КНИЖЕЧКАметод_указ_мед_химия

Задание 3.

Для расчета осмотического давления растворов применяется уравнение Вант-Гоффа. Укажите уравнение, по которому можно рассчитать осмотическое давление раствора хлорида натрия.

A.Pосм. = CRT;

B.Pосм. = αCRT;

C.Pосм. = iCRT;

D.Pосм. = iC(R + T);

E.Pосм. = (i + α)CRT.

Задание 4.

Осмотическое давление крови обусловлено большим количеством ионов низкомолекулярных и высокомолекулярных соединений. Укажите раствор электролита, в котором будет максимальное осмотическое давление при одинаковой молярной концентрации.

A.NaCl;

B.KCl;

C.CaCl2;

D.AlCl3;

E.Ca(NO3)2.

Задание 5.

Гемолиз эритроцитов наблюдается в определенном растворе NaCl. Укажите процентную концентрацию этого раствора.

A.0,4

B.0,9

C.9

D.10

E.12

Задание 6.

Осмотическое давление в организме обуславливает тургор клеток. Укажите фактор, от которого зависит осмотическое давление в этом случае.

A.Активная кислотность;

B.Электропроводность;

C.Массовая концентрация;

D.Число молей;

E.Природа растворителя.

Задание 7.

Для лечения гнойных ран используют раствор хлорида натрия соответствующей концентрации. Укажите необходимую концентрацию данного раствора в процентах.

A.0,1

B.0,5

C.0,85

D.0,9

E.2

81

Задание 8.

Для расчета Росм крови вводится изотонический коэффициент. Укажите фактор, который определяет данную величину.

A.Молекулярная масса;

B.Температура замерзания;

C.Природа растворителя;

D.Степень диссоциации;

E.Осмотическое давление.

Задание 9.

Явление плазмолиза наблюдаются в растворах с различной концентрацией солей. Укажите процентную концентрацию раствора NaCl, в котором будет наблюдаться это явление.

A.0,05

B.0,1

C.0,2

D.0,9

E.2

Задание 10.

В 1 л раствора неэлектролита растворено 0,05моль вещества при 35° С (R = 0,082). Укажите осмотическое давление этого раствора.

A.1,56;

B.1,45;

C.1,30

D.1,26;

E.1,25.

Эталоны ответов.
1	– A;	5	– A;	9 – C;
2	– C;	6	– D;	10 – D.
3	– C;	7	– E;
4	– D;	8	– D;

КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ НА ПРАКТИЧЕСКОМ ЗАНЯТИИ.

В начале занятия осуществляется проверка уровня подготовки студентов к занятию путем фронтальной беседы.

После этого студенты решают учебные задачи по теме «Осмос. Осмотическое давление». Следующим этапом является выполнение лабораторной работы с использованием приведенной инструкции. После завершения практической части студенты рассчитывают все величины, указанные в методике и оформляют протокол лабораторной работы.

После завершения лабораторной работы проводится анализ и коррекция знаний студентов, обращается внимание на медико-биологическое значение данной темы.

82

Следующим этапом является проведение тестового контроля знаний по теме «Осмос. Осмотическое давление» с использованием тестов формата А. Занятие заканчивается подведением итогов и оцениванием знаний студентов: объявляются результаты тестового контроля и осуществляется проверка протоколов лабораторной работы.

ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.

Все химические реакции сопровождаются энергетическими эффектами: выделением или поглощением тепла, света, энергии. Термодинамика изучает взаимные превращения различных видов энергии, отвечает на вопрос о возможности и направлении процессов, рассчитывает их тепловые эффекты.

