Расчетные задачи:

1. Активная площадь поверхности активированного древесного угля достигает 1000 м² на 1 г угля. Рассчитайте массу фосгена, которая должна поглотится 0,10 м² площади поверхности угля, если 1 г угля адсорбирует 0,440 л фосгена.

ОТВЕТ: 0,19·10‾⁴ г

2. Теплота адсорбции аммиака на мелко раздробленной меди равна 29,3 кДж/моль. Какой объем аммиака поглотится медью, если при этом выделилось 158,6 кДж теплоты?

ОТВЕТ: 120,96 л

3. Поверхностное натяжение σ водного раствора масляной кислоты при t = 20^оС подчиняется эмпирическому уравнению Шишковского:

σ = σ _o – 29,8·10ˉ³ ln (1 + 19,64^.С),

где σ _o – поверхностное натяжение чистой воды, равное 72,75·10ˉ³ н/м.

При С = 0,01 М вычислите адсорбцию.

ОТВЕТ: 2·10‾⁶ Н/м

7. ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНАЯ:

1.Конспект лекций.

2. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: учеб. для мед. спец. вузов / Ю.А. Ершов, В.А. Попков, А.С. Берлянд и др.; Под ред. Ю.А. Ершова. – М.: Высш. шк., 2005. – С. 423-450.

3. Основы биофизической и коллоидной химии : учеб. пособие / Е.В. Барковский [и др.]. – Минск: Выш. шк., 2009. – С. 214 - 277.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ:

1. Практикум по общей химии. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. Учеб. пособие для вузов / А.В. Бабков, В.А. Попков, С.А. Пузаков, Л.И. Трофимова; Под ред. В.А. Попкова, А.В. Бабкова. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2001. – С. 166-187.

2. Зеленин, К.Н. Химия. / К.Н. Зеленин. – СПб: Специальная литература, 1997. – С. 235-264.

3. Захарченко, В.Н. Коллоидная химия. / В.Н. Захарченко. – М: Высшая школа, 1989 г. – С. 28-80.

Авторы: Зав. кафедрой, доцент, к.х.н. Лысенкова А.В., доцент, к.х.н. Филиппова В.А., ст. преподаватели Прищепова Л.В., Чернышева Л.В., Одинцова М.В., ассистенты Короткова К.И., Перминова Е.А.

05.10.2010

Министерство здравоохранения Республики Беларусь

Учреждение образования

«Гомельский государственный медицинский университет»

Кафедра общей и биоорганической химии

Обсуждено на заседании кафедры ___________________

Протокол №_____________________________________

Методическая разработка

для проведения занятия со студентами

I курса медико-диагностического факультета в I семестре

по общей и биоорганической химии

Тема № 14: Физико-химические свойства дисперсных систем

Время: 2,5 часа

1. УЧЕБНЫЕ И ВОСПИТАТЕЛЬНЫЕ ЦЕЛИ:

Познакомить студентов-медиков со строением, способами получения и физико-химическими свойствами дисперсных систем, обратив особое внимание на биологическое значение коллоидных растворов in vivo.

МОТИВАЦИЯ ДЛЯ УСВОЕНИЯ ТЕМЫ:

Протоплазма живых организмов представляет собой коллоидную систему. В ней содержатся различные лиофильные вещества (белки, гликоген, фосфолипиды), молекулы которых прочно удерживают воду. Когда, под влиянием каких-либо причин, изменяется структура коллоида, возможно выделение части связанной воды. Это явление называется синерезисом. Примером синерезиса является выделение сыворотки при образовании сгустков крови.

Соли желчных кислот, находящиеся в пищеварительном тракте, стабилизируют водно-масляные эмульсии, в результате чего облегчается прохождение этих эмульсий через стенки кишечника. Белки – важнейшая составная часть всех живых клеток и организмов. Они составляют главную массу сухого вещества тканей человека и всех животных. Белки находятся в организме в коллоидном состоянии.

ТРЕБОВАНИЯ К ИСХОДНОМУ УРОВНЮ ЗНАНИЙ:

а) понятие о дисперсных системах;

б) истинные и коллоидные растворы.

В результате проведения занятия студент должен:

1) знать:

• понятие о дисперсных системах, их классификацию;

• способы получения и очистки коллоидных растворов;

• термодинамику образования лиофильных и лиофобных золей;

• строение мицеллы лиофобных золей, стабилизированных электролитами;

• молекулярно-кинетические и оптические свойства коллоидных систем;

• электрокинетические явления в частности электрофорез, электроосмос и их применение и значение в биологии и медицине;

2) уметь:

• давать характеристику коллоидных систем по сравнению с грубодисперсными и истинными растворами;

• изображать схему строения коллоидных частиц мицелл лиофобных золей;

• указывать направление движения коллоидных частиц при электрофорезе.

