Биологические функции углеводов

Билет

1) Термодинамика – это наука, изучающая взаимные превращения различных видов энергии, связанные с переходом энергии в форме теплоты и работы.

Раздел этой науки, изучающий хим. Реакции, фазовые переходы, растворение, испарение, адсорбцию, взаимосвязь химической и других видов энергии, а также переход энергии от одной части системы к другой в различных химических процессах называется химической термодинамикой. Обмен веществ(метаболизм) происходящий в живом организме, включающий громадное количество непрерывно протекающих и взаимосвязанных реакций, также неразделим с соответствующим ему процессом обмена энергии. Совокупность процессов, приводящих к накоплению веществ в организме называется ассимиляцией(анаболизмом). Параллельно ему и неразрывно с ним протекает противоположный ему процесс диссимиляции или катаболизма, сводящийся к деструктурированию сложных хим.соединений и выделению энергии. Превращение энергии, происходящие в живых организмах, обусловленные протеканием как анаболических, так и катаболических процессов, является предметом биоэнергетики.

Термодинамическая система (ТД система) – любая избранная совокупность веществ, отделенная от внешней среды определенной поверхностью раздела. Часть объектов природы, не входящих в систему, называются средой. Состояние и свойства системы определяются термодинамическими параметрами, к которым относятся температура (t), давление (р), объем (V), концентрация (с).

В зависимости от характера взаимодействия с окружающей средой, ТД системы делятся на следующие виды:

1. Изолированные системы – системы, которые не обмениваются с окружающей средой ни массой, ни энергией. (Dm=0, DЕ=0). Пример: термос.

2. Закрытые системы - обмениваются с окружающей средой только энергией. Для них Dm=0, а DЕ¹ 0. Пример: запаянная ампула с лекарством.

3. Открытые системы. Обмениваются с окружающей средой и m, и Е. Для них Dm¹ 0, DЕ¹ 0. Пример: живой организм.

Фаза – это часть системы с одинаковыми физическими и химическими свойствами, отделенная от других частей границей раздела, при переходе через которую свойства резко меняются. В зависимости от фазового состояния различают:

1. Гомогенные системы. Это системы, в которых все компоненты находятся в одной фазе, и в них отсутствуют границы раздела. Пример: раствор глюкозы.

2. Гетерогенные системы. Они состоят из нескольких фаз, отделенных границей раздела. Пример: эритроциты – плазма крови.

Изохорный процесс – постоянство объема

Изобарный процесс – постоянство давления

Первый закон термодинамики: теплота, подведенная к системе расходуется только на увеличение внутренней энергии системы и на совершение ею работы против внешних сил. нуклеофильные центры. Q=del’ta U+A

Внутренняя энергия(U) – энергии, все кроме кинетической ( перемещение всей системы в целом), и потенциальная ( взаимодействие системы с внешними силами).

Энтальпия(H) – это часть внутренней энергии системы, которая может совершить полезную работу. H=U+pV

Закон Гесса: тепловой эффект реакции зависит только от природы и состояния исходных веществ, и не зависит от пути, по которому реакция протекает. 1-е следствие: тепловой эффект реакции равен сумме теплот образования продуктов реакции минус сумма теплот образования исходных веществ. 2-е следствие – теплота образования органического соединения равна разности между теплотой сгорания простых веществ, из которых оно может быть получено и теплотой сгорания самого соединения. Уравнения химических реакций, в которых помимо формул исходных веществ и продуктов реакции указаны также отвечающие этим реакциям тепловые эффекты( изменение энтальпии) наз. термохимическими уравнениями.

 

2)Огромное количество органических соединений, которых в настоящее время насчитывается около 7 млн, классифицируют с цчетом строения углеродной цепи присутствующих в молекуле функциональных групп. В зависимости от строения углеродной цепи органические соединения делят на ациклические и циклические. Ациклические – соединения с открытой(незамкнутой) углеродной цепью. Их простейшие представители – алифатические углеводороды. Алифатические углеводороды – соединения, содержащие только атомы углерода и водорода, они могут быть насыщенными( алканы) и ненасыщенными( алкены, алкины, алкадиены). Циклические – соединения с замкнутой цепью. В зависимости от природы атомов различают карбоциклические и гетероциклические. Карбоциклические – содержат только атомы углерода и делятся на алифатические циклические и ароматические. Простейший представитель алициклических – циклопропан, ароматических – бензол. Гетероциклические – содержат в цикле кроме атом углерода, один или несколько атомов других элементов – гетероатомов.