Превращение энергии в биологических системах изучает биоэнергетика – раздел химической термодинамики, базирующийся на положениях, согласно которым ко всем живым системам можно применять законы термодинамики. Живая клетка организма в целом является открытой термодинамической системой, в которую беспрерывно поступают и выводятся вещества, а также осуществляется обмен энергии с окружающей средой. Ведь процессы обмена веществ в жизнедеятельности клетки связаны с преобразованием энергии. Актуальным является также рассмотрение термодинамических основ таких физиологических явлений, как устойчивость и надежность организмов, их реакции на внешние и внутренние сигналы, адаптации организмов к изменяющимся условиям среды, к заболеваниям и к применяемым при этом лекарственным препаратам.

В последние годы методы биоэнергетики применяются при исследовании таких биохимических процессов, как тканевое дыхание, фотосинтез, гликолиз, а так же при изучении некоторых физиологических процессов на клеточном уровне. Сравнение биоэнергетики здоровых и больных клеток позволяет изучать различные патологические явления, разрабатывать диагностику и методы лечения некоторых заболеваний на ранних стадиях.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ.

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ.

Уметь трактовать химические и биохимические процессы с позиции тепловых эффектов и использовать термодинамические функции для определения направления процессов.

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ.

УМЕТЬ:

1. Интерпретировать энергетику химических и фазовых преобразований; термодинамические понятия: система, состояние, свойства, параметры и функции состояния; термодинамические процессы.

83

2.Интерпретировать законы термодинамики и термохимии (I, II законы, закон Гесса).

3.Интерпретировать уменьшение функции состояния, как условие и критерий протекания самопроизвольного процесса, который идет с выделением энергии.

4.Интерпретировать использование термохимических расчетов для энергетической характеристики и направления протекания биохимических процессов.

5.Трактовать роль химической термодинамики и энергетики в биологических системах и медицинской практике.

СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ.

1.Энергетика химических и фазовых преобразований. Термодинамические системы, параметры и функции состояния. Термодинамический процесс.

2.Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия и энтальпия. Тепловой эффект изохорного и изобарного процессов.

3.Термохимические уравнения, их особенности. Закон Гесса и следствия из него.

4.Термохимические расчеты для энергетической характеристики биохимических процессов и оценки калорийности продуктов питания.

5.Второй закон термодинамики. Энтропия, как мера неупорядоченности системы. Уравнение Больцмана. Термодинамические потенциалы: энергия Гиббса, энергия Гельмгольца.

6.Термодинамические условия равновесия. Критерии направления самопроизвольно протекающих процессов.

7.Термодинамика открытых систем. Экзэргонические и эндэргонические процессы в организме. Макроэргические соединения.

84

2. ГРАФ ЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ.

ТЕРМОДИНАМИКА (ТД)

ТД СИСТЕМЫ

ТД СОСТОЯНИЕ

ТД ПРОЦЕСС

Открытые Закрытые Изолированные

Гомогенные Гетерогенные

Параметры системы (t, P, V, C)

Функции состояния (H, S, G, F)

Изотермический Изобарный Изохорный

Обратимый Необратимый

I ЗАКОН ТД		II ЗАКОН ТД

									Уравнение Больцмана
Внутренняя энергия			Энтальпия			Энтропия

ЗАКОН ГЕССА

Следствия из закона

Метод

калориметрии

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ

Энергия Гиббса		Энергия Гельмгольца
(изобарно-изотермический		(изохорно-изотермический
потенциал		потенциал)

Условия и критерии самопроизвольно протекающих процессов

Эндэргонические		Экзэргонические
реакции		реакции

Биоэнеогетика. Макроэргические соединения. Энергетическая ценность пищевого рациона.

85

3. ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ. Основная литература.

1.Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. – Вінниця: Нова книга, 2006. – С. 366-418.

2.Калибабчук В.А., Грищенко Л.И., Галинская В.И. и др. Медицинская химия: учебник. – К.: Медицина, 2008. – С. 59-80.

Дополнительная литература.

3.Левітін Є.Я., Бризицька А.М., Клюєва Р.Г. Загальна та неорганічна хімія. Підручник. – Вінниця: Нова книга, 2003. – С. 126-139.

4.Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учебник для ВУЗов. – М.: Высшая школа, изд. центр «Академия», 2001. – С. 175-197.

