Lekcii_ - 2017-lech_ped 11

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 Основы общей химии Закономерности протекания реакций, Типы реакций

МОДУЛИ КУРСА ХИМИИ
Основы общей химии Закономерности протекания реакций, Типы реакций в живых

организмах
Основы БОХ Кислородсодержащие биологически важные вещества, гетероциклы и др.
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

Энергетическая характеристика вещества и химических процессов Термодинамика изучает: соотношение между тепловой

Энергетическая характеристика вещества и химических процессов

Термодинамика изучает:
соотношение между тепловой и другими формами энергии в химических реакциях;
возможность самопроизвольного протекания

реакций в данных условиях;
условия, при которых химические реакции
находятся в состоянии равновесия.
Термодинамика – наука об энергетике процессов.
Слайд 9

Основные понятия Если система обменивается с окружающей средой массой и теплом,

Основные понятия

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.
При отсутствии массо- и теплообмена с внешней средой говорят об изолированной системе (Δm = 0, ΔU = 0).
Слайд 10

Стационарное состояние отрытой системы характеризуется постоянством свойств во времени, которое поддерживается

Стационарное состояние отрытой системы характеризуется постоянством свойств во времени, которое поддерживается

за счет непрерывного обмена веществом и энергией между системой и окружающей средой.

Переходное состояние характеризуется изменением свойств системы во времени.

В термодинамике принято различать три состояния
системы:равновесное, стационарное и переходное.
Термодинамическое равновесное состояние системы характеризуется постоянством всех свойств во времени в любой точке системы за счет отсутствия обмена веществом и энергией.
Для живого организма – это смерть!

Слайд 11

Состояние системы определяется совокупностью ее свойств и характеризуется термодинамическими параметрами: Масса

Состояние системы определяется совокупностью ее свойств и характеризуется термодинамическими параметрами:

Масса
Объем
Количество вещества

Экстенсив- ные параметры

Температура
Давление
Концентрация

вещества

Интенсивные параметры

Слайд 12

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 термодинамических

зависят от параметров,

характеризующих состояние системы, но не

данного

зависят от пути достижения состояния.
U, H, S, G

Слайд 13

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)

Она объединяет все

виды энергии тела, за исключением энергии его движения как целого

Наиболее легко на нужды человека может быть использована внутренняя энергия лишь, образно говоря, "горячих" и "горючих" веществ и тел. Это нефть, уголь, вулканические воды. В XX веке человек научился использовать и внутреннюю энергию радиоактивных элементов.

Слайд 14

U + pV = H – энтальпия Энтальпия эквивалентна внутренней энергии

U + pV = H – энтальпия

Энтальпия эквивалентна внутренней энергии системы при постоянном давлении

(кДж/моль)

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

С точки зрения статистического объяснения любое тело состоит из множества микрочастиц (молекул, ионов, атомов). Одному и тому же макросостоянию системы соответствует большое число микросостояний.

Слайд 15

То число микросостояний, через которое реализуется данное макросостояние, называется термодинамической вероятностью

То число микросостояний, через которое реализуется данное макросостояние, называется термодинамической вероятностью

(W) состояния данной системы.

Людвиг Больцман (1844–1906) вывел уравнение, связывающее энтропию и термодинамическую вероятноcть:
S = k ln W, где: k (константа Больцмана) равная R/NA
(R - 8,31 кДж/моль K; NА - число Авогадро 6,02⋅1023моль–1).

Чем больше значение термодинамической вероятности, а значит, чем больше число реализуемых микросостояний, тем больше значение энтропии для данной системы.

Слайд 16

Могила Больцмана в Вене с бюстом и формулой энтропии Энтропия (S)

Могила Больцмана в Вене с бюстом и формулой энтропии

Энтропия (S) зависит

от количества энергии (Q),подводимой к системе и от температуры (Т), при которой идет процесс.

⎝ ⎠

⎛ ⎞

T ⎜ моль⋅ K ⎟

Q Дж

ΔS ≥

В общем случае:

В химических процессах одновременно изменяется энергетический запас системы и степень беспорядка.
Энергия Гиббса G = H - TS

Слайд 17

Энергетическая характеристика вещества Энтальпия образования сложного вещества: 2Сгр + 3Н2(г) +

Энергетическая характеристика вещества

Энтальпия образования сложного вещества:
2Сгр + 3Н2(г) + 0,5 О2

(г) = С2Н5ОН (ж)
ΔН °обр(С2Н5ОН )(ж) = – 277 кДж/моль

Энтальпия образования простого вещества –
ΔН °(О2)г = 0

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

Слайд 18

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 19

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 20

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

мера

Работа (А) - направленных

это энергетическая форм движения частиц

процессе взаимодействия

в
системы с

окружающей средой. А + → U↓.
Теплота (Q) - это энергетическая мера

системы

хаотических форм движения частиц в
с

процессе взаимодействия окружающей средой. Q+

→ U↑

характеризуют

процесс

Работа и обмена

теплота энергией

между системой

и

средой.

Работа и теплота

окружающей зависят от пути

процесса, поэтому не

являются свойствами системы.

Слайд 21

I закон термодинамики рассматривает обмен энергией между системой и окружающей средой

I закон термодинамики рассматривает обмен энергией между системой и окружающей средой

в форме работы и теплоты. Это всеобщий закон природы, закон сохранения и превращения энергии, объясняющий положение диалектического материализма о вечности и неуничтожимости движения и материи. Этот закон представляет собой обобщение огромного человеческого опыта. Его установили немецкий врач Юлиус Роберт фон Майер (1842), английский физик Джеймс Джоуль (1842), немецкий физик, врач, физиолог и психолог Герман Людвиг Фердинанд фон Гельмгольц (1847): «Энергия в изолированных системах не может увеличиваться или уменьшаться, а может переходить из одного вида в другой».
Слайд 22

Q = ΔU + A Энергия не исчезает и не возникает

Q = ΔU + A

Энергия не исчезает и не возникает из

ничего, а только превращается из одной формы в другую в строго эквивалентных количествах
( вечный двигатель создать невозможно!!! )
Если отсутствует теплообмен системы с внешней средой, запас ее внутренней энергии остается постоянным ΔU =0
Слайд 23

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 24

24 p−const Qр = −ΔH экзотермическийпроцесс − Qр = +ΔH эндотермическийпроцесс

24

p−const

Qр = −ΔH
экзотермическийпроцесс

− Qр = +ΔH
эндотермическийпроцесс

Q = ΔU + pΔV

При изобарно-изотермическом

процессе ∆Н характеризует полное изменение энергии системы и отражает стремление системы к минимуму энергии

При изобарном процессе подводимое тепло расходуется на увеличение внутренней энергии системы и на совершение работы

Слайд 25

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

Энтальпия
тепловой

реакции, т.е.
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 О = СО ΔН

2 2

СО + О2 = СО2 ΔН 3
ΔН 1 = ΔН 2 + ΔН 3

Закон Г.И. Гесса (1840)

Слайд 26

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 27

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 28

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 29

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 30

Второй закон термодинамики ΔS= Q/T > 0 Любая система, предоставленная сама

Второй закон термодинамики

ΔS= Q/T > 0

Любая система, предоставленная сама себе, в

среднем будет изменяться в направлении состояния, отвечающего максимальной вероятности

Состояние с максимальной энтропией – наиболее устойчивое состояние для изолированной системы

Теплота не может сама собою перейти от более холодного тела к более теплому.
В любом необратимом процессе полная энтропия всех рассматриваемых тел возрастает

Слайд 31

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 32

Критерии самопроизвольного протекания процесса Энтальпийный фактор (ΔН) - характеризует стремление поскольку

Критерии самопроизвольного протекания процесса
Энтальпийный фактор (ΔН) - характеризует

стремление поскольку

системы к процесс

упорядочению, сопровождается

уменьшением внутренней энергии.

Энтропийный фактор (∆S) - отражает
поскольку

тенденцию к разупорядочению,

такое состояние наиболее вероятно.
Слайд 33

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 34

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

Второе начало термодинамики (определение Гиббса)

В изотермических условиях в самопроизвольно могут осуществляться

системе 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 35

ΔН ΔS + - - - + + + - Возможность

ΔН ΔS
+

-
- -

+

+
+

-

Возможность самопроизвольного
процесса
Возможен при любой температуре
Возможен при низких температурах Возможен при высоких

температурах
Процесс невозможен

ΔG = ΔH - TΔS

Факторы, определяющие ход процесса

Слайд 36

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 37

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 38

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 39

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
Жизнь - постоянная борьба против тенденции к возрастанию энтропии.
Живые организмы выбрали «наименьшее зло» - стационарное состояние, котором возрастание энтропии минимально.
Энтропия – мера рассеяния энергии
При стационарном состоянии рассеяние энергии Гиббса – минимально !
Слайд 40

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

Особенности биохимических процессов

Hb-Fe2+

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

Hb-Fe2+-O2

Остеобласты (образование)

Hb-Fe2+ +

O2 (ткани)
Остеокласты (растворение)

Са5(РО4)3ОН

Слайд 41

Химическая кинетика Кинетика – наука о механизмах, скоростях химических реакций и

Химическая кинетика

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

влияющих на скорость реакций
Исходные вещества
Переходное состояние Продукты реакции
Слайд 42

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

Гомогенные реакции а) в растворе

NH4Cl(р-р)

NH3(г) + HCl (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 43

Простые(одностадийные) реакции Мономолекулярные А продукты I2 2I Бимолекулярные А + В

Простые(одностадийные) реакции

Мономолекулярные А продукты
I2 2I

Бимолекулярные

А + В
NO(г) + O3(г)

продукты NO2(г) + O2(г)

Слайд 44

Тримолекулярные 2NO(г) + H2(г) = N2O(г) + H2O(г) Важно, чтобы столкновение

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

Важно, чтобы столкновение произошло теми частями молекулы,

которые способны реагировать – стерический (пространственный) фактор!
Слайд 45

Сложные реакции – протекают в несколько стадий, каждая из A В

Сложные реакции – протекают в несколько стадий, каждая из

A

В

С D
Цикл Кребса

которых является

простой реакцией Скорость сложных реакций определяется самой медленной(лимитирующей) стадией
Циклические
Слайд 46

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 47

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

Сопряженные реакции

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O

АДФ + Ф →

АТФ

Цепные реакции (патология)

Слайд 48

Скорость химической реакции ср 2 1 с2 − с1 Δc t

Скорость химической реакции

ср

2 1

с2 − с1 Δc
t − t Δt

υ = ± = ±

гетер

υ

истин

= ± dc
dt

υ

Моль/м2⋅сек

Моль/м3⋅сек Моль/л⋅сек

гомог

ΔVΔt ΔSΔt

=

± n( X ) = ± n( X )

υ

Слайд 49

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

Н+

+

ОН–

2НI (медленно) Н2О (мгновенно)

О3 (очень быстро)

О2 + О
Н• + Cl•

HCl (

)

Слайд 50

υ = k ⋅ с( A)a ⋅ с(B)b Простые реакции 2SO2

υ = k ⋅ с( A)a ⋅ с(B)b

Простые реакции 2SO2 + O2

= 2SO3
υ = k ·c(SO2)2·c(O2) Кинетическое уравнение реакции
Константа скорости реакции (индивидуальная характеристика реакции)равна скорости реакции при концентрациях веществ, равных 1 моль/л.
K зависит от природы реагентов, температуры и наличия катализатора

Закон действующих масс aA + bB + → сС + dD

Слайд 51

Реакции классифицируют: 0 порядка 1 порядка 2 порядка Порядок реакции определяют

Реакции классифицируют: 0 порядка 1 порядка

2 порядка

Порядок реакции определяют экспериментально, он не

зависит от стехиометрических коэффициентов, а определяется механизмом реакции

υ = k

υ = k с(А)

υ = k с(А)⋅ с(В)

υ = k с2(А)

υ = k

υ = k с(СО2)

СаСО3 (тв) = СаО + СО2
СаО (тв) + СО2 = СаСО3 2N2O5 = 4NO2 + O2

υ = k с2(N2O5)

Слайд 52

Уравнение Вант-Гоффа 2 1 t t2 −t1 10 Vt = V

Уравнение Вант-Гоффа

2 1

t

t2 −t1
10

Vt = V ⋅ γ

γ – температурный коэффициент (2 - 4)

γ =

2
ΔT = 10

Vt = Vt ⋅ 2
2 1

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

Для биореакций
γ = 7 - 9

Влияние температуры

!