Функциональная группа – атом или группа атомов, определяющих принадлежность соединения к определенному классу и ответственная за его химические свойства.

Органический радикал – остаток молекулы, из которой удалены один или несколько атомов водорода, при этом остаются свободными один или несколько валентностей. Углеводороды обладают наиболее простым составом среди органических соединений. Реакционная способность углеводородов зависит от степени их насыщенности. Для насыщенных углеводородов характерны реакции – радикального замещения, насыщенных – электрофильного присоединения, ароматических – электрофильного замещения.

В насыщенных углеводородах алифатического(алканах) и алициклических( циклоалканах) рядов имеются только sp3 – гибридизованные атомы углерода. Для этих соединений характерны неполярные C-C и практически неполярные C-H сигма связи? Обладающие достаточной прочностью и не склонные к гетеролитическому разрыву. В результате, насыщенные углеводороды инертны в большинстве гетеролитических реакций. Возможными для них остаются радикальные процессы, в которых участвуют обладающие высокой энергией радикальные частицы. Галогенирование – реакция радикального замещения, лежащая в основе одного из способов получения галогенопроизводных углеводородов. Процесс протекает по свободнорадикальному механизму. Инициирование – рост цепи – обрыв цепи.

Молекула кислорода представляет собой бирадикал и может реагировать с соединениями, содержащими C-H связи, по радикальному механизму с образованием гидропероксидов или продуктов их дальнейших превращений.

 

1) Первый закон позволяет количественно оценить энергетические характеристики химических процессов, но он не может ответить на вопрос: возможен или не возможен тот или иной процесс, и в каком направлении он будет протекать? На этот вопрос отвечает

второй закон термодинамики, который утверждает, что все природные и технологические процессы самопроизвольно могут протекать только в одном направлении, стремясь к состоянию равновесия.

Пр.: а) теплота передается от горячего к холодному; б) растворенные вещества равномерно распределяются по всему объему раствора.

1. Теплота не может сама собой передаваться от холодного тела к горячему, не оставляя изменения в окружающей среде.

2. Различные виды энергии стремятся перейти в теплоту, а теплота в свою очередь стремиться рассеивается, т.е. теплоту невозможно полностью превратить в полезную работу.

Термодинамические процессы могут быть обратимыми и необратимыми:

Обратимые – процессы, при которых возвращение системы в первоначальное состояние не требует затраты энергии извне и связанных с этим изменений в окружающей среде. При обратимом осуществлении процесса не происходит рассеяния энергии в виде теплоты. Если этот обратимый процесс осуществляется в изолированной системе, то он не сопровождается каким-либо изменением энтропии.

Необратимые – процессы, при которых возвращение системы в исходное состояние возможно лишь при условии затрат внешней энергии, что влечет за собой определенные изменения в окружающей среде.

Энтропия(S) - мера неупорядоченности системы.

Ростом энтропии сопровождаются такие самопроизвольные процессы, как испарение жидкости, таяние льда, растворение веществ в растворителях, т.е. процессы, которые приводят к увеличению беспорядка в системе.

Снижением энтропии сопровождаются кристаллизация веществ, реакции полимеризации, поликонденсации, т.е. процессы, которые приводят к увеличению упорядоченности в системе.

Энергия Гиббса. (G).

1. Энергия Гиббса – это часть потенциальной энергии реагирующих веществ, которая может быть использована для осуществления полезной работы. Del’ta G=del’ta H-T*del’ta S

Энтальпийный фактор.

Определяет стремление системы снизить свою энергию за счет образования сложных частиц из более простых, при этом совершается полезная работа.

Энтропийный фактор.

Определяет стремление системы к хаотичному, неупорядоченному состоянию, за счет распада сложных частиц на более простые и распределению их по всему объему системы.

