Термодинамічні та кінетичні закономірності перебігу процесів та електрокінетичні явища в біологічних системах.

1. Макроергічні сполуки. АТФ як універсальне джерело енергії для біохімічних реакцій. Характеристика макроергічних зв’язків.

2. Перший закон термодинаміки. Внутрішня енергія. Ентальпія. Теплота ізобарного та ізохорного процесів. Стандартні теплоти утворення та згоряння речовин.

3. Термохімія. Закон Гесса. Термохімічні перетворення.

4. Термохімічні розрахунки та їх використання для енергетичної характеристики біохімічних процесів.

5. Другий закон термодинаміки. Ентропія. Енергія Гіббса.

6. Хімічна рівновага. Термодинамічні умови рівноваги. Прогнозування направлення самодовільних процесів. Екзергонічні та ендергонічні процеси, які відбуваються в організмі.

7. Закон діючих мас. Константа хімічної рівноваги. Способи її вираження. Принцип Ле-Шательє. Прогнозування зміщення хімічної рівноваги.

8. Швидкість хімічних реакцій. Закон діючих мас для швидкості хімічних реакцій. Константа швидкості реакції.

9. Реакції прості та складні (послідовні, паралельні, супряжені, оборотні, ланцюгові). Фотохімічні реакції та їх роль у життєдіяльності.

10. Порядок реакції. Реакції першого та другого порядку. Реакції нульового порядку. Період напівперетворення.

11. Залежність швидкості реакції від температури. Температурний коефіцієнт. Правило Вант-Гоффа. Особливості температурного коефіцієнту швидкості реакції для біохімічних процесів.

12. Рівняння Арреніуса. Енергія активації. Поняття про теорію активних зіткнень та про теорію перехідного стану.

13. Гомогенний та гетерогенний каталіз. Особливості дії каталізатора. Механізм каталізу та його роль в процесах метаболізму.

14. Ферменти як каталізатори біохімічних реакцій. Залежність ферментативної дії від концентрації ферменту та субстрату, температури та реакції середовища.

15. Електродні процеси та механізм їх виникнення. Рівняння Нернста. Нормальний (стандартний) електродний потенціал.

16. Нормальний водневий електрод.

17. Вимірювання електродних потенціалів. Електроди визначення. Електроди порівняння.

18. Окисно-відновні електродні потенціали. Механізм їх виникнення, біологічне значення. Рівняння Петерса.

19. Окисно-відновні реакції в організмі. Прогнозування їх направлення за стандартними значеннями енергії Гіббса та за величинами окисно-відновних потенціалів.

20. Окисно-відновне титрування (оксидиметрія). Метод перманганатометрії.

21. Метод йодометрії.

22. Потенціометричне титрування, його використання в медико-біологічних дослідженнях.

23. Дифузійні та мембранні потенціали, їх роль у генезі біологічних потенціалів. Іонселективні електроди, їх використання для вимірювання концентрації іонів Н⁺ (скляний електрод), К⁺, Na⁺, Ca²⁺ в біологічних розчинах.

Фізико-хімія поверхневих явищ.

Ліофобні та ліофільні дисперсні системи.

 

1. Особливості розчинів ВМС. Механізм набухання та розчинення ВМС. Залежність набухання та розчинення ВМС від різних факторів. Роль набухання у фізіології організмів.

2. Ізоелектрична точка білка та методи її визначення.

3. Драглювання розчинів ВМС. Властивості драглів.

4. Аномальна в’язкість розчинів ВМС. В’язкість крові та інших біологічних рідин. Осмотичний тиск розчинів біополімерів. Онкотичний тиск плазми та сироватки крові.

5. Мембранна рівновага Доннана.

6. Поверхнева активність. Правило Дюкло-Траубе. Рівняння Гіббса. Орієнтація молекул в поверхневому шарі та структура біологічних мембран.

7. Рівняння Ленгмюра.

8. Адсорбція із розчинів на поверхні твердого тіла. Рівняння Фрейндліха.

9. Фізико-хімічні основи адсорбційної теорії.

10. Адсорбція електролітів (вибіркова та іонообмінна). Правило Панета-Фаянса.

11. Іоніти та їх використання в медицині.

12. Класифікація хроматографічних методів дослідження за ознаками механізму розподілу речовин, агрегатного стану фаз та техніки виконання. Використання хроматографії у медико-біологічних дослідженнях.

13. Дисперсні системи та їх класифікація. Способи одержання та очищення колоїдних розчинів. Діаліз, електродіаліз, ультрафільтрація. “Штучна нирка”.

14. Молекулярно-кінетичні властивості колоїдних систем (броунівський рух, дифузія, осмотичний тиск). Оптичні властивості колоїдних систем. Ультрамікроскопія.

15. Будова колоїдних частинок.

16. Електрокінетичний потенціал колоїдних часточок. Електрофорез, його використання в медицині та медико-біологічних дослідженнях. Рівняння Гельмгольца-Смолуховського.

17. Кінетична та агрегативна стійкість ліозолей. Фактори стійкості. Механізм коагулюючої дії електролітів.

18. Поріг коагуляції, його визначення. Правило Шульце-Гарді. Процеси коагуляції при очищенні питної води та стічних вод. Колоїдний захист, його біологічна роль.

19. Грубодисперсні системи (аерозолі, суспензії, емульсії). Одержання та властивості. Медичне застосування.