Слайд 53

Эффективные соударения Еа – энергия активации, энергетический барьер

Эффективные соударения

Еа – энергия активации, энергетический барьер

Слайд 54

А – реагенты, В – активированный комплекс (переходное состояние), С –

А – реагенты, В – активированный комплекс (переходное состояние), С –

продукты

Чем больше энергия активации Еa, тем сильнее возрастает скорость реакции при увеличении температуры

Слайд 55

Еа Еа >100 кДж/моль ⇒ υ↓ RT − Ea k =

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

RT

− Ea

k = A

⋅ e

Уравнение Аррениуса

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

lgK = lgA – Ea/2,3RT

Слайд 56

КАТАЛИЗ Положительный Отрицательный Основные принципы катализа 1. Каt ускоряет только ТД

КАТАЛИЗ

Положительный Отрицательный
Основные принципы катализа
1. Каt ускоряет только ТД возможные реакции

2. Снижение Еа

υ↑

Каt, как

правило, значительно меньше, чем реагентов
Действие Каt можно усилить (промоторы) или ослабить(каталитич. яды)
Слайд 57

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

+

+

Eакт

Е

ΔHo
Координата реакции

Исходные вещества

Переходное состояние

E’акт Продукты

Слайд 58

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

+

⎯⎯Н →

Катализ

Слайд 59

Ферментативный катализ 1. Белковая природа 2. Размер 10-5-10-7 Ультрамикрогетерогенный катализ 1.

Ферментативный катализ

1. Белковая природа 2. Размер 10-5-10-7
Ультрамикрогетерогенный катализ
1. Высокая активность

1 порядка

0

порядка

Условия: рН, температурный оптимум
υ

C(S)

υ = k ·c(S)

υ = k

Слайд 60

+ + 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 61

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 62

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

Условия химического равновесия:

G min ΔG = 0

→υ = υ←

Химическое равновесие

Концентрации веществ
в момент достижения

равновесия называются равновесными [ ].
aA + bB cC + dD

υ→ = k →[A]a [B]b

υ← = k ←[С]с [D]d

Слайд 63

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

⇒

= K

←

→ =

k [C]c ⋅[D]d
k [ A]a ⋅[B]b

0

106

10-6

∞

обратимые реакции

необратимые реакции

неидущие реакции

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

константа химического равновесия

Слайд 64

p(С)c p(D)d Kравн. = p( A)a p(B)b [С]c [D]d Kравн. =

p(С)c p(D)d

Kравн. = p( A)a p(B)b

[С]c [D]d

Kравн. = [ A]a [B]b

Способы выражения константы равновесия
Kc, Kp, Ka

а(С)c

а(D)d
Kравн. = а( A)a а(В)b
Слайд 65

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 66

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 67

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 68

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

Растворы. Реакции, протекающие в растворах

1. Кислотно-основные (протолитические)

ОВР (редокс-процессы)
Гетерогенные
Лигандообменные

Слайд 69

Значение растворов в жизнедеятельности организмов. Важнейшие биологические жидкости - кровь, лимфа

Значение растворов
в жизнедеятельности организмов.

Важнейшие биологические жидкости - кровь,

лимфа

моча, слюна, пот являются растворами солей, белков, углеводов,

липидов в воде. Слюны вырабатывается до 2 л в сутки.
Усвоение пищи связано с переходом питательных
веществ в растворенное состояние.
Биохимические реакции в живых организмах протекают в растворах.
Биожидкости участвуют в транспорте:
кислорода, питательных веществ (жиров, аминокислот),
лекарственных препаратов к органам и тканям,
выведении из организма метаболитов: мочевины,

клеток -

билирубина, углекислого газа
Плазма крови является средой для
лимфоцитов, эритроцитов, тромбоцитов.

Слайд 70

Растворы Вода орга- низма Истинные растворы – гомогенные системы, в которых

Растворы

Вода

орга- низма

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
Внутриклеточная вода 70 %

Межклеточная вода 23%

Кровь, лимфа 7%

Слайд 71

Основные функции воды в организме процессов всасывания и передвижения питательных Обеспечение

Основные функции воды в организме

процессов всасывания и передвижения питательных

Обеспечение механического веществ

Поддержание оптимального осмотического давления в крови

и тканях

белков,

Обеспечение функционирования нуклеиновых кислот, полисахаридов

Участие в процессах

биосинтеза,

ферментативного катализа, гидролиза
Поддержание температуры тела

Слайд 72

Коллигативные свойства растворов Это свойства, НЕ зависящие от природы частиц растворенного

Коллигативные свойства растворов

Это свойства, НЕ зависящие от природы частиц растворенного вещества,

а зависящие
от концентрации частиц в растворе
Диффузия, осмос, осмотическое давление Давление насыщенного пара растворителя над раствором
Температура кристаллизации раствора Температура кипения раствора
Слайд 73

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 растворенного вещества

P0р-ля

p1

p0

> p

1

Введение нелетучего неэлектролита

Испарение уменьшается конденсация увеличивается
- молекулы растворителя

Слайд 74

I Закон Рауля Относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором

I Закон Рауля

Относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над раствором равно

молярной доле растворенного вещества

ро

ро− р = N(Х )

n(X)
n(X) + n(A)

N(X) =

Слайд 75

Температура кипения и кристаллизации ПАР Твердое состояние Жидкое состояние Температура кипения

Температура кипения и кристаллизации

ПАР

Твердое состояние

Жидкое состояние

Температура кипения жидкости – это температура,

при которой давление
насыщенного пара над жидкостью
становится равным внешнему давлению.
Слайд 76

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 77

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 78

Осмос ППМ Осмос – самопроизвольное проникновение молекул растворителя через ППМ в

Осмос

ППМ

Осмос – самопроизвольное проникновение молекул растворителя через ППМ в раствор или

из разбавленного раствора в более концентрированный
Слайд 79

Слайд 80

Слайд 81

Расчет осмотического давления Pосм = сRT Условие существования человека и высших

Расчет осмотического давления

Pосм = сRT

Условие существования человека и высших животных :

ИЗООСМИЯ
Росм жидкостей

человека = 7,62 атм 740-780 кПа

Уравнение Вант-Гоффа :

Слайд 82

Типы растворов, используемых в медицине При контакте с кровью наблюдается плазмолиз

Типы растворов, используемых в медицине

При контакте с кровью наблюдается плазмолиз –
сжатие

эритроцитов

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

- гипертонические (росм > pосм крови)
Используются в тех случаях, когда необходимо обеспечить отток жидкости из тканей

- гипотонические (росм < pосм крови)
Используются в тех случаях, когда необходимо
обеспечить приток жидкости к тканям

- изотонические (pосм = pосм крови = 7.62 атм)
Используются для внутривенных вливаний

Слайд 83

Значение осмотического давления Слабительное действие глауберовой соли Na2SO4·10H2O и горькой соли

Значение осмотического давления

Слабительное действие глауберовой соли Na2SO4·10H2O и горькой соли MgSO4·7H2O.
Плохая

всасываемость стенками желудка вызывает интенсивный переход воды внутрь кишечника, способствуя послабляющему действию.
Осмотическая очистка морской воды
Перитонеальный диализ.
При острых отравлениях в брюшную полость вводят избыток сильного электролита с одновременным обильным введением жидкости в желудок и кишечник. Происходит интенсивный переход воды из желудочно- кишечного тракта в брюшную полость, увлекающий с собой токсическое вещество.
Слайд 84

Слайд 85

4. При очистке ран от гноя и носителей инфекции используют гипертонические

4. При очистке ран от гноя и носителей инфекции

используют гипертонические

марлевые повязки,

пропитанные 10%-ным раствором NaCI или этанолом .
5. При глаукоме гипертонические растворы вводят внутривенно чтобы снизить внутриглазное

давление.
Слайд 86

Осмос и диализ - основа ряда физиологических процессов: усвоение пищи, окислительные

Осмос и диализ - основа ряда физиологических процессов: усвоение пищи, окислительные процессы,

распределение питательных веществ, жидкостной обмен в тканях, выделение продуктов жизнедеятельности.
Осмос при купании
В пресной воде болевые ощущения, резь в глазах более заметны (осмос воды направлен внутрь глазного яблока).
В морской воде замечается покраснение глаз с незначительными болевыми ощущениями (осмос воды направлен из глазного яблока в морскую воду)
Слайд 87

8. Путем осмоса осуществляется транспорт воды через эпителий кишечника, через эпителий

8. Путем осмоса осуществляется транспорт воды через эпителий кишечника, через эпителий

почечных канальцев в процессе концентрации мочи, обмен воды между тканевой жидкостью и кровью.
Слайд 88

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

Растворы электролитов (сильные и слабые)

Pосм= iсRT

i – изотонический коэффициент

α = cдисс ⋅100%
c0

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 89

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

a

K =

3

3

[CH COOH ]

[CH COO− ]⋅[H + ]

Слайд 90

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

Слабые электролиты

Kдисс= 10-2-10-4
Kдисс= 10-5-10-9

умеренно слабые слабые
очень слабые

Kдисс= 10-10 и <
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 91

Kдис С0 α = Закон разведения Оствальда С увеличением концентрации слабого

Kдис С0

α =

Закон разведения Оствальда

С увеличением концентрации слабого электролита
степень его диссоциации
уменьшается

СН3СОО–

+ Н+

СН3СООН
с
с – сα

0
сα

0
сα

[CH3COOH ]

[CH COO− ]⋅[H + ]

сα ⋅ сα с − сα

3
K= =

сα 2
1−α

=

Слайд 92

Сильные электролиты Дебай и Хюккель Диссоциация полная Гидратация ионов Межионные взаимодействия

Сильные электролиты

Дебай и Хюккель

Диссоциация полная

Гидратация ионов

Межионные взаимодействия Cl– Na+ Cl– Na+
Cl–

Cl– Na+ Эффект снижения концентрации
Активность иона а(Хi) – эффективная концентрация иона Хi , соответственно которой он участвует во взаимодействиях, протекающих в растворах сильных электролитов

Дебай Петер

(24.III.1884–2.XI.1966)

Йозеф Хюккель

(9.09.1896— 16.02.1980)

Слайд 93

a = C0γ Кэффициент активности γ (f ) − коэффициент активности

a = C0γ

Кэффициент активности
γ (f ) − коэффициент активности

γ± = γ+ ⋅ γ−

γ− −

коэффициент активности

γ+ − коэффициент активности

катиона

аниона
Коэффициент активности иона (f или γ) – 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);
температуры ( tº↑ ⇒ γ ↑ );
концентрации других ионов (I).

