Занятие № 5 Тема: «Растворы. Законы растворимости. Растворы электролитов. Теории кислот и оснований. Коллигативные свойства растворов. Диффузия. Осмос»

1. Актуальность темы:

Учение о растворах представляет для будущих врачей особый интерес, т.к. большинство важнейших биохимических процессов в живых клетках осуществляется в растворах, т.к. многие биологические жидкости являются водными растворами, содержащими различные неорганические ионы и органические вещества. Так, растворами являются плазма крови, спинномозговая жидкость, лимфа, моча, слюна и др. Значительное количество лекарственных веществ используется в виде жидких лекарственных форм (т.е. растворов). Лекарственные вещества эффективны лишь в растворенном состоянии или должны перейти в растворенное состояние в организме.

Большое значение во многих химических и биологических системах имеет явление осмоса. Благодаря осмосу регулируется поступление воды в клетке и клеточные структуры. Упругость клеток, обеспечивающая эластичность тканей и сохранение определённой формы органов, обусловлена осмотическим давлением. Осмотическое давление крови человека при 37°С составляет 760 кПа. Такое же давление создаёт и раствор хлорида натрия с W = 0,9% - изотонический.

2. Цель обучения:

Изучить теоретические основы учения о неэлектролитах и электролитах;рассмотреть коллигативные свойства растворов: диффузию, осмос, осмотическое давление, понижение температуры замерзания, повышение температуры кипения;решать задачи по коллигативным свойствам растворов неэлектролитов и электролитов.

3. Вопросы для обсуждения:

1. Растворы. Вода как растворитель. Аномальные свойства воды.

2. Растворимость. Факторы, влияющие на растворимость. Термодинамические процессы при растворении.

3. Механизм растворения ионных и молекулярных веществ. Сольватация. Гидратация.

4. Растворимость газов в жидкостях. Законы Генри, Сеченова, Дальтона, их биологическое значение.

5. Понятие об электролитах. Электролитный баланс в организме человека. Основные положения теории электролитической диссоциации.

6. Теории кислот и оснований (Аррениуса, Брёнстеда-Лоури, Льюиса).

7. Коллигативные свойства разбавленных растворов. Диффузия.

8. Осмос, осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа для разбавленных растворов электролитов и неэлектролитов. Изотонический коэффициент.

9. Поведение живой клетки в гипо-, гипер-, изотонических растворах (плазмолиз, гемолиз). Осмотическое давление крови, онкотическое давление.

10. Криометрия, эбулиометрия, их применение в медико-биологических исследованиях.

4. Ситуационные задачи:

№ задачи	Текст задания:
1.	Рассчитать осмотическое давление раствора сахарозы при 37С, в котором ёё масса составляет 25,2 г при объёме раствора 200 мл. Определить, является ли этот раствор изотоническим по отношению к крови?
2.	Осмотическое давление крови находится в пределах 740-780 кПа. Рассчитать молярную концентрацию раствора хлорида натрия с массовой долей 0,9%, плотностью 1,01г/см³, предназначенного для введения в организм человека.
3.	При 20 С осмотическое давление раствора в 100 мл которого содержится 6,33 г красящего вещества – гематина равно 243,4 кПа. Определить молярную массу вещества.
4.	Рассчитать при какой температуре должен кристаллизоваться раствор, содержащий в 250 г воды 54 г глюкозы (C₆H₁₂O₆)?
5.	При какой приблизительно температуре будет кристаллизоваться 40% (по массе) раствор этилового спирта в воде?
6.	При какой приблизительно температуре будет кипеть 50% (по массе) раствор сахарозы (С₁₂H₂₂O₁₁)?

№ задачи	Эталоны ответов:
1.	По закону Вант-Гоффа для неэлектролитов. Ответ: Раствор гипертонический.
2.	По закону Вант-Гоффа для электролитов.
3.
4.	По закону Рауля , где K – криоскопическая константа K(H₂O)=1.86, C_m – моляльная концентрация (число молей растворённого вещества в 1000 г растворителя). В пересчёте на 1000г воды масса глюкозы составляет 216г или по формуле Раствор глюкозы замёрзнет при температуре –2.23 С
5.	. В пересчёте на 1000г воды масса этилового спирта составляет 666,6г Моляльная концентрация раствора равна
6.	В пересчёте на 1000г воды масса сахарозы составляет 1000г Эбуллиоскопическая постоянная для воды E(H₂O)=0.52, Раствор сахарозы закипит при t=101.5 С

5. Выполнить тестовые задания (письменно):

1.		При комнатной температуре ограниченно смешиваются:
	А	вода и этанол
	В	вода и уксусная кислота
	С	вода и бензол
	D	бензол и толуол

2.		Растворимость кислорода при одинаковой температуре и парциальном давлении наибольшая в…
	А	дистиллированной воде
	В	морской воде
	С	плазме крови
	D	речной воде

3.		Процесс электролитической диссоциации нитрата бария описывается уравненем:
	А	Ba(NO₃)₂ ↔ Ba⁴⁺ + 2 NO₃^2-
	В	Ba(NO₂)₂ ↔ Ba²⁺ + 2 NO₂^-
	С	Ba(NO₃)₂ ↔ Ba²⁺ + 2 NO₃^-
	D	Ba(NO₃)₂ ↔ Ba²⁺ + NO₃^2-

4.		К сильным электролитам относится:
	А	хлорид серебра
	В	сульфит калия
	С	гидроксид аммония
	D	хлорид натрия

