Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Коэффициенты активности ионов
* * *
В биологических системах широко распространены межионные взаимодействия, которые сильно зависят от ионной силы растворов, что прежде всего сказывается на значениях констант диссоциации ионогенных* групп биологических субстратов, так как они определяются активностями ионов, а не их концентрациями. Незначительное увеличение ионной силы раствора вызывает изменение степени ионизированности белков или нуклеиновых кислот, вследствие чего меняется их конформация, а следовательно, и биологические функции. Поэтому при использовании растворов электролитов в биологических экспериментах крайне необходимо, чтобы их ионная сила была равна ионной силе соответствующей биологической системы. Так, ионная сила плазмы крови человека равна 0,15 моль/л, поэтому физиологический раствор – простейший заменитель плазмы крови – должен иметь соответствующую концентрацию NaCl (0,15 моль/л,или 0,9 %). Таким образом, ионная сила биологических систем, обусловленная содержанием в них сильных электролитов, влияет не только на химическую активность ионов, но и на биологическую функцию белков и нуклеиновых кислот, содержащихся в этих системах, что имеет большое значение в практической медицине. При значительном увеличении ионной силы раствора в нём уменьшается количество свободной воды, не участвующей в гидратации ионов. Другими словами, уменьшается активность воды, участвующей в процессе гидратации растворённых частиц. Это обстоятельство чрезвычайно важно для биологических систем, так как оно приводит к дегидратации природных полиэлектролитов (белков и нуклеиновых кислот), в результате чего вначале изменяется их конформация, а затем происходит даже их высаливание**, то есть выделение белков и нуклеиновых кислот из этих растворов. Влияние ионной силы раствора на растворимость полиэлектролитов имеет большое значение при проведении биохимического эксперимента. Добавление к биологическим жидкостям солей позволяет не только выделить белки и нуклеиновые кислоты, но и фракционировать их по молекулярной массе. При постепенном увеличении ионной силы раствора из него вначале выделяются полиэлектролиты с большей молекулярной массой и меньшей гидрофильностью. Для выделения полиэлектролитов с меньшей молекулярной массой и с большей гидрофильностью требуется создать в растворе более высокую ионную силу.
При выделении природных полимеров из биологических сред наибольшее высаливающее действие проявляют анионы солей, так как структура их гидратной оболочки ближе к структуре гидратной оболочки белков и нуклеиновых кислот, чем катионов. Чем больше заряд аниона и меньше его размер, тем сильнее он гидратируется и тем выше его дегидратирующая способность по отношению к полиэлектролитам. По высаливающему действию анионы могут быть расположены в следующий ряд:
I– < Br– < Сl– < NО3– < SO42– < C2O42–*
В практике для выделения белков обычно используют сульфат аммония (NH4)2SO4. Например, для выделения из крови фибриногена (М = 340 000) требуется ионная сила 2,9, гемоглобина (М =64 450) – 5,8, а миоглобина (М =17 800) – 9,6. ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ И ИОННОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ ВОДЫ
Вода является очень слабым электролитом. Её электролитическая диссоциация выражается равновесием:
Н2О + Н2О ⇄ Н3О+ + ОН– или упрощённо Н2О ⇄ Н+ + ОН– .
При температуре 295 К (22 °С) диссоциирует лишь одна из 5,56 · 108 молекул воды и отсюда степень её электролитической диссоциации составляет α 1,8 · 10–9.
Константа электролитической диссоциации воды при 22 °С равна:
. (4.1)
Это означает, что из 5,6 · 108 молекул воды диссоциирована на ионы только одна. Следовательно, равновесную концентрацию недиссоциированной воды можно считать равной её исходной молярной концентрации, то есть числу молей Н2О в 1 л воды:
= 18 моль/л. [Н2О] = = 55,56 моль/л = const.
Объединив две постоянные величины Каи [Н2О], получим новую постоянную, которую называют ионным произведением воды:
= Ка[Н2О] = [Н+][ОН–] = соnst. (4.2) Константа диссоциация воды может быть определена из выражения разбавления Оствальда (2.7):
Ка = α2[H2О] = (l,8 · 10–9)2 · 55,6 = l,82 · 10–16
Подставляя значения в выражение ионного произведения воды в (4.2) значение равновесной концентрации и константы диссоциации воды, находим, что
= Ка[Н2О] = l,82 · 10–16 · 55,56 = 1 · 10–14 Ионное произведение воды – величина постоянная (при данной температуре) для воды и водных растворов, равная произведению равновесных концентраций ионов водорода [Н+] и гидроксид-ионов [ОН–].
Постоянство ионного произведения воды означает, что в любом водном растворе – нейтральном, кислотном или основном – имеются и ионы водорода, и гидроксид-ионы, причём произведение равновесных концентраций этих ионов всегда равно величине при данной температуре. Это позволяет рассчитывать концентрацию ионов Н+ и ОН– в водных растворах, используя следующие формулы:
[Н+] = и [ОН–] = . (4.3) Значения возрастают при увеличении температуры:
В чистой воде равновесные концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов одинаковы, и при 22 °С их значения равны:
[Н+] = [ОН–] = = = 10–7 моль/л.
Характер водной среды* определяется тем ионом (Н+ или ОН–), концентрация которого преобладает. Для характеристики кислотности водных сред принято использовать величину молярной концентрации ионов водорода [Н+] в этих средах.
Нейтральная среда характеризуется равенством концентраций ионов водорода и гидроксид-ионов:
[Н+] = [ОН–] = 1,0 · 10–7 моль/л (при 22 0С). Кислотная среда характеризуется соотношением:
[Н+] > [ОН–], то есть [Н+] > 10–7 моль/л.
Основная среда характеризуется соотношением:
[Н+] < [ОН–], то есть [Н+] < 10–7 моль/л.
В практике реакцию водной среды принято характеризовать не молярной концентрацией ионов водорода, а водородным показателем.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-10; просмотров: 240; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.138.204.208 (0.01 с.) |