Слайд 94

Ионная сила раствора 2 n i i 1 C ⋅ z

Ионная сила раствора

2

n

i i

1

C ⋅ z

∑

2 i=1

I =

Понятие введено Г. Льюисом

Ионная сила

– удобная

характеристика

раствора,

учитывающая взаимодействие

ионов, что важно для

изучения биологических

систем и физиологических растворов, ионная сила которых, в том числе и 0,9% (0,15М) NaCI равна, как правило, 0,15 .
Слайд 95

Уравнение Дебая-Хюккеля

Уравнение Дебая-Хюккеля

Слайд 96

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

Электролиты биосред

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

Ca

> Mg Mg > Ca

В плазме Na > K, В клетке K > Na, Плазма ~ NaCl Клетка ~ K2HPO4

Важнейшие закономерности

Слайд 97

K Ca Na Mg Ca Mg белок HCO3- SO42- HCO3- белок

K

Ca

Na Mg Ca

Mg

белок

HCO3- SO42-

HCO3-
белок

Na Cl
142 103

K 160

100 HPO42-

Плазма

Внутриклеточная

жидкость

Σк = Σа = 153 ммоль/л

Σк = Σа = 200 ммоль/л

Электролитный состав

крови
Слайд 98

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–

Кислотно-основные реакции легко обратимы

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
HA + B– ⇔ A– + HB

Слайд 99

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 100

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 101

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–

SO42–

Реакции нейтрализации
HSO4– +

OH– + H2O

Реакции гидролиза

СО32–

+ H2О

НСО3– + ОН–

Слайд 102

Ионное произведение воды 2 2 −16 = 1.8 ⋅10 [H O]

Ионное произведение воды

2

2

−16

= 1.8 ⋅10

[H O]

[H+ ][OH− ]

K =

H O

18

[H O] =

1000 = 55.55моль/л

2

= 10-14

[H+ ] ⋅ [OH- ] = 55.55⋅ 1.8⋅ 10-16

+ - -14
Kw = [H ][OH ] = 10

В разбавленных водных растворах произведение концентраций ионов водорода и гидроксила есть величина постоянная при данной температуре

H2O + H2O H3O+ + OH-

Слайд 103

Водородный показатель Сѐрен Сѐренсен (09.01.1868-2.02.1939) Датский биохимик, основатель современной рН-метрии рН = – lg[H+]

Водородный показатель

Сѐрен Сѐренсен
(09.01.1868-2.02.1939)
Датский биохимик, основатель современной
рН-метрии

рН = – lg[H+]

Слайд 104

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.

[H+] = 10-7 моль/л

pH = - lg10-7 = 7

pH + pOH = 14

⇒

рОН = – lg[OH–]

рН = – lg[H+]

pОH = 14 – 7 = 7

Для чистой воды рН = 7
Дождевая вода за счет растворенного СО2 имеет рН
~ 5.5 – 6.0

Слайд 105

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 106

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

Протолитический балланс Буферные системы

Белки, жиры, углеводы всасывание, метаболизм

переваривание,
СО2, Н2О , конечные

продукты обмена

рH

крови 7,36 – 7,42, рН эритр 7,25

СО2 + Н2О ⇔ Н2СО3 ⇔Н+ + НСО3–

13 моль/сутки углекислоты
30 – 80 ммоль других кислот

За сутки организм человека вырабатывает ~ 30 л 1 М НСl, а изменение рН на 0.6 единиц приводит к летальному исходу!

Слайд 107

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
Легкие
Гиповентиляция рСО2 углекислоты Гипервентиляция рСО2
Буферные системы
Слайд 108

108 Добавим 1 каплю (0,05 мл) 1М НСl к 1л воды

108

Добавим 1 каплю (0,05 мл) 1М НСl к 1л воды (безбуферный

раствор, рН=7)
и рассчитаем изменение рН:

1000 мл –
0,05 мл –

1 моль H+ х

х = 0,05/1000 = 5·10-5 моль

рН = - lg 5·10-5 = 4,6
Изменение рН составит 7- 4,6 = 2.4 единицы
За сутки организм человека вырабатывает ~ 30 л 1 н НСl
(600000 капель!), а изменение рН на 0.6 единиц приводит к летальному исходу!
Вывод!
Буферные системы крови обладают колоссальной буферной емкостью!

1 капля V ≈ 0.05 мл

Слайд 109

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 110

[CH3COOH] Ka = 3 [H + ]⋅[CH COO− ] Буферные системы

[CH3COOH]

Ka = 3

[H + ]⋅[CH COO− ]

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 111

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

Уравнение буферных систем (Гендерсона-Хассельбаха)

+

a

[H ] = K ·

[сопряж.кислота]

a

lg [сопряж.основание]

рН = рK

3

3

[CH COO−

]

[CH COOH]

Слайд 112

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 113

Буферная емкость 3 [CH COOH] K a = [H ]⋅[CH3COO ]

Буферная емкость

3

[CH COOH]

K

a

= [H ]⋅[CH3COO ]

Буферная е+ мко−сть зависит :

1. От

соотношения компонентов (рН=рК, В )

2. От концентрации компонентов
0,1/0,1М 0,01/0,01М 0,001/0,001М
Буф. емкость уменьшается

ΔpH ⋅Vбуф

сэк ⋅V

В =

Слайд 114

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

K

a

3
[CO2 ] +[H2CO3 ]

[H + ]⋅[HCO− ]

* =

[H2CO3 ]

[H+ ]⋅[HCO− ]

Ka = 3

Слайд 115

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

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

Н+

+ НСО3–

ОН– + Н2СО3

Н2СО3 СО2+Н2О
легкие
НСО3– + Н2О

–

НСО3 /Н2СО3 = 20/1 (18/1)

Механизм действия

Слайд 116

Фосфатный буфер HPO 2- + H+ = H PO – 4

Фосфатный буфер
HPO 2- + H+ = H PO – 4 2 4

H2PO4–/НРО42–

H2PO4 + ОН = H2О

+ HPO4
– – 2–

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

2 4

pH = 6,8 + lg 4

[H PO− ]

[HPO2− ]

Почки
(рН мочи 4,8-7,5)

Слайд 117

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

3

донор протона NH + —Pt —COO─

акцептор протона

Слайд 118

Белковый буфер Анионный буфер , рН > pI белка НPt ⇔

Белковый буфер

Анионный буфер , рН > pI белка

НPt ⇔ H+ + Pt–

NH3+

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

Катионный буфер, рН < pI белка NH + —Pt —COOН - донор протона
3
NH3+ —Pt —COO– - акцептор протона
(НPt )+⇔ H+ + Pt

кровь

Слайд 119

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

Гемоглобиновый буфер

рKа 6,1 6,95

Н2СО3 HHbO2

8,2
HHb

Сила кислоты уменьшается
НСО3– HbO2– Hb–

HHb + ОН– ⇔ Н2О + Hb– Hb– + Н+ ⇔

HHb

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

Слайд 120

На сродство гемоглобина к кислороду явление носит название При подкислении среды

На сродство

гемоглобина

к кислороду

явление носит название

При подкислении среды

влияет рН. Это эффекта Бора. (снижение рН)

сродство гемоглобина к

кислороду снижается, при увеличении рН (подщелачивание) – повышается.

Действие гемоглобиновой

буферной системы сопряжено с процессами газообмена в капиллярах легких и тканей

HHb + О2 ⇔ HHbО2 ⇔ Н+ + HbО2–

Слайд 121

121 Гемоглобиновая буферная система: ~ 35 % общего буферного действия крови

121

Гемоглобиновая буферная система:

~ 35 % общего буферного действия крови

Гемоглобиновая H-Hb
K-Hb
венозная кровь рН

= 7.36

Оксигемоглобиновая HHbО2
К-HbО2
артериальная кровь рН = 7.42

~ 63-75 % общего буферного действия в эритроцитах

Слайд 122

В легочных концентрации капиллярах углекислого за счет относительно газа в альвеолярном

В легочных

концентрации

капиллярах углекислого

за счет относительно газа в альвеолярном

низкой воздухе:

происходит эффективная

диффузия

СО2

из плазмы

через

альвеолярные мембраны

и его удаление

одновременно

высокая

с выдыхаемым концентрация

воздухом. При этом кислорода вытесняет СО2

из комплекса с гемоглобином с

образованием оксигемоглобина – более сильной кислоты, чем угольная.

Слайд 123

123 pK = 8,2 pK = 6,95 − + HHb ↔

123

pK = 8,2
pK = 6,95

−

+

HHb ↔ H+ + Hb− HHbO2 ↔

H + HbO2

Оксигемоглобин более сильная кислота, чем гемоглобин!

В легких идет процесс оксигенации:

→ H − НbО2
pK=6,95

pK=8,2

H − Hb + О2

Среда должна стать более кислой, но бикарбонат- ион взаимодействует с оксигемоглобином и кислотность среды восстанавливается:
HCO3- + H-HbO2 → HbO2- + H2O + CO2↑

Слайд 124

В тканях диффундирующий в кровь из клеток СО2 большей частью (около

В тканях диффундирующий

в кровь из клеток СО2 большей

частью (около 90%) попадает в эритроциты, что стимулируется

идущей реакцией

превращения

СО2 в

постоянно кислоту при

участии фермента карбоангидразы.

быстрой, угольную Угольная

кислота диссоциирует и подкисляет содержимое

эритроцита,

что улучшает отдачу оксигемоглобином кислорода в ткани.
Слайд 125

125 HbO− ↔ Hb− + O 2 2 СО2 + Н2О

125

HbO− ↔ Hb− + O
2 2
СО2 + Н2О → Н2СО3
H − Hb О2 → H −

Hb + О2
pK=6.95 pK=8.2
Среда должна стать более щелочной, но в реакцию вступает более сильная угольная кислота, образуя бикарбонат-ион, который является основным компонентом щелочного резерва крови.