Величина DG служит критерием возможности самопроизвольного протекания процессов.

Процесс протекает самопроизвольно, если DG< 0.

При DG> 0, процесс самопроизвольно не протекает.

Если DG=0, то в системе установилось состояние равновесия.

Живой организм представляет собой типично открытую систему непрерывно обменивающуюся с окружающей средой и веществом и энергией. Все биохимические процессы, происходящие в клетках живых организмов, протекают в условиях постоянства температуры и давления. Человеческий организм – как и любой живой организм – открытая термодинамическая система. Основной источник энергии для него – химическая энергия, заключенная в пищевых продуктах.

Процессы, при которых в условиях p=const и T=const – энергия Гиббса, а при V=const, T=const - энергии Гельмгольца убывают – называют экзэргоническими, а процессы, при которых эти величины возрастают - эндэргоническими.

Состояние химического равновесия характеризуется законом действующих масс, который утверждает, что для реакции общего вида: a моль вещества A + b моль вещества B = c моль вещества C + d моль вещества D, в состоянии химического равновесия при постоянстве внешних условий, отношение произведения концентраций продуктов на произведение концентраций реагентов, взятых с учетом стехиометрического количества, есть величина постоянная и называется константой химического равновесия (К_С);

К_С=([C^c][D^d])/([A^a][B^b])

Константа равновесия зависит от температуры и природы реагирующих веществ, не зависит от концентрации.

То, или иное поведение равновесной системы, направление сдвигов, происходящих в ней под влиянием изменения разных факторов может быть предсказано на основе принципа Ле-Шателье – Брауна: если на систему, находящуюся в истинном термодинамическом равновесии, воздействовать извне, изменяя при этом одно из условий, определяющих положение равновесия (t, p, C ), то в системе развиваются процессы, смещающие равновесие в том направлении при котором эффект произведенного воздействия будет ослаблен.

 

2)Ненасыщенные углеводороды - алкены, циклоалкены, алкадиены и алкины – проявляют способность к реакциям присоединения, так как содержат двойные или тройные связи. Более важной является двойная связь. За счет электронов П-связи в молекулах алкенов имеется область повышенной электронной плотности. Поэтому они представляют собой нуклеофилы, и следовательно, склонны подвергаться атаке электрофильным реагентом. Присоединение к алкенам (гидрирование, галогенирование, гидрогалогенирование, гидратация( в кислой среде)

Правило Марковникова: при присоединений протонных кислот или воды к несимметричным алкенам водород присоединяется к наиболее гидрогенизированному атому углерода двойной связи, т.е. атому углерода, содержащему большее число атомов водорода. Сформулировано в 1869 году.

Сопряженными - называются системы с чередующимися простыми и двойными связями, или системы, в которых у соседнего с двойной связью гетероатома имеется р-орбиталь с неподеленной парой электронов. Для ароматических соединений бензольного ядра, конденсированных и гетероциклических ароматических соединений характерны реакции, не приводящие к нарушению ароматической системы, т.е. реакции замещения. Они не склонны вступать в реакции присоединения или окисления, ведущие к нарушению ароматичности. Реакции электрофильного замещения: Галогенирование(в присутствии FeBr3), нитрование (в присутств H2SO4), сульфирование, алкилирование, ацилирование.

При взаимодействии бензола с электрофилом равновероятна атака любого из шести равноценных атомов углерода ароматического кольца, что всегда приводит к единственному монозамещенному продукту. В случае монозамещенного бензола в общем возможно образование трех изомеров – продуктов орто-, мета, и пара-замещения. По влиянию на реакции электрофильного замещения заместители делятся на две группы:

1) Заместители( ориентанты) 1 рода. К ним относятся алкильные группы, проявляющие +I эффект по отношению к соседнему sp2гибридизованному атому углерода и проявляющие +М эффект группы OH, OR, NH2, также обладающие ЭД характером по отношению к бензольному кольцу. Заместители 1 рода облегчают электрофильное замещение по сравнению с незамещенным бензолом, т.е. являются активирующими, и направляют входящую группу в орто-и пара-положения.