5.		Выбрать неэлектролиты:
	А	С₁₂H₂₂O₁₁
	В	CH₃COOH
	С	NaCl
	D	AgCl

6.		Какая будет молярная концентрация ионов калия К⁺ в 0,1 М растворе K₂SO₄?
	А	2 М
	В	0,2 М
	С	0,1 М
	D	1 M

7.		Константа диссоциации угольной кислоты H₂CO₃ может быть записана как:
	А
	В
	С
	D

8.		Произведение растворимости для Ca₃(PO₄)₂ может быть записано как:
	А
	В
	С
	D

9.		В процессе осмоса:
	А	молекулы растворенного вещества переходят через мембрану из раствора с большей концентрацией в раствор с меньшей концентрацией.
	В	молекулы растворенного вещества переходят через мембрану из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей концентрацией.
	С	молекулы растворителя и растворенного вещества переходят через мембрану в различных направлениях, что не приводит к изменению концентрации растворов по разные стороны мембраны.
	D	молекулы растворителя переходят через мембрану из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей концентрацией.

10.		Одинаковое ли осмотическое давление будут иметь растворы сахарозы, калия хлорида, натрия сульфата одинаковой молярной концентрации при одинаковой температуре?
	А	Одинаковое
	В	Различное
	С	Зависит от атмосферного давления

11.		Для уничтожения бактерий, вызывающих ботулизм, в качестве консерванта используется раствор с высоким содержанием сахара. С чем это связано?
	А	С нарушением подвижности бактерий.
	В	С явлением плазмолиза.
	С	С явлением гемолиза.

12.		Какие электролиты будут иметь одинаковое осмотическое давление при одинаковой температуре и молярной концентрации.
	А	Na₂SO₄ и NaCl
	В	NaCl и KCl
	С	CaCl₂ и KCl

13.		Какое осмотическое давление имеют растворы, которые применяются в медицине как изотонические или кровезаменители?
	А	700 – 800 кПа
	В	200 – 300 кПа
	С	300 – 400 кПа
	D	500 – 600 кПа

14.		Среди водных растворов одинаковых моляльных концентраций наименьшую температуру кипения будет иметь водный раствор:
	А	С₁₂Н₂₂О₁₁
	В	MgSO₄
	С	Na₃PO₄
	D	KСl

15.		Эбуллиоскопия – один из методов определения молярной массы лекарственных веществ. Эбуллиоскопическая постоянная – это:
	А	повышение температуры кипения однопроцентного раствора
	В	понижение температуры замерзания одномолярного раствора
	С	показатель, который характеризует природу растворителя
	D	показатель, который характеризует природу растворенного вещества

16.		Температура кристаллизации раствора
	А	всегда выше, чем температура кристаллизации растворителя
	В	всегда ниже, чем температура кристаллизации растворителя
	С	всегда равна температуре кристаллизации растворителя
	D	зависит от полярности растворителя

17.		При обезвоживании организма происходит:
	А	набухание и разрыв клеток (осмотический шок)
	В	коллапс клеток (плазмолиз)
	С	резкое повышение рН внутриклеточной жидкости
	D	клетки находятся в тургоре

18.		Какое явление произойдет, если клетку поместить в 5%-ный раствор глюкозы?
	А	Плазмолиз
	В	Гемолиз
	С	Лизис
	D	Не произойдет

19.		При лечении гнойных ран в виде компрессов и примочек применяют:
	А	0,05-0,1 % раствор хлорида натрия
	В	0,5-0,8 % раствор хлорида натрия
	С	0,9 % раствор хлорида натрия
	D	3-10% раствор хлорида натрия

20.		Величина изотонического коэффициента при расчете осмотического давления раствора:
	А	сахароза	1)	4
	В	нитрат алюминия	2)	3
	С	фенол	3)	2
	D	сульфат лития	4)	1

6. Решить самостоятельно:

1.	Для внутривенных инъекций используют ампулы, содержащие 10 мл водного раствора хлорида кальция с массовой долей 10%. Рассчитать молярную концентрацию этого раствора. Определить массы воды и хлорида кальция, необходимые для изготовления 500 ампул. Плотность указанного раствора при комнатной температуре – 1,09 г\мл.
2.	При какой минимальной температуре можно хранить водный раствор с массовой долей новокаина 0,25%, применяемый в хирургии для анестезии, чтобы он не замерзал? Молярная масса новокаина равна 272,8 г\моль.
3.	Вычислить осмотическое давление 5% раствора глюкозы. Можно ли данный раствор использовать для внутривенного введения. Ответ пояснить.
4.	В 500 мл раствора содержится 9,2 г глицерина. Определить осмотическое давление данного раствора при 0⁰С. Что произойдет с клеткой, имеющей осмотическое давление 7 атм, при попадании в этот раствор?
5.	Раствор, содержащий 10 г вещества-неэлектролита в 150 г бензола, замерзает при 2,04°С (температура кристаллизации бензола 5,45⁰С). Определить молекулярную массу растворенного вещества.

7. Вспомогательные материалы по самоподготовке.

Таб. 1. Криоскопические и эбуллиоскопические постоянные.

Растворитель	К	Е
CH₃COOH Бензол CS CCl₄ Нафталин Фенол Вода Этанол	3,90 5,12 - 3,88 6,94 7,39 1,86 -	3,07 2,57 2,37 4,95 5,8 3,6 0,516 1,20