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)? |
| 7. | Известно, что соединения бария ядовиты. Однако при рентгеноскопии желудка в пищеварительный тракт человека вводят сульфат бария, не опасаясь отравления организма. Докажите расчетом, что в данном случае не превышается предельно допустимая концентрация катионов бария, равная 4 мг/л. Можно ли сульфат бария заменить карбонатом бария? |
| 8. | Рассчитайте ионную силу 0,15 М растворов хлорида натрия и сульфата меди. |
| № 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
|
| 7. | Рассчитаем растворимость сульфата бария, исходя из значения его ПР. ПРBaSO4 = [Ba2+][SO42-] = 1,1·10-10 S = √ПР = √1,1·10-10 = 1,05·10–5 моль\л или 0,00239 г\л (не привышает 4 мг\л). Чтобы попробовать заменить сульфат бария на карбонат, нужно рассчитать растворимость карбоната бария. ПРBaCO3 = 4,9·10–9, растворимость, соответственно, 7·10–5 моль\л или 0,01491 г\л (превышает 4 мг\л). Заменить нельзя. |
| 8. | I(NaCl) = 1/2(0,15⋅(+12) + 0,15⋅(-12) = 0,15 М; I(CuSO4) = 1/2(0,15⋅(+22) + 0,15⋅(-22) = 0,6 М. |
2. Выполнить тестовые задания (письменно):
|
|
|
| ||||||
| 1. |
| Какой процесс происходит по схеме S-2 ® S+6 и сколько электронов принимают в нем участие? | ||||||
|
| А | восстановление, 8 электронов | ||||||
|
| В | окисление, 6 электронов | ||||||
|
| С | окисление, 8 электронов | ||||||
|
| D | восстановление, 6 электронов | ||||||
|
|
|
| ||||||
| 2. |
| В фармацевтическом анализе в качестве окислителя используют дихромат калия. Какое количество электронов присоединяет дихромат-ион и до какой степени окисления восстанавливается хром в кислой среде? | ||||||
|
| А | 3, +3 | ||||||
|
| В | 8, +2 | ||||||
|
| С | 3, +4 | ||||||
|
| D | 4, +2 | ||||||
|
|
|
| ||||||
| 3. |
| К сильным электролитам относится: | ||||||
|
| А | хлорид серебра | ||||||
|
| В | сульфит калия | ||||||
|
| С | гидроксид аммония | ||||||
|
| D | хлорид натрия | ||||||
|
|
|
| ||||||
| 4. |
| Выбрать неэлектролиты: | ||||||
|
| А | С12H22O11 | ||||||
|
| В | CH3COOH | ||||||
|
| С | NaCl | ||||||
|
| D | AgCl | ||||||
|
|
|
| ||||||
| 5. |
| 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. | ||||||
|
|
|
| ||||||
| 6. |
| 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 | ||||||
|
|
|
| ||||||
| 7. |
| В какие растворы помещены клетки крови на рисунке:
| ||||||
|
| А | гипертонический, гипотонический, изотонический | ||||||
|
| В | гипертонический, изотонический, гипотонический | ||||||
|
| С | изотонический, гипертонический, гипотонический | ||||||
|
|
|
| ||||||
| 8. |
| 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. | ||||||
|
|
|
| ||||||
| 9. |
| 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 | ||||||
|
|
|
| ||||||
| 10. |
| 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 | ||||||
|
|
|
| ||||||
| 11. |
| Среди водных растворов одинаковых моляльных концентраций наименьшую температуру кипения будет иметь водный раствор: | ||||||
|
| А | С12Н22О11 | ||||||
|
| В | MgSO4 | ||||||
|
| С | Na3PO4 | ||||||
|
| D | KСl | ||||||
|
|
|
| ||||||
| 12. |
| 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 | ||||||
|
|
|
| ||||||
| 13. |
| 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 | ||||||
|
|
|
| ||||||
| 14. |
| 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 | ||||||
|
|
|
| ||||||
| 15. |
| Какое явление произойдет, если клетку поместить в 5%-ный раствор глюкозы? | ||||||
|
| А | Плазмолиз | ||||||
|
| В | Гемолиз | ||||||
|
| С | Лизис | ||||||
|
| D | Не произойдет | ||||||
|
|
|
| ||||||
| 16. |
| 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 | ||||||
|
|
|
| ||||||
| 17. |
| 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. Задачи для самостоятельного решения (выполнить письменно):
| 1. | Возможно ли самопроизвольное протекание окислительно-восстановительной реакции при стандартных условиях? K2Cr2O7 + К I + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + I2 + K2SO4 + H2O еo(Cr2O72ˉ/2Cr3+) = 1,33 B; еo(I2 /2 Iˉ) = 0,54 B Уравнять реакцию методом электронного баланса. | |
| 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 10% раствора глюкозы (плотность раствора = 1,0375 г/мл). Можно ли данный раствор использовать для внутривенного введения. Ответ пояснить. | |
| 4. | В качестве слабительного средства взрослым назначают принимать натощак 0,5 стакана (100 мл) раствора глауберовой соли, содержащего 20 г Na2SO4⋅10H2O. Рассчитайте осмотическое давление этого раствора при 37°С (i = 2,75). | |
| 5. | Гормон щитовидной железы – тироксин массой 0,445 г растворили в бензоле массой 10 г. Температура кристаллизации полученного раствора составила 278,2 K. Рассчитайте молярную массу тироксина. |
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 |