2)заместители 2 рода. К ним относятся группы NH3, NO2, SO3H, CN, CHO, COOH, проявляющие по отношению к к бензольному ядру ЭА характер за счет отрицательных индуктивного или мезомерного эффектов. Заместители 2 рода затрудняют реакции электрофильного замещения по сравнению с незамещенным бензолом, т.е. являются дезактивирующими. Если в более жестких условиях реакция се же проходит, то входящая группа вступает в мета-положение.

 

Билет кинетика хим реак

1)Химическая кинетика изучает механизм и скорость химических превращений.

Скорость химических реакций - это число элементарных взаимодействий, происходяших в единицу времени в единице объема гомогенной системы или на единице поверхности раздела фаз гетерогенной системы. Скорость хим.реакции характеризуют изменением концентрации вещества в системе на единицу времени. Различают среднюю и истинную скорость реакций. Средняя скорость реакции определяется изменением концентрации реагирующего вещества или продукта реакции за любой промежуток времени. Мгновенная или истинная скорость реакции- первая производная изменения концентрации вещества во времени., характеризуется изменением концентрацц\ии за бесконечно малый промежуток времени.

Влияние концентрации вещества на скорость реакции сформулировано в основном постулате химической кинетики законе действующих масс: скорость химических реакций при данной температуре прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степени соответствующих стехиометрических коэффициентов.

В химической кинетике химические реакции классифицируют: по молекулярности, по порядку реакции. Молекулярность химического процесса определяется числом молекул, участвующих в элементарном химическом взаимодействии. По молекулярности различают мономолекулярные и бимолекулярные.

Порядок реакции определяется кинетическим уравнением и равен сумме показателей степеней при концентрациях этих уравнений.

Реакции нулевого порядка, которые характеризуются постоянной скоростью и отвечают уравнению вида n=k, где скорость реакции не зависит от концентрации веществ.

реакции первого порядка, которые характеризуются уравнением n=kCa. Это может быть в случае мономолекулярных реакций или на конечных стадиях биохимических процессов.

реакции второго порядка, характеризующиеся уравнением вида n=kCaCb. Это справедливо для реакций соединения, обмена, в случае примерного равенства концентраций реагирующих веществ.

Правило Вант-Гоффа(1884): при повышении температуры на 10 градусов скорость гомогенной химической реакции увеличивается в 2-4 раза ( в среднем в 3 раза).

V_t2=V_t1·g^((t₂-t₁)/10), где:

g - температурный коэффициент Вант–Гоффа, показывающий, во сколько раз изменится скорость реакции при увеличении температуры на 10°С (2-4).

Для некоторых биохимических процессов (денатурация белков) температурный коэффициент по значению выше (7-8), что означает сверхчувствительность процессов к изменениям температуры.

Температурные границы жизни лежат в пределах от 10 до 50°С. Это обусловлено денатурационными изменениями в белковых молекулах и инактивацией ферментов.

Катализ – это изменение скорости реакции в присутствии особых веществ – катализаторов, участвующих в процессе, но остающихся к концу реакции химически неизменёнными.

Действие катализатора основано на образовании между ними и реагирующими веществами комплекса с пониженным уровнем энергии активации в случае положительного катализа или повышенным уровнем энергии активации в случае отрицательного катализа.

По механизму действия различают катализы:

· Гомогенный - Если катализатор находится в той же фазе, что и реагирующие вещества, то такой катализ называется гомогенным.

· Гетерогенный - Если катализатор и реагирующие вещества находятся в разных фазах, то такой катализ называется гетерогенным.

· ферментативный

 

2) Катализ.

Ферменты – это биологические катализаторы - вещества белковой природы, вырабатываемые клетками живого организма. Первое научное представление о ферментах в 1814 году дал русский учёный Кирхгофф. Первым выделил фермент (уреазу) в чистом виде в 1926 американский учёный Самнер.

Ферментативный катализ имеет ряд особенностей:

высокая каталитическая активность. Молекулярная активность фермента определяется числом молекул субстрата, превращённых одной молекулой фермента за 1 секунду. Для пепсина =20, для амилазы =300, для каталазы =100 000;

очень высокая скорость реакции. Она в 10⁶–10¹² раз выше чем скорость аналогичных неферментативных реакций;

ферментативный катализ осуществляется в мягких условиях;

ферменты обладают высокой специфичностью.

