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, Cm – 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 NO32- | |||
В | Ba(NO2)2 ↔ Ba2+ + 2 NO2- | |||
С | Ba(NO3)2 ↔ Ba2+ + 2 NO3- | |||
D | Ba(NO3)2 ↔ Ba2+ + NO32- | |||
| ||||
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 |