Тема. Свойства растворов высокомолекулярных соединений.

1. Актуальность. Знание этой темы необходимо для понимания ряда процессов с которыми сталкиваются стоматологи, например, опухоли, очаги воспаления, ожоги и др., связанные с набуханием биополимеров. Важной характеристикой белков является изоэлектрическая точка. В медицине широко используются синтетические полимеры: полиамиды, полиоксиметилен, полипропилен, полиметилметакрилат, этиленвинилацетат, назначение которых связано и с их физико-химическими свойствами.

2. Учебные цели. Знакомство с физико-химическими свойствами ВМС и их растворов.

3.Материалы для самоподготовки к усвоению данной темы.

Вопросы для самоподготовки к занятию.

1. Определение понятия ВМС. Классификация ВМС.

2. Свойства ВМС и их растворов. Изоэлектрическая точка белка. Набухание, осмотическое давление, вязкость. Методы определения молекулярной массы полимеров.

3. Мембранное равновесие Доннана.. Онкотическое давление крови.

4. Защитное действие растворов ВМС. Устойчивость растворов ВМС. Застудневание. Свойства студней.

 

4. Вид занятия: лабораторное занятие.

5. Продолжительность занятия: 3 академических часа.

Оснащение рабочего места.

6.1. Дидактический материал: справочник физико-химических величин,

6.2. ТСО: калькуляторы, линейка, миллиметровая бумага.

6.3. Посуда и приборы.
Штатив с пробирками, пипетки, бюретка, резиновая груша, 2 конические колбы, мерная пробирка.	на группу
6.4.Объекты исследования.
Сухой желатин. 0,5% раствор желатина.	на группу
6.5.Реактивы:
Золь Fe(OH) 3; 0,1М раствор K2SO4; 0,1 М NaOH; 0,1 М СН3СООН; 0,1 М СН3COONa, 0,1М НС1; индикатор метиловый оранжевый,	на группу

 

7. Содержание занятия:

Типовой тест входного контроля.

1. Синтетический полимер

1) целлюлоза 2) крахмал 3) ДНК 4) полиметилметакрилат

2.При денатурации белков разрываются связи

1) ковалентные 2) водородные 3) ионные 4) пептидные

3.Правильные утверждения:

1) макромолекулы ВМС отличаются от коллоидных частиц размерами, формой, гибкостью, лиофильностью;

2)растворы ВМС образуются самопроизвольно и термодинамически устойчивы;

3)растворы ВМС являются неравновесными, лиофобными системами;

4)растворы ВМС являются истинными.

4. Термодинамически устойчивые системы -

1) желатин в воде 2) каучук в воде 3)бензол в воде 4) агар агар в воде

5. При набухании масса полимера

1) не изменяется 2) увеличивается 3) уменьшается 4)зависит от полимера

 

7.2. Узловые вопросы, необходимые для усвоения темы занятия.

1. Определение понятия ВМС. Классификация ВМС: синтетические, природные, линейные, разветвленные, сетчатые, неэлектролиты, полиэлектролиты, полиамфолиты.

2. Свойства ВМС и их растворов. Изоэлектрическая точка белка. Набухание, осмотическое давление, вязкость. Методы определения молекулярной массы полимеров.

3. Мембранное равновесие Доннана.. Онкотическое давление крови.

4. Защитное действие растворов ВМС. Устойчивость растворов ВМС. Застудневание. Свойства студней.

7.3. Самостоятельная работа студентов.

 

Лабораторная работа.

Свойства ВМС.

Задание 1. Защитное действие желатина.

Определите порог коагуляции для золя Fe(OH) ₃ и 0,01М раствора Na₂SO₄, в отсутствии и присутствии желатина. Для этого а) в одной колбе оттитруйте 10 мл золя Fe(OH) ₃ электролитом до появления мути; б)в другой колбе 10 мл золя + 1мл раствора желатина оттитруйте электролитом. В каком случае электролита потребовалось больше? Запишите наблюдения, сделайте вывод о защитных действиях желатина.

Задание 2. Влияние рН на набухание.

В три мерных пробирки насыпьте по 0,5 г порошка желатина (высота порошка 1см). В одну пробирку налейте 8 мл 0,1М HCl, в другую такое же количество 0,1М NaOH, в третью пробирку смесь 4мл 0,1М CH₃COOH

(K=1,75∙10^-5) и 4 мл 0,1М CH₃COONa. Рассчитайте значение рН во всех взятых растворах. Содержимое пробирок перемешайте и оставьте на 1 час, периодически перемешивая. Измерьте высоту набухшего геля. Объясните наблюдаемую зависимость степени набухания желатина от рН среды (изоэлектрическая точка желатина рI=4,7). Рассчитайте степень набухания. Результаты занесите в таблицу.

№	рН	h0	h	α =(h-h0)/h0

 

Контроль усвоения темы занятия.

Типовой тест выходного контроля

1. Наиболее вероятная форма молекулы ВМС вследствие теплового
движения звеньев

I) глобула 2) спираль 3) палочка 4) нить.