3

2 3

pK=8,2

Hb- + H CO → H- Hb + HCO -

В тканях отдаѐтся кислород и поглощается СО2

Слайд 126

СО2→→СО2 + Н2О ↔ Н2СО3 ↔ Н+ + НСО-3 Гемоглобиновая буферная

СО2→→СО2 + Н2О ↔ Н2СО3 ↔ Н+ + НСО-3

Гемоглобиновая буферная система эффективно функционирует только в сочетании

с другими буферными системами крови

+Hb–
НHb

24 ммоль/л

5,3 кПа

В плазме крови происходит совместное действие всех буферных систем - бикарбонатной, фосфатной, белковой, например:

Н2О+СО2+ (Prot)– ↔ HРrot + НСО3-

Слайд 127

КРОВЬ ПОЧКИ Кислые фосфаты - 80% - 15% НСО3– (Hb·СО2)– (СО2·Н2О)

КРОВЬ

ПОЧКИ
Кислые фосфаты

- 80%
- 15%

НСО3– (Hb·СО2)–
(СО2·Н2О) - 5%

ЛЕГКИЕ СО2

атмосфера

моча
Транспортные формы CО2

Щелочной резерв

Слайд 128

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 129

Кислотно-щелочное равновесие Ацидоз Газовый (гиповентиляция Легких) Негазовый Метаболический (диабет) Экзогенный Выделительный Почечный Потеря кишечного сока (диарея)

Кислотно-щелочное равновесие

Ацидоз

Газовый (гиповентиляция Легких)

Негазовый

Метаболический (диабет)

Экзогенный

Выделительный

Почечный

Потеря кишечного сока (диарея)

Слайд 130

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 131

Кислотно-щелочное равновесие рН = 7,35 – 7,45 6,8 - 7,8 рСО2

Кислотно-щелочное равновесие
рН = 7,35 – 7,45
6,8 - 7,8

рСО2

= 40 5 мм рт

ст (5,3 кПа)
10 – 130 мм рт ст

с(НСО3–) = 24,4 ± 3 ммоль/л
ВВ = 42 ± 3 ммоль/л

Слайд 132

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 133

Гетерогенные процессы и равновесия BaSO4 Осадок (тв) раствор (ионы) Kравн·[BaSO4]=Ks(ПР)= [Ba2+]·[SO4

Гетерогенные процессы и равновесия

BaSO4

Осадок (тв) раствор (ионы)

Kравн·[BaSO4]=Ks(ПР)= [Ba2+]·[SO4 ]=
2-
1,1·10-10

Раствор Ba2+ + SO42–

[BaSO4 ]

Kравн = 4

[Ba 2+

]⋅[SO2- ]
Слайд 134

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

3Сa2 + + 2РO 3–
р-р 4 р-р

Ks = [Ca2+]3·[PO43–]2
Ks(ПР) = [Ktm+]n·[Ann-]m
Чем меньше Ks(ПР) , тем хуже растворимо вещество!

Слайд 135

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

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

Слайд 136

Использование произведения растворимости (ПР или Ks) Для сравнения растворимости веществ (s)

Использование произведения растворимости (ПР или Ks)
Для сравнения растворимости веществ (s)
Чем меньше

ПР, тем хуже растворимо вещество!
Для прогнозирования выпадения осадка:

4
3

2 4

5·10 5·10−

−3

Na SO → 2Na + SO 2−

−

5·10−3

CaCl → Ca 2+ + 2Cl−

5·10 3

2

Пс = [Ca2+]·[SO42-] = 2,5∙10-5

Ks (CaSO4) = 1,3∙10–4

Пс < Ks - осадка не будет
Пс > Ks – осадок выпадает

Выпадет ли осадок при смешении равных объемов 0,01М
растворов Na2SO4 и CaCl2?
Na 2SO 4 + CaCl 2 = CaSO 4 ↓ + 2NaCl
0.01 0.01

Слайд 137

3. Для установления последовательности выпадения осадка ( чем меньше Ks, тем

3. Для установления последовательности выпадения осадка ( чем меньше Ks, тем

раньше выпадает осадок!!!)

Ks (AgCl) = 1,8·10-10 Ks (AgBr) = 6 ·10-13 Ks (AgI) = 1,6·10 -16

AgCl
4. Для подбора более эффективного осадителя:
( чем меньше Ks образующегося осадка, тем эффективней
осадитель!!!)
К раствору Na2S для более эффективного удаления ионов S2– нужно добавить Hg(NO3)2 или Pb(NO3)2?
Ks (HgS) =1,6·10—52 Ks (PbS) =2,5·10—27

Слайд 138

Cмещение гетерогенного равновесия Образование осадка Пс > Ks Растворение осадка Пс

Cмещение гетерогенного равновесия

Образование осадка Пс > Ks

Растворение осадка

Пс < Ks

Последовательность осаждения ионов
Ag+(р-р)+ Cl–(р-р)

+ I– (р-р)+ Br–(р-р)
Ks(AgI) < Ks(AgBr) < Ks(AgCl)
Достижение полноты осаждения ионов СаНРО4(тв) Са2+(р-р) + НРО42-(р-р)
+ Са2+ ⇒ с(НРО 2-)
4
Слайд 139

При добавлении к насыщенному раствору малорастворимого электролита раствора сильного электролита, не

При добавлении к насыщенному раствору малорастворимого электролита раствора сильного электролита, не

имеющего с ним общих ионов, повышается ионная сила раствора, понижается коэффициент активности γ (f), следовательно, произведение активностей ионов Па (Пс) становится меньше Ks, т.е. раствор становится ненасыщенным, происходит растворение осадка. Это явление называется солевым эффектом.

CaSO4

CaSO4 + NaCl

Растворимость увеличивается

Слайд 140

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 =

3

Ks
4

Трехионный электролит:

Mg(OH)2 ⇔ Mg2+ + 2OH¯ Ks = 4s3

Слайд 141

Ks 84375 Ks = 9 + 3РО43–(р-р) + ОН–(р-р) n +

Ks
84375

Ks = 9

+ 3РО43–(р-р) + ОН–(р-р)
n + m Ks(Ktn Anm )
nn ⋅

mm

[Ca2+] = 5s

[PO43–] = 3s [OH–] = s

Ks = [5s]5·[3s]3 · [s] Ks = 84435 s9

Многоионный электролит:
Са5(РO4)3ОН(тв) 5Са2+(р-р) +

9

84435

Ks

s =

Слайд 142

n + m Ks(Ktn Anm ) nn ⋅ mm 9 Ks

n + m Ks(Ktn Anm )
nn ⋅ mm

9

Ks
84375

Ks =

Гетерогенные равновесия

Изолированные

Са5(РO4)3ОН(тв)

5Са2+ +3РО 3– +

ОН–
(р-р) 4 (р-р) (р-р)

Совмещенные(конкурирующие)

Са2+

3

СО 2–

SO42-

+

CaCO

3

CaSO4

?

Ks(CaCO3) = 3,8·10-9 < Ks(CaSO4) = 2,5·10-5

CaCO3

Слайд 143

n + m Ks(Ktn Anm ) nn ⋅ mm Ks 84375

n + m Ks(Ktn Anm )
nn ⋅ mm

Ks
84375

Ks = 9

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 144

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

Ag+ + Cl-

(р-р) (р-р)

AgCl(тв)
Ag+(р-р)+ 2NH3

[Ag(NH3)2]+

Mg(OH)2 (тв)

Mg2+ + 2OH-
(р-р (р-р)

2Н+ + ОН- = Н2О

Гетерогенные равновесия
Совмещенные(конкурирующие)
Mg(OH)2 +

2HCl = MgCl2 + 2H2O
Слайд 145

Слайд 146

Образование костной ткани ПЛАЗМА Н2СО3 НСО3 Н2РО4 НРО4 Са лактаты белки

Образование костной ткани ПЛАЗМА
Н2СО3 НСО3 Н2РО4 НРО4 Са лактаты белки
- - 2- 2+
с(Са2+) общий

Са2+ + белок 40%

Са2+ + лактаты 14%

и

цитраты

Са2+

свободный 46%

ионизированный

2,5·10–3 М

с(Са2+)= 1,1·10-3 М

рН = 7,4
с(НРО42-)= 2,9·10-4 М

Пс > Ks

(СаНРО4) в
коллоидном состоянии

Са2+

Слайд 147

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

Органическая матрица
Коллаген хондроитинсульфаты

Образование костной ткани
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 148

Органическая матрица Коллаген хондроитинсульфаты Кристаллизация Са2+ + фосфаты Образование костной ткани

Органическая матрица
Коллаген хондроитинсульфаты

Кристаллизация

Са2+ + фосфаты

Образование костной ткани
5Са2+ + 3 НРО42- +4ОН– Са5(РО4)3ОН + 3Н2О
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 149

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

Деминерализация костной ткани (эмали зуба)

Остеокласты
Са5(РО4)3ОН + 2Н+ Са4Н(РО4)3 + Са2+ + Н2О

Са5(РО4)3ОН + 7Н+

3Н2РО4– +

5Са2+ + Н2О

Аморфный Са3(РО4)2
Изоморфизм: Са ⇔Mg Ca ⇔Sr OH–⇔ F–
☝ Поверхность костного скелета 2000 км2 Суточный обмен кальция 700-800 мг, 8мг/кг
Полная перестройка каждые 10 лет

Слайд 150

В полости рта в результате жизнедеятельности микробов достаточно сильные кислоты: пировиноградная,

В полости рта в результате жизнедеятельности микробов

достаточно сильные кислоты: пировиноградная,

образуются
молочная,

янтарная, которые разрушают зубы не только

вследствие повышения кислотности среды, но и в результате связывания катионов кальция

в устойчивые комплексные соединения.

Защита от кариеса:
Физико-химическим фактором, защищающим зубы от разрушения, является повышенная концентрация ионов кальция в слюне.

Слайд 151

гидроксид-аниона на фторид-анион значительно Замена повышает твердость и устойчивость зубной эмали

гидроксид-аниона на фторид-анион значительно

Замена
повышает

твердость и устойчивость зубной эмали к

растворению.
Ks(Ca PO F) = 2·10−72 5 4

Слайд 152

Образование защитного эмалевого слоя Лечение кариеса фторидами

Образование защитного эмалевого слоя

Лечение кариеса
фторидами

Слайд 153

Бериллиевый вытеснение ионов рахит (бериллиоз) - Са2+ Ве2+ ионами из костей

Бериллиевый
вытеснение ионов

рахит (бериллиоз) -
Са2+ Ве2+

ионами из

костей и их размягчение

вследствие

меньшего радиуса иона Ве2+.
Стронциевый рахит - замещение

Са2+

ионов ионами стронция в костях.