Механизм действия ферментов подобен действию других катализаторов. Ферменты образуют с субстратом фермент-субстратные комплексы пониженного уровня энергии:

Каталитическая активность фермента определяется его активным центром – уникальной пространственной комбинацией аминокислотных остатков в белковой части фермента. Взаимодействие молекулы субстрата с активным центром фермента происходит с образованием электростатических, гидрофобных и водородных связей.

Классическое правило ферментативного катализа предложил в конце 19 века американский ученый Фишер: субстрат должен подходить к своему ферменту как ключ к замку, т.е. химические группировки субстрата должны в пространстве точно соответствовать очертаниям активного центра фермента.

Кинетика ферментативного катализа изучалась Михаэлисом и Ментом, которые в 1913 году установили зависимости между скоростью ферментативных процессов и концентрациями энзима и субстрата:

Зависимость скорости реакции от концентрации субстрата математически характеризуется уравнением Михаэлиса-Мента: V=V_max·(C_s/(K+C_s)). При больших концентрациях субстрата скорость реакции постоянна и определяется уравнением нулевого порядка: V=k. В этом случае под К понимаем максимальную скорость реакции: V=V_max. Это выполняется при концентрации субстрата значительно больших константы Михаэлиса – К, зависящей от природы реагирующих частиц; она равна половине максимальной скорости реакции: K=V_max/2.

При низких концентрациях субстрата скорость реакции соответствует первому порядку и уравнение имеет вид V=K·C_s. Это справедливо при концентрациях субстрата значительно меньших константы Михаэлиса.

В настоящее время известно более 2000 ферментов, в т.ч. 150 в чистом виде. А учение о ферментах выделено в самостоятельную науку – энзимологию.

Медицинская энзимология включает:

энзимодиагностику, т.е. исследование ферментов с целью диагностики;

энзимотерапию, т.е. применение ферментов в лечебных целях;

использование ферментов для изучения патогенеза ряда заболеваний.

Особым случаем катализа является автокатализ, сущность которого заключается в том, что некоторые реакции ускоряются по мере накопления продуктов реакции, являющихся для них катализаторами. Впервые это явление было обнаружено Н.А. Меншуткиным в 1882г.

Соединения алифатического ряда, содержащие одну или несколько гидрокисльных групп, называются спиртами. В зависимости от числа гидрокисльных групп спирт бывают одно-, двух-, трехатомные и т.д. В зависимости от строения углеводородного радикала спирты могут быть первичными, вторичными и третичными. Спирты имеют аномально высокие температуры кипения. За счет образования водородных связей с молекулами воды спирты хорошо в ней расторимы. Неподеленная пара электронов атома кислорода обусловливает слабые основные свойства спиртов и они образуют оксониевые соли с сильными минеральными кислотами. Связь С-О в спиртах полярная и способна к гетеролитическому разрыву. В ходе реакции нуклеофильного замещения атакующий реагент (нуклеофил) отдает субстрату свою пару электронов, за счет которой образуется связь между атомами углерода субстрата и нуклеофилом, а уходящая группа (нуклеофуг) отщепляется со своей парой электронов. Данный процесс можно рассматривать также как алкилирование.

 

Билет учение о растворах

1) Раствор – это физико-химическая система, состоящая из двух или большего числа веществ и имеющая переменный состав в некотором интервале соотношения компонентов.

Велика роль растворов в процессах жизнедеятельности. Кровь, лимфа, желудочный сок, кишечный сок и другие биологические жидкости являются растворами. В жидких средах организма поддерживается постоянство pH, концентрации солей, органических веществ. Такое постоянство называется концентрационным гомеостазом.

Растворы классифицируются по следующим признакам:

I. По агрегатному состоянию они делятся:

жидкие растворы (кровь, желудочный сок, растворы кислот, солей, щелочей);

газообразные растворы (воздух, наркозные смеси);

твердые растворы (сплавы различных металлов).

