунда (Па⋅с). Применяется и внесистемная
единица вязкости пуаз (П), причем, 1Па⋅с = 10П.
В соответстветствии с тем,зависит ли вязкость жидкости от градиента скорости, выделяют
ньютоновские и неньютоновские жидкости .
Слайд 307

КРОВЬ – неньютоновская жидкость Вязкость воды при температуре 20°С составляет 1мПа.c,

КРОВЬ – неньютоновская жидкость

Вязкость воды при температуре 20°С составляет 1мПа.c,
а

вязкость крови в норме - 4-5, а плазмы – 1,6 мПа⋅с.
При различных патологиях значения вязкости крови могут
изменяться от 1,7 до 22,9 мПа⋅с.

Если при течении жидкости линии тока непрерывны,
то такое течение называется ламинарным.
При определенных условиях в движущейся жидкости
могут возникать завихрения, скорость ее частиц хаотически изменяется, линии тока претерпевают разрывы, изменяющиеся со временем.
Такое движение жидкости называется турбулентным.

Слайд 308

Вязкость Движение крови в организме, в основном, ламинарно. Турбулентности могут возникать

Вязкость

Движение крови в организме, в основном, ламинарно.
Турбулентности могут возникать в полостях

сердца,
в крупных артериях вблизи него, при интенсивной
физической нагрузке, при некоторых патологических
процессах, приводящих к аномальному снижению
вязкости крови. Появление локальных сужений в
просвете сосудов при образовании атеросклеро
тических бляшек также могут привести к
возникновению турбулентности в течении крови
сразу же ниже препятствия.

Турбулентное течение крови по сосудам
создает повышенную нагрузку на сердце

Патологические процессы в ССС .

！

Слайд 309

Вязкость растворов ВМС (аномальная) Вязкость растворов ВМС всегда выше вязкости растворов

Вязкость растворов ВМС (аномальная)

Вязкость растворов ВМС всегда выше вязкости
растворов НМС

Особенности

вязкости ВМС – изменение конформации во времени, образование ассоциатов, структурир-ния.

Вязкость растворов ВМС зависит от :
Природы полимера: у глобулярных белков η меньше, чем у линейных;
Ассиметрия молекул → η↑; η
ММ > → η ↑; С↑ →η↑;
4. t° влияет в зависимости от структуры; с
5. рН = pI → η = min.

Цепи макромолекул
прошивают слои жид
кости

Слайд 310

Вязкость На вязкость крови в живом организме влияют: Температура – зависимость

Вязкость

На вязкость крови в живом организме влияют:
Температура – зависимость сложная
Гематокрит

- Vэр/Vпл = 0,4, при увеличении →
вязкость увеличивается
Организация эритроцитов в потоке крови

Вязкость крови имеет диагностическое значение, для гемодинамики.

Пристеночная плазма

Чем больше вязкость крови, тем быстрее
ослабевает пульсовая волна.

Слайд 311

Осмотическое давление ВМС – макромолекулы, гибкие цепи, конформационные изменения Кинетический элемент – сегмент макромолекулы Уравнение Галлера

Осмотическое давление

ВМС – макромолекулы, гибкие цепи, конформационные изменения

Кинетический элемент – сегмент

макромолекулы

Уравнение Галлера

Слайд 312

Онкотическое давление 2,5 - 4,0 кПа Артериальный конец капилляра Венозный конец

Онкотическое давление
2,5 - 4,0 кПа

Артериальный конец капилляра

Венозный конец капилляра

Ргидр= 35

мм.рт.ст > Ронк = 25 мм рт.ст

Область транссудации

Ргидрост. = 17 мм.рт.ст < Ронк = 25 мм рт.ст

Область всасывания

Слайд 313

Онкотическое давление создается за счет белков плазмы крови 0,5% суммарного осмотического

Онкотическое давление создается за счет белков плазмы крови
0,5% суммарного осмотического давления

(2,5 - 4,0 кПа)

Голодание

Потеря белков с мочой
(Заболевания почек)

Уменьшение концентрации белка

Ронк

Отеки

Слайд 314

Мембранное равновесие Доннана Равновесие, устанавливающееся в системе растворов, разделенных полупроницаемой мембраной