2. Значение рН раствора белка, при котором молекула становится
электронейтральной; набухание и скорость электрофореза
минимальны, а коагуляция и застудневание максимальны.

1) золотое число 2) порог коагуляции 3) изоэлектрическая точка 4) ККМ

3. [η]=К ∙ М ^α

1) степень набухания 2) уравнение Штаудингера 3)уравнение Галлера

4)условие равновесия Доннана

4. Минимальная масса (мг) сухого вещества, предотвращающего 10 мл.
красного гидрозоля Аu от коагуляции под действием 1 мл 10% NaCl

1) "золотое число" 2) "рубиновое число" 3) "железное число"

4) порог коагуляции

5. Какой анион способствует наибольшей степени набухания белков
1) CI^- 2)NO₃^-, 3) SO₄^2- 4)CNS^- 5) F^-

 

Типовые задачи

1. Охарактеризуйте приведенные ниже ВМС а) по происхождению

(биополимеры, синтетические ВМС), б) по структуре ВМС (линейные,

разветвленные, сетчатые), в) по принадлежности к тому или иному типу

электролитов (неэлектролиты, полиэлектролиты, полиамфолиты):

- крахмал,

- поливинилацетат,

- резина,

- ДНК.

2. В воду поместили 2,5г полимера и взвесили после набухания. Его масса

составила 4,5г. Рассчитайте степень набухания полимера.

3. При набухании каучука массой 200 г поглотилось 964 мл хлороформа

(ρ = 1,9 г/мл). Рассчитайте степень набухания каучука и процентный состав

полученного студня. (Ответ:α = 915,8%; ω = 9,84%).

3. Какой из двух белков: альбумин (рI = 4,9) или гемоглобин (pI = 6,8)

сильнее набухает и лучше растворяются в воде (pH = 5,5)?

4. К какому электроду будут передвигаться частицы белка при электрофорезе,

если его изоэлектрическая точка pI = 4, а рН раствора равен 5?

5. Гемоглобин (pI= 6,68) поместили в буферный раствор с концентрацией

ионов водорода 1,5∙10^-6 моль/л. Определите направление движения молекул

гемоглобина при электрофорезе. Известно, что в эритроцитах рН = 7,25.

Какай заряд имеют молекулы гемоглобина при этом значении рН?

6. Рассчитайте молекулярную массу полистирола по величине характеристической вязкости [η] = 0,105. Растворитель толуол; константы: К=1,7∙10^-5, α =0,69.

7. Рассчитайте среднюю молекулярную массу полимера, если его характеристическая вязкость [η] = 0,126 м³/кг, константы: К=5∙10^-5, α=0,67.

(Ответ: 119321 кг/моль).

8. Рассчитайте среднюю молярную массу полистирола, если осмотическое давление при 25^оС равно 120,9 Па, а массовая концентрация = 4,176 кг/м³; β = 1 Па∙м⁶/кг². (Ответ: М=99916 г/моль).

9. В 1л раствора содержится 5 г амилозы. Осмотическое давление такого раствора при 27 ^оС равно 0,188 мм рт.ст. Вычислите молярную массу амилозы (β = 1). (Ответ: 2,08 ∙10⁵ г/моль).

10. Определите осмотическое давление при 293 К водного раствора желатина, имеющего массовую концентрацию 2,5 кг/м³.Молярная масса желатина равна 104600, коэффициент β = 0,69 Па ∙м⁶ ∙кг^-2.

(Ответ: 64,3 Па).

11. Золотое число желатина равно 0,01 мг. Какой объем раствора (ρ = 1 г/мл) с массовой долей желатина равной 0,01% следует добавить к 10 мл золя золота для предотвращения коагулирующего действия 1 мл раствора с массовой долей хлорида натрия 10%? (Ответ: 0,1 мл).

12. При диагностике гнойного менингита определяют защитное число белков спинномозговой жидкости. Рассчитайте это число, если известно, что для предотвращения коагуляции 20 мл золя AgBr при действии 2 мл раствора с массовой долей NaNO₃ 10% потребовалось добавить к этому золю 3 мл спинномозговой жидкости, содержащей 2 г белков в 1л. (Ответ:0,003 г).

 

 

УИРС

I.. Сравните молекулярные массы, определенные при разных температурах, для этилцеллюлозы, растворенной в анилине, используя экспериментальные данные осмометрического метода:

 

Концентрация С, кг/м^3
Осмотическое давление при температуре	289,5 К	92,4
297,5 К
313,8 К	99,6

2. Определите молекулярный вес полиметилакрилата по следующим данным вискозиметрического метода (раствор полимера в бензоле).

 

Концентрация С, кг/м^3	1,0	1,2	1,4	1.6	1,8	2,0
Приведенная вязкость ηуд/С ηηуд./С	0,408	0,416	0,430	0,434	0,442	0,452

Константы: К=4,7 ∙10^-5; α = 0,77.

 

Подведение итогов занятия.

7.6. Задание на дом. Подготовиться к контрольной работе по модулю №3.

Место проведения самоподготовки: читальный зал и др.

Литература. [1],[3], [ 4 ].

 

 

Занятие № 13