II. По размеру частиц растворенного вещества:

истинные растворы с размерами частиц меньше 10^-9 м;

коллоидные растворы и растворы ВМС с размерами частиц от 10^-9 до 10^-7 м.

Истинные растворы и растворы ВМС гомогенны и термодинамически устойчивы. Коллоидные растворы микрогетерогенны и термодинамически неустойчивы.

III. По молярной массе растворенного вещества:

растворы НМС – веществ с молярной массой Mr < 5000 г/моль;

растворы ВМС – веществ с молярной массой Mr > 5000 г/моль.

IV. По наличию или отсутствию электролитической диссоциации:

Растворы электролитов (растворы многих неорганических соединений – кислот, солей, щелочей). Их электропроводимость больше электропроводимости чистого растворителя.

Растворы неэлектролитов – растворы многих органических соединений. Их электропроводимость мало отличается от электропроводимости чистого растворителя.

Растворы амфолитов, т.е. веществ, которые диссоциируют как по кислотному, так и по основному типу (напр., a-аминокислоты).

Растворимость веществ – это способность веществ растворяться в том или ином растворителе.

Количественно растворимость веществ характеризуют коэффициентом растворимости, который показывает, сколько грамм вещества растворяется при данной температуре в 100 граммах растворителя с образованием насыщенного раствора.

Насыщенным называется раствор, находящийся в динамическом равновесии с избытком растворенного вещества.

Растворение газов в жидкостях сопровождается уменьшением объема газов (DV> 0), поэтому в соответствии с принципом Ле-Шателье увеличение давления будет способствовать росту растворимости газов в жидкостях. Малорастворимые газы подчиняются закону Генри, открытому в 1803г.: Количество газа, растворенное при данной температуре в определенном объеме жидкости при равновесии прямопропорционально давлению газа над раствором.

Выдающийся русский ученый Иван Михайлович Сеченов изучал растворимость газов в физиологических жидкостях и солевых растворах. В 1859 г. Сеченов установил, что: Растворимость газов в растворах электролитов меньше, чем в чистых растворителях.

При растворении в жидкости смеси газов при постоянной температуре растворимость каждого из компонентов газовой смеси пропорциональна парциальному давлению компонента над жидкостью и не зависит от общего давления газовой смеси и индивидуальности других компонентов. Это закон Дальтона. Знание законов Генри и Дальтона позволяет анализировать газообмен в организме, протекающий в основном в легких. В условиях высокогорья возникает т.н. горная болезнь вследствие кислородной недостаточности (гипоксии), т.к. на больших высотах в воздухе уменьшается парциальное давление кислорода, вместе с этим уменьшается его содержание в крови.

Во втором случае возможна кессонная болезнь (встречается у водолазов). На глубине около 40 м резко возрастает общее давление. Оно становится близким к 400 кПа (»4 атмосферы). Растворимость газов в крови при этом значительно увеличивается. Растворимость азота в соответствии с законом Генри повышается в 4 раза. При быстром подъеме водолаза с глубины растворенные газы выделяются в кровь, т.к. их растворимость уменьшается. Выделяясь в просвет кровеносных сосудов в виде пузырьков, газы вызывают эмболию, т.е. закупорку кровеносных сосудов. Эмболия сопровождается сильными болями, головокружением, и может привести к гибели организма. Для лечения кессонной болезни больных помещают в барокамеры, где создается повышенное давление. При этом газы вновь растворяются в крови. Затем в течение нескольких суток давление в барокамере медленно снижают. Избыток газов при этом легко удаляется из организма через легкие.

электролиты - это вещества, растворы которых обладают электропроводностью.

Для оценки концентрационных эффектов в растворах электролитов в 1907г. американский ученый Льюис ввел представление об активности ионов a(x).

Активная концентрация - a(x) - эффективная концентрация ионов в растворе с учетом сил межионного взаимодействия.