Вследствие большего радиуса иона Sr2+ происходит ломкость костей

Заболевание характерно для регионов с повышенным содержанием стронция в почве.

радиоактивный изотоп

Особую опасность представляет
стронций-90,

который, оседая в костях, облучает костный мозг и нарушает костномозговое кроветворение.

Патологические гетерогенные процессы
Рахиты различной этиологии:

Слайд 154

Са3(РО4)2 Ураты-Са СаС2О4 · Н2О NH4MgPO4 СаС2О4 · 2Н2О Ca10(PO4)6CO3·H2O ☝

Са3(РО4)2
Ураты-Са

СаС2О4 · Н2О NH4MgPO4

СаС2О4 · 2Н2О Ca10(PO4)6CO3·H2O

☝ Моча рН < 5

Моча рН >

7

Моча 5 > рН > 7

Ураты Фосфаты Оксалаты

Патологические гетерогенные процессы
Атеросклеротические бляшки Кальциноз сосудов
☝ Камнеобразование: Коагуляция коллодных частиц малорастворимых веществ

Токсическое действие: Al3+ + Ф (орг-ма) ⇒AlPO4 ⇒ рахит
Желчнокаменная болезнь:
Са-холестерин, Са-билирубин, СаСО3

Слайд 155

Детоксикация при отравлениях: Отравление ионами тяжелых металлов (Pb2+, Hg2+, Cd2+) приводит

Детоксикация при отравлениях:
Отравление ионами тяжелых металлов (Pb2+, Hg2+,

Cd2+) приводит к блокаде –SH-групп

белковых фрагментов. Вводятся растворимые сульфиды

(Na2S, K2S) для

образования труднорастворимых осадков PbS, HgS, CdS с последующим выведением из организма.
Слайд 156

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

BaSO4 (рентгенография) BaCl2

BaCO3 ☝☠

Применение в медицине
Количественный анализ (реакции осаждения)
Определение хлоридов в моче,

желудочном соке, крови
Анализ питьевой воды , фармпрепаратов

СaCl2

СаСО3

- выводит оксалаты, фториды
- 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 157

Редокс-процессы

Редокс-процессы

Слайд 158

РОЛЬ ОВР 1. ОВР лежат в основе метаболизма любых организмов. Аэробный

РОЛЬ ОВР

1. 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 159

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

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

двух атомов кислорода - диоксигеназный путь), например: RH2 + O2 → R(OH)2
свободно-радикальный путь (идет без участия ферментов и АТФ не образуется).
Анаэробный метаболизм – окислители и восстановители – органические соединения.
2. С помощью ОВР в организме разрушаются некоторые токсические
вещества, образующиеся в ходе метаболизма.
Слайд 160

Тиосульфат натрия Na2S2O3 – универсальный антидот!!! а) При отравлении тяжелыми металлами

Тиосульфат натрия Na2S2O3 – универсальный антидот!!!
а) При отравлении тяжелыми металлами
образуются трудно растворимые и поэтому практически неядовитые

сульфиты:
Рb(СН3СОО)2 + Na2S2O3 + Н2О→ PbS + Na2SO4 + 2СН3СООН
б) При отравлении синильной кислотой или цианидами тиосульфат превращает эти токсичные вещества в менее ядовитые роданистые соединения:
HCN+ Na2S2O3 → NaCNS + NaHSO3;
KCN+ Na2S2O3 → KCNS+ Na2SO3.

Разрушение токсических веществ,
образующихся в ходе метаболизма

Слайд 161

в) При отравлении галогенами и другими сильными окислителями антитоксическое действие Na2S2O3

в) При отравлении галогенами и другими сильными окислителями антитоксическое действие Na2S2O3

обусловлено его умеренными восстановительными свойствами:
Сl2 + Na2S2O3 + Н2О → 2НСl + S + Na2SO4; 4Cl2 + Na2S2O3 + 5Н2О → 8HCl + 2NaHSO4.
Слайд 162

3. Назначение лекарственных препаратов. Прогноз совместимости лекарственных препаратов (иодид калия и

3. Назначение лекарственных препаратов.
Прогноз совместимости лекарственных препаратов (иодид калия и нитрит натрия,

перманганат калия и тиосульфат натрия – несовместимые пары)

4. Использование сильных окислителей в качестве антисептических, противомикробных и дезинфицирующих средств ( йод, перманганат калия, перекись водорода, соли меди, серебра ).

Слайд 163

В неорганической химии ОВР формально рассматриваются как перемещение электронов от атома

В неорганической химии ОВР формально рассматриваются как перемещение электронов от атома одного

реагента (восстановителя)
к атому другого (окислителя), например:

При этом окислитель восстанавливается, а восстановитель окисляется.

Слайд 164

В органической химии окисление рассматривают как процесс, при котором в результате

В органической химии окисление рассматривают как процесс, при котором в результате

перехода электронов от органического соединения к окислителю либо возрастает число (или кратность) кислородсодержащих связей
(С — О, N — О, S — О и др.),
либо уменьшается число водородсодержащих связей (С — Н, N —Н, S —Н и др.),
например: RCHO → RCOOH.
При восстановлении органических соединений в результате приобретения электронов происходят обратные процессы, например: R2CO → R2CH2.
Слайд 165

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 гетеролитическому, так и по гомолитическому механизму :

R X

R + X
радикалы

R Y

электрофил
R+ + Y-
нуклеофил

Слайд 166

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 167

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 168

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)

.

+
+
+

Pt

раствор
υ (ок-я) > υ (восст-я)

Red Ox

e

+ e

+

+

Red Ox

e

+ e

Pt +
+
+

+
раствор

Слайд 169

9 16 Возникновение окислительно-восстановительного потенциала. ( зачем нужен платиновый электрод?! )

9

16

Возникновение окислительно-восстановительного потенциала. ( зачем нужен платиновый электрод?! )

Поскольку ионы

Fe2+ Fe3+

и гидратированы, для переноса

электронов требуется преодолеть

энергетический барьер. Поэтому для перехода электронов от ионов Fe2+ к ионам Fe3+ в растворе необходим посредник - инертный металл.
Переход электронов от иона Fe2+ на инертный металл и с

Fe3+

поверхности металла к иону характеризуется гораздо

меньшей энергией активации, при этом на поверхности металла образуется двойной электрический слой.

Слайд 170

Окислительно-восстановительные электроды Pt ⏐ Fe+3, Fe+2 ϕ0(Fe+3, Fe+2 ) Pt Пример: Fe+3(ox) и Fe+2(red) Fe+3 Fe+2

Окислительно-восстановительные электроды

Pt ⏐ Fe+3, Fe+2 ϕ0(Fe+3, Fe+2 )

Pt

Пример: Fe+3(ox) и Fe+2(red)

Fe+3 Fe+2

Слайд 171

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

Водородный электрод

Потенциал для всех температур
принят за ноль

Слайд 172

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

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

Слайд 173

ϕ(Ох/Red) = ϕo (Ox/Red) + RT ln а(Ox) zF a(Re d)

ϕ(Ох/Red) = ϕo (Ox/Red) + RT ln а(Ox)
zF a(Re d)

Уравнение Нернста - Петерса:

ОВ

(редокс)-электроды ОВ (редокс)-потенциалы
Значения, которое принимает ϕr при концентрациях равных 1 моль/л всех участников процесса и температуре 298 K называется стандартным восстановительным потенциалом и обозначается ϕro
Слайд 174

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 175

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

Направление ОВР

I2 + 2e = 2I–

ϕ1 = 0,54 В

(первая ОВ пара)

окисленная форма

восстановленная форма

= 2Н2S ϕ2 =

0,17 В (вторая ОВ

S + 2Н+ + 2e
пара)
окисленная форма

восстановленная 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 176

Задача: Действием какого галогена (Cl2 или I2) можно окислить Fe+2 до

Задача:
Действием какого галогена (Cl2 или I2)
можно окислить Fe+2 до Fe+3?
Fe+2 + Hal2

⮀ Fe+3 + 2Hal-
red ox
Процесс идет самопроизвольно, если:

ϕ

Fe /Fe

+3 +2

Hal2/2Hal

- >

ϕox - ϕred > 0 т.е. ϕ

+3

Fe /Fe

+2

-

ϕ

+3 +2

l2/2l Fe /Fe

- <

ϕ > ϕ
Сl2/2Cl
1.36

0,77

ϕ
0,53 0,77

Fe+2+ Cl2 ⮀ Fe+3 + 2Cl-

Fe+2+ l2 ⮀ Fe+3 + 2l-

Слайд 177

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 практически постоянна.

Слайд 178

рН ↓ → ϕ↑ Биохимические ОВР 3. В биохимии используют нормальный

рН ↓

→ ϕ↑

Биохимические ОВР
3. В биохимии используют нормальный восстановительный потенциал
ϕ°′, рН

= 7,0 ϕ°′(2Н+ ,Н2) =– 0,42 В
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.
Слайд 179

4. Ступенчатость биохимических ОВР

4. Ступенчатость биохимических ОВР

Слайд 180

Система ϕ’, В НАД+/НАДH 2 Полуреакция НАД+ + H+ + 2e

Система

ϕ’, В

НАД+/НАДH

2

Полуреакция НАД+ + H+ + 2e ⮀ НАДH

ФАД/ФАДH

2

КoQ/КoQН

2

ФАД + 2H+

+ 2e ⮀ ФАДH2 КoQ+ 2H+ + 2e ⮀ КoQН2

-0.32
-0.30
-0.04

цитохром b

цитохром с

1

Fe2+ + e ⮀ Fe3+

цитохром с

+0.07
+0.23
+0.25

цитoхромоксидаза

+0.55

2 2

O /H O

Cu2+ + e⮀ Cu1+
O2 + 4H+ + 4e ⮀ 2H2O

+0.82

Редокс-потенциалы дыхательной цепи

Дыхательная цепь митохондрий

Перенос электронов

Дыхание

Слайд 181

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

St-H2

НАД

НАД(Н)+Н

ФАД

ФАД-Н2

Убихинон

2Н

2р

2ē

О

2

2ē

Н2О

2ē

2ē цитохромы

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

Слайд 182

Биохимические ОВР 5. Экзэргоничность Реакции биологического окисления – источники энергии для

Биохимические ОВР

5. 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 183

Классификация биохимических ОВР Реакции внутримолекулярной окисли- тельно-восстановительной дисмутации за счет атомов

Классификация биохимических ОВР

Реакции внутримолекулярной окисли- тельно-восстановительной дисмутации за счет атомов углерода,

например:

−1 −1

окислитель

восстановитель

+Н2О

−2

0

Реакции гидратации, дегидратации, дезаминирования, аминирования,
декарбоксилирования

Слайд 184

Реакции межмолекулярные Реакции дегидрогеназного окисления- восстановления, например: СН3−С = О +Н2О

Реакции межмолекулярные

Реакции дегидрогеназного окисления- восстановления, например:

СН3−С = О +Н2О
Н
СН3 − С −О

Н
Н ОН

+1

+3
СН3−С = О +2ē + 2Н+
ОН

дегидрогеназа

Коферменты дегидрогеназ: НАД, НАДФ

цикл Кребса,
β - окисление
жирных кислот и др.