2. СВЯЗЬ СО СМЕЖНЫМИ ДИСЦИПЛИНАМИ:

Теоретические основы знаний о строении и свойствах дисперсных систем и коллоидной защиты потребуются студентам при изучении курсов медицинской физики и биологии, хирургических болезней, патологической анатомии с курсом судебной медицины.

3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ:

3.1 Дисперсные системы. Способы классификации дисперсных систем.

3.2 Характеристика коллоидных систем. Их отличие от суспензий и истинных растворов.

3.3 Методы получения и очистки коллоидных растворов.

3.4 Молекулярно-кинетические и оптические свойства дисперсных систем.

3.5 Электроповерхностные явления. Строение двойного электрического слоя. Электрокинетические явления. Электрофорез, электроосмос. Применение электрофореза в биологических и медицинских исследованиях.

3.6 Строение коллоидных частиц лиофобных золей.

4. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ЗАНЯТИЯ:

Лабораторная работа

Получение коллоидных растворов методом конденсации

Опыт 1. Получение золя серебро иодида

Налейте в пробирку (приблизительно половину) раствора KI и к нему по каплям прибавляйте при встряхивании раствор AgNO₃ до появления опалесцирующего золя AgI.

ФОРМА ОТЧЕТА:

1. Запишите уравнение реакции получения золя.

2. Приведите формулу мицеллы золя серебро иодида, стабилизированного избытком раствора KI.

Опыт 2. Получение золя медь (II) гексацианоферрата (II)

Налейте в пробирку (приблизительно половину) раствора K₄[Fe(CN)₆] и к нему по каплям прибавляйте при встряхивании раствор CuSO₄ до образования золя красно-кирпичного цвета.

ФОРМА ОТЧЕТА:

1. Запишите уравнение реакции получения золя медь (II) гексацианоферрата (II).

2. Приведите формулу мицеллы золя медь (II) гексацианоферрата (II), стабилизированного избытком раствора K₄[Fe(CN)₆].

Опыт 3. Получение золя серы

Налейте в пробирку (приблизительно половину) раствора натрий тиосульфата и к нему прибавляйте при встряхивании 3-4 капли раствора серной кислоты. Спустя некоторое время в полученном растворе медленно образуется опалесцирующий золь серы:

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ → S + Na₂SO₄ + SO₂ + H₂O

5. ХОД ЗАНЯТИЯ:

КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ – это растворы, в которых растворенное вещество (дисперсная фаза) находится в растворе в виде крупных частиц (диаметром 10ˉ⁷ - 10ˉ⁹ м) или 1-100 нм.

Резкой границы между истинными и коллоидными системами нет, т.к. одно и тоже вещество, в зависимости от природы растворителя, может давать как истинный, так и коллоидный раствор. Например, NaCl в Н₂О – истинный раствор, NaCl в спирте – коллоидный раствор.

Коллоидные растворы являются гетерогенными (неоднородными) системами, так как каждая частица дисперсной фазы отделена со всех сторон от дисперсной среды поверхностью раздела. Большая поверхность раздела создает избыток свободной поверхностной энергии, которая делает эти системы термодинамически неустойчивыми. Коллоидные растворы не образуются самопроизвольно.

Для получения устойчивой коллоидной системы необходимо наличие стабилизатора в виде небольшой добавки электролита, один из ионов которого адсорбируется на коллоидных частицах и сообщает им стабилизирующий их одноименный заряд.

Коллоидные системы с жидкой дисперсной средой называются ЗОЛЯМИ.

Все коллоидные системы делятся на 2 вида: лиофобные и лиофильные или гидрофобные и гидрофильные, если дисперсионная среда – Н₂О.

Гидрофобные золи образуются в результате дробления более крупных частиц и являются термодинамически неустойчивыми.

Гидрофильные системы образуются самопроизвольно, следовательно, термодинамически устойчивые. В этих системах частицы дисперсной среды могут состоять из небольших молекул или представлять одиночные молекулы большой массы. Гидрофильные золи (белки, полисахариды, нуклеотиды) обладают высоким сродством к дисперсной среде и представляют большой интерес с точки зрения биологии и медицины.