Суммарное влияние ионов друг на друга оценивается с помощью

ионной силы раствора (J), которая равна полусумме произведения моляльности каждого иона на квадрат его заряда:

Для большинства биологических жидкостей ионная сила имеет значение 0, 15 моль кг^-1. Эта величина объясняется присутствием в биологических средах ионов, образующихся при диссоциации таких солей, как NaCl, KCl, CaCl₂, MgCl₂, NaHCO₃ и др., поэтому вводимые в организм растворы должны иметь определенную концентрацию с тем, чтобы их ионная сила была равна 0, 15 моль кг^-1. Такие растворы называются физиологическими. На основе NaCl готовят физиологический раствор, применяемый внутривенно для регуляции давления и поддержания ритма сердечной мышцы предварительно устанавливая его концентрацию, Поэтому физиологический раствор NaCl, используемый в медицинской практике, должен иметь концентрацию в интервале значений 0, 8-0, 9%

Диффузия – самопроизвольный процесс выравнивания концентрации растворенного вещества в растворе.Она обусловлена тепловым движением частиц растворенного вещества и расторителя.

Осмос – это проникновение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану из растворителя в раствор (или из раствора с низкой концентрацией в раствор с высокой концентрацией)

Развившееся в результате осмоса избыточное гидростатическое давление, измеряемое столбом раствора высотой Н при котором устанавливается осмотическое равновесие, называют осмотическим давлением.

Закон Вант-Гоффа: осмотичесое давление разбавленных растворов неэлектролитов прямо пропорционально молярной концентрации, коэффициенту пропорциональности т абсолютной температуре.

Осмос имеет большое значение для растительных и животных организмов, способствуя достаточному оводнению клеток и межклеточных структур. Придает своеобразную упругость клеток, способствуя тем самым поддержанию эластичности тканей.

Закон Рауля: del’ta p=K*x

Следствиями закона являются два свойства растворов: температура замерзания растворов ниже, а температура кипения их (если растворенное вещество нелетуче) выше, чем у чистых растворителей, причем повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания растворов неэлектролитов прямо пропорциональны их моляльной концентрации.

Электропроводность является особым свойством растворов электролитов.

Коэффициент Вант –Гоффа(i) - показывает во сколько раз истинная концентрация кинетически активных частиц и, следовательно, осмотическое давление, понижение температуры замерзания в растворе электролита больше, чем в растворе неэлектролита.

Растворы с осмотическим давлением, равным осмотическому давлению раствора, взятого за стандарт, называются изотоническими. Растворы с осмотическим давлением более высоким чем в стандарте, называются – гипертоническими, с меньшим давлением – гипотоническими.

Помещая животные или растительные клетки в дистиллированную воду, можно наблюдать перемещение воды внутрь клеток, что ведет к их набуханию, а затем к разрыву оболочек и вытеканию клеточного содержимого Подобное разрушение клеток путем разрыва их оболочек называется - лизисом, а в случае гемоглобина – гемолизом. В крепких растворах солей отмечается, наоборот, сморщивание клеток (плазмолиз). Обусловленное потерей воды, перемещающейся из них в более концентрированный внешний раствор.

 

2) Амины – органические соединения, содержащие в своем составе аминогруппу. С одной стороны амины можно рассматривать как производные аммиака в котором один или несколько атомов водорода замещены на органические радикалы. В зависимости от числа замещенных атомов водорода различают первичные, вторичные, третичные амины. Следует обратить внимание на иное использование этих понятий, они обозначают число атомов углерода, с которыми непосредственно связан атом азота. В зависимости от природы органических радикалов амины могут относиться к алифатическому, ароматическому или гетероциклическому ряду, а также быть смешанными. За счет наличия неподеленной пары электронов у атома азота все амины являются слабыми основаниями. Аммиак и амины участвуют в реакциях нуклеофильного замещения как нуклеофилы. Так при действии избытка аммиака алкилгалогениды превращаются в первичные амины. При избытке алкилгалогенида образовавшийся на первой стадии первичный амин превращается затем во вторичный и далее третичный амины, и, наконец, соль тетраалкилзамещенного аммония. Все эти реакции могут рассматриваться как реакции алкилирования аммиака и аминов алкилгалгогенидами. Важным превращением первичных аминов является удаление из них молекулы аминогруппы – реакция дезаминирования. В лабораторных условиях для этого используется азотистая кислота в кислой среде. Первичный амин при этом превращается в спирт.

Азосоединения – класс органических соединений, содержащих одну (или больше) аминогрупп. Простейшее – азобензол.