Слайд 185

Реакции межмолекулярные Реакции оксигеназного окисления-восстановления: Монооксигеназное и диоксигеназное Оксигеназы (гидроксилазы) катализируют

Реакции межмолекулярные

Реакции оксигеназного окисления-восстановления:
Монооксигеназное и диоксигеназное

Оксигеназы (гидроксилазы) катализируют реакции окисления путем

включения атома кислорода в гидроксильную группу молекулы субстрата. Реакция протекает с участием молекулярного кислорода, один атом которого присоединяется к субстрату, а второй участвует в образовании молекулы воды:

Коферменты реакции: тетрагидробиоптерин (Н4БП) , дигидробиоптерин (Н2БП)

Слайд 186

Свободнорадикальное окисление-восстановление Главный источник радикалов в организме - молекулярный кислород, а

Свободнорадикальное окисление-восстановление Главный источник радикалов в организме - молекулярный кислород, а

в случае радиационного воздействия – вода.

К активным формам кислорода относятся:
– супероксидный анион-радикал ∙О2 –

2

О2 + ē → ∙О –

– 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 187

О2 Увеличивается способность окислять Скорость свободнорадикального окисления определяется концентрацией радикалов практически не регулируется организмом

О2 < ∙О2 – < НО∙2 < Н2О2 < НО∙

Увеличивается способность окислять

Скорость свободнорадикального окисления определяется концентрацией радикалов

практически не регулируется организмом
Слайд 188

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

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

2

Н∙+ О →

НО∙ + НО∙→

Н2О2
Н2О (большая энергия) → ē + Н2О∙+ (катион- радикал );

а) ē + О2 →

б) Н2О∙+ + Н2О→ НО∙ + Н3О+

−

О2

2

НО∙

Слайд 189

Слайд 190

При излишнем накоплении в организме окислителей, например за счет свободнорадикального окисления,

При излишнем накоплении в организме окислителей, например за счет свободнорадикального окисления,

их действие, прежде всего, направляется на белки, содержащие аминокислоту цистеин (Cys—SH), которая, окисляясь, превращается в цистин (Cys—S-S- Cys):
Слайд 191

В организме свободнорадикальное окисление сдерживается многокомпонентной антиоксидантной буферной системой, которая превращает

В организме свободнорадикальное окисление сдерживается многокомпонентной антиоксидантной буферной системой, которая превращает

радикалы в малоактивные соединения. Эти функции осуществляют ферменты (супероксиддисмутаза (СОД), каталаза, глутатионпероксидаза), аскорбиновая кислота (витамин С), β-каротин, витамины Е, К, Р, стероидные гормоны и др. вещества.
Слайд 192

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.
Слайд 193

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

Антиоксидантная система

Антиоксидантные ферменты (супероксиддисмутаза (СОД), церулоплазмин, каталаза, глутатион-зависимые ферменты) обеспечивают комплексную

антирадикальную защиту биополимеров.
Низкомолекулярные антиоксиданты: некоторые аминокислоты, полиамины, мочевина, мочевая кислота, глутатион, аскорбиновая кислота, билирубин, a-токоферол, витамины группы жирорастворимых A, K, P .
Слайд 194

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 195

Антиоксидантная система

Антиоксидантная система

Слайд 196

Комплексные соединения - устойчивые химические соединения сложного состава, в которых имеется

Комплексные соединения

- устойчивые химические соединения сложного состава, в которых имеется хотя

бы одна связь, образованная по донорно-акцепторному механизму.

Альфред Вернер (12.12.1866-15.11.1919)

Нобелевская премия (1913 г.)
«в знак признания его работ о природе связей атомов, которые позволили по-новому взглянуть на результаты ранее проведенных исследований и открыли новые возможности в области неорганической химии».

Слайд 197

Слайд 198

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

Ковалентная связь

H. + .H → H:H

Обменный механизм

+

→

Слайд 199

Ион аммония H.. [ H : N.. : H ] +

Ион аммония

H..
[ H : N.. : H ] +
H

донор
H..
H : N..

:
H

+ H+
акцептор

Ковалентная связь

Донорно-акцепторный механизм

Слайд 200

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. Основания – доноры электронных пар

Кислоты – акцепторы электронных пар.

☝

Кислотно-основное взаимодействие – это донорно-акцепторное взаимодействие

Слайд 201

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

III

K3[ Fe (CN)6 ]

комплексообразователь
лиганд

внутренняя сфера
число лигандов

заряд комплексо- образователя

внешняя сфера

Состав комплексного соединения

Слайд 202

Лиганды – основания по Льюису. 10Al+3 = 1s22s22p63s03p0 Комплексообразование по теории

Лиганды – основания по Льюису.

10Al+3 = 1s22s22p63s03p0

Комплексообразование по теории Льюиса
Комплексообразователи – кислоты по

Льюису..
p

s

H:N..:
H

H..

Слайд 203

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

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

p-элементов (Al3+, Sn2+...)

Общее требование к комплексообразователю: наличие вакантных орбиталей

Комплексообразователь – акцептор электронных пар

Ионы-комплексообразователи - кислоты Льюиса

Слайд 204

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

Лиганды:
анионы - F-, Cl-, Br-, I-, CN-, CNS-, NO2-, OH-...
нейтральные молекулы

– H2O, NH3, CO,

Общее требование к лигандам: наличие неподеленных электроных пар

Лиганды – доноры электронных пар (основания Льюиса)

Слайд 205

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

Лиганды монодентатные:

анионы - F-, Cl-, Br-, I-, CN-, CNS-, NO2-, OH-
нейтральные

молекулы – H2O, NH3, CO,

Лиганды полидентатные :

Лиганды бидантатные:

Слайд 206

Би- и Полидентатные – хелаты (от греческого «клешня краба») Анион порфирина-

Би- и Полидентатные – хелаты (от греческого «клешня краба»)

Анион порфирина-
4-дентатный лиганд
Анион

ЭДTA -
6-дентатный лиганд
Слайд 207

H2N.. N..H2 .. NH2 .. H2N Cu++ Cu .. NH2 ..

H2N..

N..H2

.. NH2

.. H2N

Cu++

Cu

.. NH2

.. H2N

H2N..

N..H2

++

этилендиами

Хелатные комплексы

Слайд 208

Классификация комплексных соединений 1. По заряду внутренней сферы: катионного типа: анионного

Классификация комплексных соединений

1. По заряду внутренней сферы:

катионного типа:
анионного типа:
нейтрального типа:

[Ag(NH3)2]Cl, [Cu(NH3)4]SO4
K4[Fe(CN)6],

K2[HgI4]
[Pt(NH3)2Cl2]

2. По принадлежности к определенному классу соединений:

комплексные кислоты:
комплексные основания:
-комплексные соли:

Н2[SiF6], H[AuCl4] [Ag(NH3)2]OH
K3[Co(NO2)6]

3. По числу атомов комплексообразователя
моноядерные: K3[Fe(CN)6],
полиядерные (мостиковые, кластерные):

Слайд 209

Классификация комплексных соединений Многоядерные комплексы

Классификация комплексных соединений

Многоядерные комплексы

Слайд 210

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 211

R3 R4 N N N Me N R1 R2 R5 R7

R3
R4

N

N

N
Me N

R1 R2

R5

R7

R6

R8

Y

Х

Макроциклические комплексы

а) порфириновые циклы
Хлорофиллы Ме = Mg2+, X и Y нет
Гем-белки
гемоглобин,
миоглобин,
цитохромы,
ферменты
(каталаза,пероксидаза)

Ме

= Fe2+(Fe3+), Х = Н2О,О2,СО,CN-,Y – орг. остаток б) корриновый цикл (отличается несколькими

деталями)

Витамин В12 (фактор роста):
Ме = Со3+, Х = CN-, Y = орг. остаток

Слайд 212

Макроциклические мембраноактивные комплексы Ионофоры – органические полидентатные лиганды, которые обладают избирательной

Макроциклические мембраноактивные комплексы

Ионофоры – органические полидентатные лиганды, которые обладают избирательной способностью

взаимодействовать с теми или иными ионами

антибиотики

Природные ионофоры

валиномицин, нонактин

Слайд 213

Краун-эфиры (СН2СН2О)n - избирательно взаимодействуют со щелочными металлами + H O

Краун-эфиры (СН2СН2О)n - избирательно взаимодействуют со щелочными металлами

+

H O H

Li O

H

H

O

H H

H
O H

Li+

O

O

O

O

[Li(H2O)4]+ [Li+-

краун-4]
Устойчивость комплексов связана с размерами ионов и цикла (для каждого металла – свой краун-эфир)

Li+

Ионофоры, перенося катионы калия через мембрану, например, валиномицин, уменьшают мембранный потенциал и тем самым осуществляют разобщение жизненно необходимых процессов клеточного дыхания. В результате валиномицин и обладает свойствами антибиотика.

Слайд 214

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

Координационного число (к.ч.)
- число связей комплексообразователя и лиганда
К.ч. = числу лигандов,

если лиганд монодентатный, например, H2[CuCl4]
К.ч. ≠ числу лигандов, если лиганд би- или полидентатный, например, [Cu(en)2]2+

Cu

.. NH2

.. H2N

H2N.. N..H2

++

Слайд 215

Связь координационного числа с зарядом комплексообразователя

Связь координационного числа с зарядом комплексообразователя

Слайд 216

sp-гибридизация y x z s x px y z + 180o Гибридизация

sp-гибридизация

y

x

z

s

x

px

y

z

+

180o

Гибридизация

Слайд 217

d 4 5 sp-гибридизация [AgCN2] - Строение комплексного иона Ag0 …4d105s1

d

4

5

sp-гибридизация

[AgCN2] -

Строение комплексного иона

Ag0 …4d105s1 Ag+ …4d105s0

- CN Ag CN -
Геометрия линейная

5s

5p

sp-гибридизация

Слайд 218

y x z s x px sp3-гибридизация y z x PY

y

x

z

s

x

px

sp3-гибридизация
y

z

x

PY

z

y

p

x

z

z

y

109o28’

+

тетраэдр

Слайд 219

d Ni2+ = …3d84s0 3 4 sp3-гибридизация [NiCl4]2- парамагнитный тетраэдрический комплекс Строение комплексного иона

d Ni2+ = …3d84s0

3

4

sp3-гибридизация

[NiCl4]2-
парамагнитный тетраэдрический комплекс

Строение комплексного иона

Слайд 220

[NiCl4]2-

[NiCl4]2-

Слайд 221

+ sp2d-гибридизация квадрат NiX4 2-

+

sp2d-гибридизация

квадрат

NiX4
2-

Слайд 222

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 223

[Ni(CN)4]2-

[Ni(CN)4]2-

Слайд 224

Транс-[Pt(NH3)2Cl2] Цис-[Pt(NH3)2Cl2] Цис-изомер дихлордиамминплатины (II) обладает противоопухолевой активностью и применяется в

Транс-[Pt(NH3)2Cl2]

Цис-[Pt(NH3)2Cl2]

Цис-изомер дихлордиамминплатины
(II) обладает противоопухолевой активностью и применяется в качестве лекарственного средства

при онкологических заболеваниях.
Слайд 225

+ sp3d2-гибридизация Тетрагональная бипирамида

+

sp3d2-гибридизация

Тетрагональная
бипирамида

Слайд 226

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

Fe2+ = …3d64s0

d

3

4

..