5.Равич-Щербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия. Учебник для ин-тов. – М.: Высш. школа, 1975. – С. 10-20.

6.Л.П. Садовничая, В.Г. Хухрянский, А.Я. Цыганенко. Биофизическая химия. – К.: Вища шк. Головное изд-во, 1986. – С. 8-37.

ОРИЕНТИРОВАННАЯ ОСНОВА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ.

Инструкция к проведению опытов на лабораторно-практической части занятия.

Опыт №1. Определение теплоты реакции нейтрализации гидроксида натрия с уксусной кислотой.

Принцип метода: метод основан на определении количества теплоты, выделившейся в процессе экзотермической реакции.

Материальное обеспечение: калориметр, термометр на 0-50° С с ценой деления 0,1°, воронка, мерные цилиндры объемом 50 и 100мл, химический стакан объемом 200-250мл, растворы: гидроксида натрия (0,5М), уксусной кислоты (0,5 М).

Ход работы:

1.Отмерьте цилиндром 100 мл 0,5М раствора гидроксида натрия.

2.Поместите содержимое в калориметрический стакан.

3.Измерьте температуру раствора в стакане (Т1).

4.Отмерьте цилиндром 100 мл 0,5М раствора уксусной кислоты.

5.Быстро, без потерь, добавьте кислоту к раствору щелочи.

6.Перемешайте раствор и измерьте его максимальную температуру (Т2).

7.Вычислите тепловой эффект реакции нейтрализации:

NaOH + СН3СООН ↔ СН3СООNa + Н2О

где V – общий объем раствора кислоты и щелочи, мл;

ρ – плотность раствора соли (СН3СООNa) – 1,008 г/мл; ∆Т – разница температур Т2-Т1; С – удельная теплоемкость раствора, равна 0,976 Дж/(г·К);

20 – коэффициент пересчета теплоты реакции на 1 моль; 0,001 – коэффициент пересчета в кДж.

86

8.Вычислите относительную ошибку опыта, если известно, что теплота

нейтрализации ∆Ннейтр. слабой одноосновной кислоты сильным одноосновным основанием – величина переменная. Объяснить наличие относительной ошибки опыта.

9.Напишите термохимическое уравнение реакции.

НАБОР ЗАДАНИЙ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДОСТИЖЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ.

Задание 1.

Термодинамика изучает свойства различных термодинамических систем и происходящие в них процессы. Определите систему, осуществляющую обмен с другими системами только энергией.

A.Изолированная;

B.Закрытая;

C.Равновесная;

D.Открытая;

E.Гетерогенная.

Задание 2.

Организм человека − это открытая термодинамическая система. В каждый момент времени состояние системы характеризуется термодинамическими параметрами, которые не зависят от предшествующего состояния системы. Укажите один из таких параметров.

A.Внутренняя энергия;

B.Свободная энергия Гиббса;

C.Температура;

D.Энтальпия;

E.Энтропия.

Задание 3.

Все биохимические процессы в организме человека протекают при постоянном давлении. Укажите тип такого процесса.

A.Изотермический;

B.Изохорный;

C.Изобарный;

D.Равновесный;

E.Адиабатический.

Задание 4.

Первый закон термодинамики является отображением всеобщего принципа сохранения энергии. Укажите математическое выражение этого закона.

A.H = U + A;

B.Q = U + A;

C.G = H − T S;

87

D.S = Q/T;

E.G = G° + R T lnKp.

Задание 5.

Внутренняя энергия – это полная энергия системы (за исключением потенциальной и кинетической энергии), состоящая из энергии движения молекул, энергии межмолекулярного взаимодействия, энергии движения атомов в молекулах и т.п. Укажите уравнение, которое используется для расчета данной величины.

A.U = p V − H;

B.U = H − p V;

C. U = S − H;

D.U = H + p V;

E.U = G − p V.

Задание 6.