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

для позааудиторної самостійної роботи студентів

З тем, що винесені на самостійне опрацювання.

ТЕМА. Добуток розчинності. Умови утворення та розчинення осадів.

2. ОБҐРУНТУВАННЯ ТЕМИ. Процеси розчинення - утворення осадів, що пов’язані з гетерогенними рівновагами, є дуже важливими для функціонування організму. Вони впливають на нормальну роботу суглобів, судин, а також, у значній мірі обумовлюють утворення каме­нів у нирках, сечовому міхурі, "відкладання солей".

У практиці клінічних, санітарно-гігієнічних, судово-експертних досліджень використовують методи осадження, які базуються на закономірностях утворення осадів із розчинів. Знання таких закономірностей необхід­не для розуміння багатьох механізмів нормальних і патологічних про­цесів в організмі.

3. МЕТА. Сформувати уявлення про добуток розчинності та умови утворення та розчинення осадів, їх значення в загальному гомеостазі організму.

Студент повинен знати:

- суть поняття "добуток розчинності";

- умови утворення та розчинення осадів;

- роль гетерогенної рівноваги (за участю солей) у процесах метабо­лізму;

вміти:

- проводити розрахунки з використанням добутку розчинності солей;

- оцінювати і співставляти розчинність сполук за величиною їхдобутку розчинності.

OPIЄHTOBHA КАРТКА ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ОПРАЦЮВАННЯ.

Зміст і послідовність дій	Вказівки до навчальних дій
1. Реакції осадження та розчинення.	1.1. Поняття про добуток розчинності. 1.2. Добуток розчинності як характеристика відносної розчинності осадів. 1.3. Умови утворення та розчинення осадів. 1.4. Роль гетерогенної рівноваги за участю солей у загальному гомеостазі організму.

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ОПРАЦЮВАННЯ.

 

1) Вибрати правильну формулу добутку розчинності фосфату кальцію.

а) ДР = [Са²⁺] ·[PO₄^3-] в) ДР = [Ca²⁺]³ · [РО₄^3-]²

б) ДР = [Са²⁺] + [РО₄^3-] г) ДР = 6 · [Са²⁺] ·[PO₄^3-]

 

2) Показати, за яких умов буде утворюватися осад броміду Аргентуму із розчину, що містить катіони Аргентуму і бромід-аніони.

а) ДР = [Аg⁺] · [Br^-] в) ДР >[Ag⁺] · [Br^-]

б)ДР = [Ag⁺] = [Вr^-] г) ДР< [Аg⁺] · [Вr^-]

 

3) Вибрати найменш розчинну сполуку Аргентуму, базуючись на величи­нах їх добутків розчинності.

а) АgВr (6,3·10^-13) в) АgСN (7,0 • 10^-15)

б) АgСNS (1,16 · 10^-12)г) АgІ (1,5 · 10^-16)

 

ПРАВИЛЬНІ ВІДПОВІДІ

1) Правильна відповідь в).

Добуток розчинності сполуки загального складу AnBm, що в незначній мірі дисоціює за pівнянням:

АnBm == nA^m+ + mB^n-,

буде мати вигляд: ДР(АnBm) = [A^m+]ⁿ ·[B^n-]^m , або для фосфату кальцію:

ДР (Ca₃(PO₄)₂) = [Ca²⁺]³ · [PO₄^3-] ².

 

2) Правильна відповідьг).

Якщо добуток концентрацій іонів перевищує величину ДР, буде утворюватися осад, за протилежних умов ([Ag⁺] · [Br^-] < ДР) осад буде розчинятися.

Обидва процеси (розчинення осаду і утворення осаду) будуть відбуватися до встановлення рівноваги: [Ag⁺] · [Вr^-] = ДР.

3) Правильна відповідьг).

Чим менша величина добутку розчинності сполуки, тим менш роз­чинною є сполука. Отже, найменш розчинним буде йодид Аргентуму АgІ, а найбільш розчинним - роданід Аргентуму АgСNS.

ПИТАННЯ ДЛЯ КОНТРОЛЮ ЗНАНЬ.

1. Написати формули для розрахунку добутків розчинності сполук:

фосфат барію, оксалат кальцію, гідроксид Купруму (ІІ).

2. Пояснити, як вплине на розчинність фосфату кальцію додавання

до нього розчину фосфату натрію.

3. Розрахувати, чи буде утворюватися осад Аg₃РО₄ (ДР = 1,8 · 10^-18), якщо злити 100 мл розчину АgNOз з молярною концентрацією

5 · 10^-4 моль/л і 100 мл розчину Nа₃РО₄ з молярною концентрацією 6 · 10^-3 моль/л.

4. Розрахувати концентрацію катіонів барію у насиченому розчині ВаSО₄, якщо добуток розчинності ВаSО₄дорівнює 1,0 · 10^-10.

ЛІТЕРАТУРА.

1. Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. –В: НОВА КНИГА, 2006,

с. 177-184.

2. Медицинская химия: учеб. / В.А. Калибабчук, Л.И. Грищенко, В.И. Галинская и др.; под ред. В.А. Калибабчук. – К.: Медицина, 2008.

2. Селезнев К.А. Аналитическая химия. М., Химия, 1973, с. 35 - 41.

3. ЛенскийА.С. Введение в бионеорганическую й биофизическую химию.

М., Высшая школа, 1989, с. 160 - 165.