..

..

Внешняя sp3d2-гибридизация

[Fe(H2O)6]2+

Пара- магнитный октаэдр

..

..

..

Слайд 227

[Fe(H2O)6]2+ октаэдр

[Fe(H2O)6]2+

октаэдр

Слайд 228

Fe2+ = …3d64s0 d 3 4 Внутренняя sp3d2-гибридизация [Fe(CN)6]4- Диамагнитный октаэдр .. ..

Fe2+ = …3d64s0

d

3

4

Внутренняя sp3d2-гибридизация

[Fe(CN)6]4-
Диамагнитный октаэдр

..

..

Слайд 229

квадрат тетраэдр октаэдр Основные конфигурации комплексов

квадрат

тетраэдр

октаэдр

Основные конфигурации комплексов

Слайд 230

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 231

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 232

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 233

Совмещенные, конкурирующие процессы разных типов AgCl + NH3 [Ag(NH3)2]Cl р-р AgClтв

Совмещенные, конкурирующие процессы разных типов

AgCl + NH3 [Ag(NH3)2]Cl

р-р

AgClтв Ag+ + Cl- р-р

Гетерогенный процесс

Ag+ + NH3 [Ag(NH3)2]+
Процесс

комплексообразования
[Ag(NH3)2]+ Ag+ + 2NH3
Процесс комплексообразования

СН3СООН СН3СОО- +

Н+

Протолитический процесс

4

NH3 + H+ NH +

Слайд 234

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 235

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 236

Гемоглобин

Гемоглобин

Слайд 237

Гемоглобин

Гемоглобин

Слайд 238

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

Гемоглобин

Fe2+

Гем

+

О2

=

ННBO2

+

CО2

=

ННBCO2

Белок-

Fe2+

Гем

С О

Карбаминогемоглобин

Карбоксигемоглобин

2 мг/л СО

60 мин

5 мг/л СО

5 мин


Слайд 239

Гемоглобин Fe2+ + окисли тели Метгемоглоб ин Fe3+ = Белок- Гем

Гемоглобин

Fe2+

+

окисли тели

Метгемоглоб ин
Fe3+

=

Белок- Гем

NO - + 2H+ + 2ē = NO -

+ H O
3 2 2

МетНb(Fe3+ -ОН) + CN- МетНb(Fe3+ -CN) + ОН-

+ NO

NO + HHb HHbNO

Слайд 240

Слайд 241

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 242

Металлолигандный гомеостаз, его нарушение Металлы –токсиканты R-SH + Hg2+ R-S- Hg2+-

Металлолигандный гомеостаз, его нарушение

Металлы –токсиканты
R-SH + Hg2+ R-S- Hg2+- S – R +

2H+
Избыток микроэлементов
Недостаток микроэлементов
Лиганды-токсиканты
«Фальшивые» лиганды

Хелатотерапия

Слайд 243

2 CH COOH NaOOCCH2 CH2COONa HOOCCH 2 N.. CH2CH2N.. + трилон

2

CH COOH

NaOOCCH2 CH2COONa

HOOCCH

2

N.. CH2CH2N..
+

трилон Б

Ca++

+ 2H+

Динатриевая соль этилендиаминотетрауксусной кислоты

CH2COONa

NaOOCCH2

H2C

CH2

O

O

NCH2CH2N
Ca
O O

Слайд 244

Аминокислоты - комплексоны Хелатный эффект 3 6 [Ni(NH ) ]2+ Кнест.

Аминокислоты - комплексоны

Хелатный эффект

3 6

[Ni(NH ) ]2+

Кнест. ≈ 10-8

2+

NH2 NH2
CH2 CH2

CH2

CH2

N..H2

N..H2..

CH2 N..H2

CH2

Ni ..

N..H2

Кнест. ≈ 10-18

Хелатный эффект заклю- чается в большей устойччи- вости хелатных соединений по сравнению с обычными комплексами

Комплексоны – органические полидентатные лиганды, в результате взаимодействия которых с комплексообра- зователями образуются внутрикомплексные (хелатные)

соединения

Слайд 245

Принципы хелатотерапии Металл- токсикант должен связываться с вводимым препаратом более прочно,

Принципы хелатотерапии

Металл- токсикант должен связываться с вводимым препаратом более прочно, чем с биолигандом

в
организме
Кн(МтП) < Кн(МтЛб)
Вводимый препарат не должен
образовывать с биометаллами прочные комплексы, чтобы не разрушать
биокомплексы
Кн(МбЛб) < Кн(МбП)
Слайд 246

Хелатотерапия препятствует отложению холестерина понижает кровяное давление позволяет избежать ангиопластики удаляет

Хелатотерапия

препятствует отложению холестерина
понижает кровяное давление
позволяет избежать ангиопластики
удаляет кальций из холестериновых бляшек
растворяет

тромбы и делает сосуды эластичными
препятствует старению
регулирует минеральный обмен
выводит ионы токсичных металлов при отравлении
применяется при катаракте
применяется в лечении артритов
способствует устранению последствий инсульта
Слайд 247

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 248

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 249

Расчет и определение СПЭ площадь (м2) s → min, σ =

Расчет и определение СПЭ

площадь (м2)
s → min, σ = const
Образование сферических капель
Укрупнение

частиц (коагуляция)
Коалесценция

коэффициент поверхностного натяжения (Дж/м2 , н/м)
σ→ min, s = const
Сорбция, адгезия
Смачивание Эмульгирование

Gs → min, Gs = σ· s

Слайд 250

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.
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.
Большая удельная поверхность органов и тканей
необходима для активного обмена веществ: он происходит лишь в том случае, когда уменьшается СПЭ.
Слайд 251

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

ср

= Кс
Кд

К с.р. << 1

Слайд 252

Адсорбция Физическая: межмолекулярные взаимод-я за счет сил Ван-дер-Ваальса; Е 4 -

Адсорбция

Физическая: межмолекулярные взаимод-я за счет сил Ван-дер-Ваальса; Е 4 - 40

кДж/моль Обратимость, неспецифичность, экзотермичность
Химическая: образование хим. связи Е 40 - 400 кДж/моль
Необратимость, специфичность, локализованность
В организме адсорбция смешанная
Gs уменьшается самопроизвольность
Слайд 253

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

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

Слайд 254

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

ПАВ на границе вода-воздух

σ ×103 н/м
вода
72,5

масляная кислота
26,5

СH3CH2CH2COOH

Гидрофобный хвост

Гидрофильная головка

Начальное состояние
Равновесное состояние

Слайд 255

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

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

Слайд 256

ХРОМАТОГРАФИЯ Физико-химический метод разделения и анализа смесей газов, паров, жидкостей или

ХРОМАТОГРАФИЯ

Физико-химический метод разделения и анализа смесей газов, паров, жидкостей или растворенных

веществ сорбционными методами в динамических условиях.

Основана на различном распределении компонентов смеси между двумя фазами - неподвижной (стационарной) и подвижной.
Цели:
Аналитическая (качественный и количественный анализ)
Препаративная (получение веществ в чистом виде, выделение микропримесей)

Слайд 257

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 258

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 259

Классификация по агрегатному состоянию

Классификация по агрегатному состоянию

Слайд 260

Примеры дисперсных систем

Примеры дисперсных систем

Слайд 261

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

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

Слайд 262

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

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

Гидрофобные
ΔG>0 [ΔS>0, ΔH>0]

Гидрофильные
ΔG < 0 [Δ

S>0, ΔH<0]
Слайд 263

По характеру взаимодействия частиц д.ф.

По характеру взаимодействия частиц д.ф.

Слайд 264

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);
Размер частиц д.ф. 10-7 – 10-9 м (1-100 нм)
(10-6 – 10-9 м)
Наличие стабилизатора ( электролиты, растворы ВМС)
Слайд 265

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

Методы получения золей

10-9 < r < 10-7м

r > 10-7м r < 10-9 м

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 266

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 267

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 268

Диализ

Диализ

Слайд 269

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 270

Современный АИП

Современный АИП

Слайд 271

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 272

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

А Б

А

Б

Слайд 273

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

Электрокинетический потенциал (дзета ξ- потенциал) – между адсорбционным и диффузным слоями ДЭС (граница скольжения)
Значение дзета-потенциала зависит от толщины диффузного слоя, которая зависит от концентрации и заряда противоионов. Чем меньше диф. слой, тем меньше дзета-потенциал

Слайд 274

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 275

Свойства золей 1. Молекулярно-кинетические а) броуновское движение б) диффузия в) осмос

Свойства золей

1. 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 R < 10-9 м

отражение света оптически пусты

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

Слайд 276

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 277

1 – раствор NaCl; 2 – раствор золя; 3 – источник

1 – раствор NaCl; 2 – раствор золя;
3 – источник света; 4

– оптическая линза

Оптические свойства золей
Эффект Тиндаля

Слайд 278

Эффект Тиндаля

Эффект Тиндаля

Слайд 279

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 280

Агрегативная устойчивость Коллоидна я частица Коллоидна я частица 10-9- 10-6м Расклинивающее

Агрегативная устойчивость

Коллоидна
я
частица

Коллоидна
я
частица

10-9-
10-6м

Расклинивающее давление:
Электростатическое отталкивание одноименно заряженных противоионов
Расклинивание за счет упругих свойств

гидратных оболочек
Расклинивание за счет осмотического всасывания молекул растворителя в область скопления противоионов
Слайд 281

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

Агрегация и слипание частиц дисперсной фазы называется коагуляцией.