Мембранное равновесие Доннана

Равновесие, устанавливающееся в системе растворов, разделенных полупроницаемой мембраной при

условии равенства произведения концентраций подвижных ионов по обе стороны мембраны

[Kt+]вн⋅[An-]вн= [Kt+]нар⋅[An-]нар

Макромолекулы или коллоидные
частицы на проходят через мембрану

Слайд 315

Мембранное равновесие Доннана Клетка Наружный р-р Наружный р-р Клетка ─ ─

Мембранное равновесие Доннана

Клетка

Наружный р-р

Наружный р-р

Клетка

─

─

─

─

─

─

+

+

+

+

+

+

─

─

─

Росмвнутр = Росм нар.

─

+

+

+

+

+

+

─

─

4(+) ⋅1(-) = 2(+)

⋅ 2(-)

Росмвнутр >Росм нар.

тургор

φм

Слайд 316

Уравнение Доннана

Уравнение Доннана

Слайд 317

Нарушение устойчивости растворов ВМС Высаливание Денатурация Коацервация Денатурация –разрушение природной конформации белков

Нарушение устойчивости растворов ВМС

Высаливание
Денатурация
Коацервация

Денатурация –разрушение природной конформации белков

Слайд 318

Коацервация КОАЦЕРВАЦИЯ (от лат. coacervatio собирание в кучу, накопление), выделение в

Коацервация

КОАЦЕРВАЦИЯ (от лат. coacervatio собирание в кучу, накопление), выделение в р-ре

капель, обогащенных растворенным веществом.

I

II

•••

•

••

••

Обогащенная фаза

Обедненная фаза

Способствуют: С , рН, +растворы электролитов, t°, поля

d= 0,5-0,6 мкм

Слайд 319

Студни, гели – связнодисперсные системы ВМС набухание Студень Студни — это

Студни, гели – связнодисперсные системы

ВМС

набухание

Студень

Студни — это структурированные системы
со свойствами

эластичных твердых тел.

Раствор ВМС

застудневание

Слайд 320

Студни, гели – связнодисперсные системы Студень Природа ВМС, его структура, форма

Студни, гели – связнодисперсные системы

Студень

Природа ВМС, его структура, форма макромолекул;
Концентрация ВМС;
рН

среды, рН = рI;
Температура t° ;
Электролиты (дегидратация макромолекул);
Время процесса.

Раствор ВМС

застудневание

Слайд 321

Свойства студней и гелей

Свойства студней и гелей

- Предыдущая
Как ориентироваться на местности
Следующая -
Синяя гора

Похожие презентации

Синтез этилацетата в условиях сверхвысокочастотного облучения
Вода и растворы. Лекция 3
Изучение содержания углекислого газа в классном помещении и определение оптимальных условий для проветривания. Муниципальное об
«Влияние талой воды на прорастание семян» Учащаяся 10 класса Гончарова Евгения Руководитель Григенча Т
Оксиды. Определение, состав, номенклатура, классификация и структурные формулы
Презентация по Химии "Белки" - скачать смотреть _
Молекулярные базы данных. Принцип действия и характеристики основных компьютерных программ
Топливо и его характеристики
Heavy metals
Федотова Елена Анатольевна – учитель химии
Краски. Виды красок
Исследование остаточной концентрации моющих средств на посуде
Биохимия как наука
Натрий. Роль натрия в организме
Способы получения полимеров (Лекция 3)
Электролиз. Удивительный мир гальваники Выполнила: Степанова Анастасия Преподаватель: Степанова О.Э.
Химия, как часть естествознания. Предмет химии
Электролиз
Структурная механика композитов. Композитный монослой
Сущность процесса электролитической диссоциации
Галогены
Зелена хімія
Спирти. Одноатомні насичені спирти (алканоли)
Вода: фізичні та хімічні властивості. Поширеність в природі
Алкены. Общая характеристика, гомологический ряд, номенклатура, изомерия. Методы синтеза алкенов. Лекция 3
Химическая посуда и её назначение (3)
Исследовательская работа «Волшебная соль»
Серная кислота
Вы можете прислать нам Вашу презентацию и мы опубликуем ее на сайте.
Обратная связь
Для правообладателей
Email: Нажмите что бы посмотреть