Максимальная калорийность пищевых продуктов вычисляется на основании методов термохимии путем определения теплоты сгорания продуктов в специальном приборе. Укажите название данного прибора.

A.Осмометр;

B.Спектрофотометр;

C.Вискозиметр;

D.Калориметр;

E.Калориметрическая бомба.

Задание 7.

Закон Гесса позволяет рассчитывать тепловые эффекты реакций, протекающих в животных и растительных организмах. Укажите уравнение, отвечающее следствию из данного закона.

A. Q = U + A;

B. Hреакции = U + A;

C.S = Q/T;

D.Hреакции = ∑ Hпрод - ∑ Нисх.;

E.S = k ln W.

Задание 8.

Второй закон термодинамики отражает факторы, определяющие направление и глубину протекания химических реакций. Укажите, для каких систем применим данный закон.

A.Изолированных, гетерогенных;

B.Закрытых, гомогенных;

C.Открытых, гетерогенных;

D.Закрытых, гетерогенных;

E.Открытых, гомогенных.

88

Задание 9.

В реальных системах термодинамический процесс может сопровождаться и увеличением, и уменьшением энтропии. Укажите, при каком из процессов данная характеристика уменьшается.

A.Плавления;

B.Испарения;

C.Полимеризации;

D.Диссоциации;

E.Возгонки.

Задание 10.

Необратимые процессы старения организма связаны с изменением энтропии. Укажите тип данной энергии.

A.Связанная;

B.Внутренняя;

C.Свободная энергия Гиббса;

D.Рассеянная;

E.Полная энергия системы.

Задание 11.

Изменение свободной энергии Гиббса ( G) − это максимальная работа, которую организм выполняет за определенное время. Укажите уравнение, при помощи которого можно рассчитать данную термодинамическую функцию.

A.G = T S − H;

B.G = T S + H;

C.	G =	U −	H;
D.	G =	H −	U;

E.G = H − T S.

Задание 12.

Перекись водорода, применяемая в медицинской практике в качестве антисептика, неустойчивое соединение, медленно разлагающееся под действием света. Укажите термодинамическую функцию, которая может служить критерием данного процесса при постоянной температуре и объеме.

A.Энтальпия;

B.Энергия Гельмгольца;

C.Энергия Гиббса;

D.Энтропия;

E.Внутренняя энергия.

Задание 13.

В биоэнергетике при изучении биохимических реакций принято пользоваться значениями G° при рН = 7. Процессы дыхания, усвоения пищи протекают при G < 0. Укажите название таких реакций в биохимии.

89

A.Эндэргонические;

B.Гомогенные;

C.Обратимые;

D.Экзэргонические;

E.Эндотермические.

Эталоны ответов.
1 – B;	5	– B;	9 – C;		13 – D.
2 – C;	6	– E;	10	– D;
3 – C;	7	– D;	11	– E;
4 – B;	8	– A;	12	– B;

КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ НА ПРАКТИЧЕСКОМ ЗАНЯТИИ.

Вначале занятия осуществляется определение уровня подготовки студентов

кзанятию путем проведения фронтального опроса студентов.

После этого студенты решают обучающие задачи по теме «Тепловые эффекты химических реакций. Химическая термодинамика». Следующим этапом является выполнение лабораторной работы с использованием приведенной инструкции. После завершения практической части, студенты оформляют протокол лабораторной работы, в который вносят данные, полученные при проведении эксперимента, и проводят соответствующие расчеты.

После завершения лабораторной работы проводится анализ и коррекция знаний студентов путем рассматривания основных законов термодинамики, свойств различных систем и процессы, происходящие в них, термодинамические потенциалы для энергетической характеристики биохимических реакций

Следующим этапом проводится тестовый контроль знаний студентов по теме «Тепловые эффекты химических реакций. Химическая термодинамика» с использованием тестов формата А.

Занятие заканчивается подведением итогов работы и оцениванием знаний студентов: объявляются результаты тестового контроля и осуществляется проверка протоколов выполненной лабораторной работы.

90