Коагуляция гидрофобных коллоидов

ξ-потенциал гранул

уменьшается

От 70 до 30 мВ

Уменьшается агрегативная устойчивость

Уменьшается седиментационная устойчивость

Слайд 282

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 283

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

кол эл

пк

С

V +V

= сэл ⋅Vэл

γ = 1/Спк – коагулирующее действие

Слайд 284

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 285

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 286

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

Механизм коагуляции

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

S2-

+ K2S + 2K+

Ag2S
ϕмф

Коагуляция

Слайд 287

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 288

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

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 289

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 290

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 291

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 292

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 293

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 294

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 295

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 296

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 297

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 298

Формы агрегации лиофильных коллоидов

Формы агрегации лиофильных коллоидов

Слайд 299

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

Липосомы – искусственные мембраны

Липосомы – замкнутые липидные бислойные структуры, имеющие водное

содержимое.
Слайд 300

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 301

Использование липосом Модельные системы (включение белков и др.). Средства доставки БАС

Использование липосом
Модельные системы (включение белков и др.).
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 302

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 303

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 304

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

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

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

Слайд 305

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 306

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 307

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

Вода

ПАВ

Слайд 308

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 309

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

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

Электрокинетические

явления

Медицинское применение
Лекарственный электрофорез – метод введения в организм через кожу или слизистые оболочки различных лекарственных препаратов;
Для качественного и количественного определения состава сыворотки крови. Полученные электрофореграммы используют для диагностики заболеваний.
Разделение клеток, белков, аминокислот

Слайд 310

Электрофорез белков плазмы

Электрофорез белков плазмы

Слайд 311

ЭЛЕКТРОФОРЕЗ

ЭЛЕКТРОФОРЕЗ

Слайд 312

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 313

Электроосмос 1 – дисперсная фаза; 2 - перегородка

Электроосмос

1 – дисперсная фаза; 2 - перегородка

Слайд 314

Электрокинетические явления - - + Глина Н2О Н2О Ф. Pейсс (1807)

Электрокинетические явления

- -

+

Глина

Н2О

Н2О

Ф. Pейсс (1807)

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

2xNa+

гранула линия скольжения

Слайд 315

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 316

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 317

Белки Белки выполняют в клетке ряд важнейших функций: 1. Структурная 3.

Белки

Белки выполняют в клетке ряд важнейших функций:

1. Структурная
3. Защитная
5. Сократительная

2. Каталитическая
4. Регуляторная
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 318

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 319

Третичная, четвертичная структура белка

Третичная, четвертичная структура белка

Слайд 320

Структуры белков

Структуры белков

Слайд 321

Белки глобулярные, фибриллярные

Белки глобулярные, фибриллярные

Слайд 322

Слайд 323

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 324

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

O

(ϕ° +0,4В и >
OH

Слайд 325

Кислотно-основные свойства 1. КО-свойства зависят от состава белков: R -COOH R

Кислотно-основные свойства

1. КО-свойства зависят от состава белков:

R -COOH R - COOH

R – СООН

NH2
нейтральный

COOH NH2 NH2 NH2
кислый основный

2. КО-свойства зависят от характера среды

рН = 7 рН < 7
Нейтральная Кислая

рН > 7
Щелочная

Слайд 326

R-COOH OH- NH 2 0 рН = рI 0 + H2O

R-COOH

OH-

NH

2

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 327

3 + HN-R-COO▬ OH- 3 NH + 0 рН = рI

3

+ HN-R-COO▬

OH-

3

NH +

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

3

NH +

2HN- R- COO─

3

NH +

Анион основание

Катион кислота

рН > рI

рН < рI

Слайд 328

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

3

NH +

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 329

Изоэлектрические точки различных белков Белок Казеин Желатин Альбумин яйца Гемоглобин Глобулин

Изоэлектрические точки
различных белков

Белок
Казеин
Желатин
Альбумин яйца
Гемоглобин
Глобулин

ИЭТ
4,6
4,7
4,8
6,8
5,4

Слайд 330

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 331

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 332

Набухание m − m α = 0 m0 α = V

Набухание

m − m

α = 0
m0

α = V − Vo
Vo

студень

Ƭ

m

mo

Ограниченное
набухание

Неограниченное набухание

раствор

Слайд 333

Факторы, влияющие на НАБУХАНИЕ 1. Природа полимера, его лиофильность Природа растворителя

Факторы, влияющие на НАБУХАНИЕ

1. Природа полимера, его лиофильность

Природа растворителя
«Подобное в подобном»
Электролиты
SO42─ < F─ <

CH3COO─ < Cl─ < Br─ < CNS─

Набухание

набухание

поляризуемость увеличивается

Степень гидатации анионов уменьшается

Слайд 334

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 335

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 336

Биологическая роль набухания 1. Пищеварение Сокращение мышц Образование опухоли Давление набухания

Биологическая роль набухания

1. Пищеварение

Сокращение мышц
Образование опухоли
Давление набухания (непроваренные бобовые)
Кулинарная обработка пищи
Прорастание зерен,

набухание почек

Набухание клеток

Физиологическое

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

Слайд 337

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 338

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 339

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 340

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 341

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

Вязкость растворов ВМС (аномальная)

Вязкость растворов ВМС всегда выше вязкости
растворов НМС

Цепи макромолекул

прошивают слои жид кости
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
3. ММ > → η ↑; С↑ →η↑;
t влияет в зависимости от структуры; с
рН = pI → η = min.
Слайд 342

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

Пристеноч ная плазма
Вязкость крови имеет диагностическое
значение, для гемодинамики.
Чем больше вязкость крови, тем быстрее ослабевает пульсовая волна.

Слайд 343

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

Осмотическое давление
ВМС – макромолекулы, гибкие цепи, конформационные изменения

Кинетический элемент – сегмент

макромолекулы

Уравнение Галлера

M

осм

Р = RTC + βC 2

Слайд 344

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 345

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

Отек и

Слайд 346

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 347

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

Мембранное равновесие Доннана

Клетка

Наружный р-р

─

─

─ +

+

+

+

+

+

─

─
─

Росмвнутр = Росм нар.

4(+) ⋅1(-) = 2(+) ⋅

2(-)

Росмвнутр >Росм нар.

тургор

φм

Слайд 348

Уравнение Доннана c 2 (нар) i i i с (нар) + 2с (внутр) x = i

Уравнение Доннана

c 2 (нар)

i i

i

с (нар) + 2с (внутр)

x = i

Слайд 349

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 350

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 351

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 352

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 353

Свойства студней и гелей

Свойства студней и гелей

Слайд 354

Свойства студней и гелей Кольца Лизеганга Синерезис Тиксотропия Золь Гель Механическое воздействие

Свойства студней и гелей

Кольца Лизеганга

Синерезис

Тиксотропия

Золь

Гель

Механическое воздействие

Слайд 355

Биогенные элементы Комплексные соединения

Биогенные элементы Комплексные соединения

Слайд 356

Бионеорганическая химия – это химия ионов биометаллов и их биокомплексов Макроэлементы

Бионеорганическая химия – это химия ионов биометаллов и их биокомплексов

Макроэлементы (ω

> 0,01%): С, H, O, N, S, P

Na+ , , ,

K+ Mg2+ Ca2+

В организме:

aq aq aq aq
60 г 180 г 140 г 1000 г

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

Ультрамикроэлементы

Биогенные элементы
(необходимые для жизни)
Макроэлементы Микроэлементы

Слайд 357

Слайд 358

aq aq , , aq , aq , Микроэлементы - организаторы

aq

aq

, ,

aq

,

aq

,

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

aq

,

Fe3+

aq

,

Co3+

aq

aq

, Cu+ ,

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 359

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

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

Микроэлементы
Металлы жизни: Na, K, Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, Mn, Mo, Co
Электролиты Ионы простые: Na+, Cl-
Ионы сложные: HPO4 , CO3
2- 2-
Слайд 360

Токсичные металлы R-SH + Ag+ 2R-SH + Hg2+ 2R-SH + Hg22+

Токсичные металлы

R-SH + Ag+ 2R-SH + Hg2+
2R-SH + Hg22+

R-SAg + H+ (R-S)2Hg + 2H+
(R-S)2Hg + Hg↓ + 2H+

Li, Be, Sr, Ba, Cd, Hg,

Pb…
Токсичность Сd, Hg, Ag, Au, Pb обусловлена в основном
ингибированием тиоловых групп в белках и ферментах

Антидоты
при отравлении солями Hg+2
унитиол, D-пеницилламин,
2,3-димеркаптоянтарная кислота и др.

Слайд 361

Слайд 362

Строение атома

Строение атома

Слайд 363

n = 1 n = 4 n = 3 n =

n = 1

n = 4
n = 3

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 364

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

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 365

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 366

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 367

КВАНТОВЫЙ «ПАСПОРТ» ЭЛЕКТРОНА n = 3 Значения числа ml 0 -1

КВАНТОВЫЙ «ПАСПОРТ» ЭЛЕКТРОНА

n = 3

Значения
числа ml

0

-1 0 +1 -2 -1 0 +1 +2

l = 0s

l = 1p

l =

2 d

КВАНТОВАЯ «СЕТКА» АТОМА

s p

d

1
n 2
3

Слайд 368

s-орбиталь l = 0, m = 0

s-орбиталь

l = 0, m = 0

Слайд 369

p-орбитали x px y z x py y z x pz

p-орбитали

x

px

y

z

x

py

y

z

x

pz

z

y

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

Слайд 370

p-орбитали

p-орбитали

Слайд 371

d-орбитали l = 2, m = -2,-1,0,+1,+2

d-орбитали

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

Слайд 372

dxy-орбиталь

dxy-орбиталь

Слайд 373

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 374

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 375

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 376

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.

- Предыдущая
Ночной аудитор
Следующая -
Адыгейский республиканский центр оценки профессионального мастерства и квалификации педагогов

Похожие презентации

Положение металлов в ПС, особенности строения их атомов, физические свойства
Упражнения по теме скорость химической реакции
Неорганические вещества. Минеральные соли и кислоты
Атом тұрақтылығының шарттары
Синтез непредельных производных и сополимеров хитозана для разработки фоточувствительных композиций на основе биополимеров
Гидроксид магния. Mg(OH)2
Александр Михайлович БУТЛЕРОВ Презентация учителя химии школы №122 Центрального р-на Санкт-Петербурга Поспеловой Светланы Ви
Биохимические аспекты рационального питания
Амфотерные оксиды и гидроксиды
Именные реакции в органической химии
Презентация по Химии "Солі в природі" - скачать смотреть бесплатно
Алкендер – қаныпаған көмірсутектер. Алынуы, химиялық қасиеттері және қолданылуы
Органические и неорганические вещества
Получение этилена и опыты с ним. (Практическая работа 2)
Алкалоиды
Сполуки фосфору
Химическая связь
Алюминий - презентация скачать
Растворы неэлектролитов. Закон Вант- Гоффа и Рауля. Растворы электролитов. Теория электронной диссоциации
Основы электрохимии
Семь чудес света и роль металлов в их создании
Задачи на смеси (задание № 33)
Презентация по Химии "Углеводы или сахариды" - скачать смотреть
Выполнил ученик 11-б класса МОУ СОШ №41 Гандилян Армен Руководитель: Изместьева Н.Д. Красноярск 2005
Физико-химический метод очистки сточных вод
Состав раствора количественно характеризуется величинами концентраций
Алюминий и его соединения
Углеводы. Моносахариды и их производные. (Лекция 5)
Вы можете прислать нам Вашу презентацию и мы опубликуем ее на сайте.
Обратная связь
Для правообладателей
Email: Нажмите что бы посмотреть