Диазосоединения – общее название органических веществ, содержащих группировку из двух атомов азота, связанную с одним атомом углерода.

 

5 билет 1) Согласно теории ЭД (Аррениуса) при растворении в воде электролиты распадаются на положительно и отрицательно заряженные ионы. Положительно заряженные ионы - катионы( ионы водорода и металлов), отрицательно заряженные – анионы (ионы кислотных остатков и гидрокисид-ионы)

Сильные растворы в водных растворах диссоциируют практически нацело, а слабые только частично, и в растворе устанавливается динамическое равновесие медлу недиссоциированными молекулами и ионами. К сильным эл принадлежат: HNO3, H2SO4, HCLO4, HCL, HBr. KOH, NaOH

К слабым эл относятся большинство кислот, а из важнейших органических: H2CO3, H2S, NH4OH.

Степенью диссоциации электтролита называется отношение числа его молекул распавшихся на ионы К общему числу молекул в ратворе. Константа ЭД характеризует способность данного электролита в среде данного растворителя распадаться на ионы. Степень диссоциации зависит от: природы растворенного вещества или растворителя, температуры, концентрации раствора.

Для оценки концентрационных эффектов в растворах электролитов в 1907 году американский ученый Льюис ввел представление об активности иона. Активная концентрация – эффективная концентрация ионов с учетом сил межионного взаимодействия. Суммарное влияние ионов друг на друга оценивается с помощью ионной силы раствора, которая равна полусумме произведения моляльность каждого иона на квадрат его заряда.

Электролиты играют большую роль в жизнедеятельности организмов, в частности человеческого организма. Наличием электролитов в основном определяется величина осмотического давления физиологических жидкостей. Наличие в физиологических жидкостях электролитов заметно влияет на растворимость белков, аминокислот и других органических соединений. При нормальном состоянии организма содерание эквивалентов катионов в плазме крови составляет в среднем 154 ммоль/л, и приходится в основном на долю магния, натрия, калия и кальция. Среди анионов, общее содержание которых в плазме крови составляет тоже 154ммоль/л, большая доля приходтся на хлорид и гидрокарбонат-ионы. Дефицит электролитов приводит к сгущению крови. Нарушение обмена катионов в организме приводит к адинамии – мышечной слабости, к прекращению или резкому ослаблению двигательной активности. Среди катионов, исключая H, наибольшее значение имеют Na, K, обнаруживаемые практически во всех тканях и жидкостях.

Постоянство концентрации водородных ионов является одной из существенных констант внутренней среды организмов. Так рН крови=7, 36. Смещение реакции среды в кислую сторону – ацидоз, в щелочную – алкалоз. В 1923 году Бренстед и Лоури почти одновременно предложили так называемую протолитическую теорию кислот и оснований. Согласно этой теории кислотой называется вещество, которое в данной реакции может выступать в роли донора протона, а основание – вещество, которое в данной реакции выступает в роли акцептора протона.

К_в=[H⁺]·[OH^-]=К_д[H₂O]=1, 8·10^-16·55, 6=10^-14 (моль·дм^-3)²

Данное выражение называется ионным произведением воды (К_в). Это выражение показывает, что в чистой воде и в растворе любого электролита произведение концентраций Н⁺ и ОН^- есть величина постоянная при постоянной температуре, а сами концентрации являются сопряженными величинами, т.е. уменьшение одной вызывает увеличение другой и наоборот.

Десятичный логарифм молярной концентрации ионов водорода в водном растворе, взятый с обратным знаком называют водородным показателем рН: рН=-lg[H⁺], рН=-lgC(H⁺)

pH+pOH=14 – уравнение ионного произведения воды.

В нейтральной среде концентрация ионов водорода равна концентрации ионов гидроксила, рН=рОН=7. В кислом растворе рН меньше 7 а рОН больше 7, в щелочном рН больше 7, рОН меньше 7.

Колориметрический метод определения рН в основном сводится к подбору ряда индикаторов с различным значением рН, зона перемены окраски которых могла бы охватить значения рН в пределах от 0-14.

 

1234Следующая ⇒

Поделиться: