Методична
вказівка для студентів
Cтоматологічний
факультет
ЗАНЯТТЯ № 6 (практичне – 6 год.)
Теми. 1. Дисперсні системи. Добування та очистка колоїдних
розчинів. Колоїдні розчини та їх властивості. Електрофорез. Електроосмос.
2. Коагуляція золів електролітами. Визначення порогів
коагуляції.
3. Розчини високомолекулярних
сполук (ВМС) та їх захисна дія.
Набухання та розчинення полімерів.
Мета. Вивчити методи одержання дисперсних систем та способи їх
очистки. Ознайомитись з явищами
електрофорезу та електроосмосу. Вивчити закономірності коагуляції золів
електролітами та визначити пороги коагуляції. Добути розчини високомолекулярних сполук (ВМС) та вивчити їх
захисну дію на колоїдні розчини. Дослідити вплив електролітів і рН на набухання ВМС.
Професійна орієнтація
студентів. Знання колоїдної хімії для
біолога і лікаря має особливе значення. Ця наука вивчає властивості і зміни, що
відбуваються під дією різних факторів в системах, які складаються з
високомолекулярних і високодисперсних речовин.
Всі різноманітні біологічні процеси, що перебігають в клітинах, тканинах
і органах, відбуваються з речовинами, які перебувають в колоїдному стані.
Характерні зміни колоїдних систем (набухання, коагуляція) постійно відбуваються
в організмі і тісно зв’язані з обміном речовин і проявом функцій живих тканин.
Дисперсні системи складаються з дисперсної
фази і дисперсійного середовища. Кров є дисперсною системою, її можна
розглядати як емульсію. Форменні елементи крові - еритроцити, лейкоцити і тромбоцити
- є дисперсною фазою, а плазма - дисперсійним середовищем. Плазма є також
високодисперсною системою. Дисперсну фазу в ній утворюють білки, ферменти,
гормони. Для дисперсних фаз крові притаманні процеси коагуляції. Еритроцити -
досить крупні частинки, в нормальному стані вони осідають (седиментують) з
певною швидкістю, яка в клінічних аналізах називається скорочено ШОЕ (швидкість
осідання еритроцитів). При наявності патології біохімічний склад крові
змінюється, бо еритроцити адсорбують крупні молекули g-глобулінів, фібриногену
і стають крупнішими та важчими, тому ШОЕ збільшується. Коагуляційні явища
проявляються в процесі зсідання крові. В клініках часто роблять коагулограми
(сукупність аналізів щодо здатності крові до зсідання і антикоагуляційній
здатності). Електрофорез використовують у
науково-дослідній і
клініко-лабораторній практиці, зокрема, при
введенні деяких лікарських препаратів).
На принципі компенсаційного
вівідіалізу побудований апарат “штучна нирка”, який тимчасово бере на себе функцію
хворої нирки.
Тема №1
Дисперсні системи. Колоїдні розчини та їх властивості. Добування та очистка колоїдних
розчинів.
1. Класифікація
дисперсних систем за ступенем дисперсності та агрегатним станом. Ліофільні та
ліофобні колоїдні розчини.
2. Одержання
колоїдних розчинів методами диспергування і конденсації.
3. Способи
очистки колоїдних розчинів: діаліз, електродіаліз, компенсаційний діаліз,
вівідіаліз, гемодіаліз. Апарат “штучна нирка”. Ультрафільтрація.
4. Будова
колоїдних часток: ядро, гранула, міцела.
5. Молекулярно-кінетичні
властивості колоїдних систем (броунівський рух, дифузія, осмотичний тиск).
6. Оптичні
властивості колоїдних систем. Розсіювання світла. Ультрамікроскопія.
7. Електротермодинамічний
та електрокінетичний потенціал колоїдної частинки.
8. Електрофорез
і електроосмос. Застосування електрофорезу.
Тема № 2. Коагуляція золів
електролітами. Визначення порогів коагуляції.
1. Кінетична
та агрегативна стійкість дисперсних систем. Фактори стійкості золів.
2. Коагуляція.
Механізм коагулюючої дії електролітів. Правило Шульце-Гарді. Поріг коагуляції.
3. Кінетика
коагуляції. Теорія коагуляції Дерягіна-Ландау.
4. Коагуляція
в біологічних системах.
Тема № 3. Розчини
високомолекулярних сполук та їх захисна дія.
1. Поняття про високомолекулярні сполуки та
їх будову.
2. Високомолекулярні сполуки (ВМС) - основа
живих організмів. Утворення полімерів.
3. Властивості розчинів ВМС, що наближають
їх до істинних розчинів, до колоїдних розчинів та специфічні властивості.
4. Будова білка. Рівні структурної
організації.
5. Колоїдний захист. “Захисне число”.
6. Біологічне значення колоїдного захисту.
7. Явище
набухання ВМС. Ступінь набухання. Вплив різних факторів на набухання.
8. Зв’язок
процесу набухання білків з рН середовища.
Методика виконання
практичної роботи.
Тема №1 Дисперсні системи. Добування та очистка
колоїдних розчинів.
Робота 1. Одержання
золю гідроксиду заліза за реакцією гідролізу.
В конічній колбі довести до кипіння 50 мл дистильованої води і поступово
невеликими порціями при перемішуванні скляною паличкою додати 5 мл розчину FеС13
(w =5%). Що спостерігаєте? Запишіть
будову міцели одержаного золю.
Робота 2. Очистка золю гідроксиду заліза шляхом
діалізу.
Одержаний в роботі 1 золь Fе(ОН)3, помістити в лійку, обтягнуту
целофановою плівкою, яка виконує роль напівпроникної мембрани. Лійку з розчином
внести в склянку з гарячою дистильованою водою. Через 15-20 хв. відібрати по
1-2 мл води у дві пробірки. В одну з пробірок додати 2-3 краплі розчину нітрату
срібла, в іншу - 2-3 краплі розчину жовтої кров’яної солі. Зробіть висновок про
те, які частинки проникають через мембрану, а які ні. Чому? (Міцели не
проникають, а іони хлориду та феруму проникають).
Робота 3. Одержання
золю йодиду срібла реакцією подвійного
обміну.
КI +
АgNО3 = АgI + К NО3
а) З надлишком йодиду калію.
До 10 мл
розчину КI (0,002 моль/л) додати 1 мл розчину АgNО3 (0,01 моль/л).
б) З надлишком нітрату срібла.
До 5 мл
розчину К1 (0,002 моль/л) додати 2 мл розчину АgNО3 (0,01 моль/л).
Запишіть рівняння реакції і будову міцели
одержаного золю в обох випадках.
Робота 4. Одержання золю берлінської блакиті реакцією
подвійного обміну.
а) З надлишком жовтої кров’яної
солі.
До 10 мл розчину К4[Fе(СN)6] (w =0,01%) додати 2-3 краплі розчину FеС13 (w= 2%).
б) З надлишком хлориду заліза
(ІІІ).
До 10 мл розчину FеС13 (w=2%) додати 2 мл розчину
К4[Fе(СN)6] (w = 0,01%). Записати
рівняння реакції обміну та будову міцели в обох випадках.
Р
обота 5. Одержання гідрозолю фенолфталеїну методом
заміни розчинника.
До 1 мл дистильованої води у пробірці додати по краплях при постійному
перемішуванні спиртовий розчин фенолфталеїну до появи опалесценсії. Продовжити додавати
розчин фенолфталеїну до зникнення опалесценсії. В цьому досліді, в результаті
зниження розчинності фенолфталеїну у воді, виникає конденсаційний процес і
інтенсивність опалесценсії білого золю зростає. По мірі збільшення кількості
спирту починається зворотній процес переходу золю в істинний розчин.
Робота 6. Визначення знаку заряду золів і барвників методом
капілярності.
На аркуш фільтрованого паперу
нанести краплю досліджуваного золю або розчину барвника: фуксину, еозину,
метиленової сині, конго червоного. Описати явища, які спостерігаються, і
пояснити результати дослідів. Врахувати, що волокна целюлози, з яких складається
папір, при змочуванні водою, заряджуються негативно.
Аркуш фільтрованого паперу з
нанесеними плямами досліджуваних розчинів підклеїти в протокол.
Тема №2. Коагуляція золю електролітами. Визначення
порогів коагуляції.
Робота
7. Вивчення коагуляції золю гідроксиду заліза (ІІІ) при дії електролітів.
Використовують розчини електролітів: КС1, концентрація 3 моль/л; К2SО4 концентрація 0,01 моль/л; К3[Fе(СN)6],
концентрація 0,001 моль/л. Взяти 12 пробірок і розмістити в штативі у три ряди
(по 4 пробірки у кожному ряді). В кожну пробірку налити по 5 мл золю гідроксиду
заліза(ІІІ). В пробірки 1-го ряду додати дистильовану воду і розчин КС1 в
об’ємах, вказаних у таблиці 1. В пробірки 2-го ряду додати воду і розчин К2SО4
, в пробірки 3-го ряду - воду і розчин К3 [Fе(СN)6].
Розчин у кожній пробірці перемішати і залишити на 1 год. Відмітити, чи
спостерігається коагуляція (помутніння) або седиментація (осадження).
Спостереження записати у таблицю 1.
Таблиця 1
|
№ з/п |
Золь Fе(ОН)3, мл |
Вода
дист.,мл |
Розчин
електроліту, мл |
Коагуляція
через 1 год. |
Седиментація
через 1 год. |
|
||||||
|
КС1 |
К2SО4 |
К3[Fе(СN)6] |
КС1 |
К2SО4 |
К3[Fе(СN)6] |
|||||||
|
1 |
5 |
4,5 |
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
2 |
5 |
4,0 |
1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
3 |
5 |
3,0 |
2,0 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
4 |
5 |
1,0 |
4,0 |
|
|
|
|
|
|
|
||
Для кожного
електроліту розрахувати пороги коагуляції за формулою:
СПОР. = 100 С V
де С -
молярна концентрація електроліта, моль/л
V -
найменший об’єм (мл) електроліта, який викликає коагуляцію.
Одержані
результати внести в таблицю 2.
Таблиця 2
|
Електроліт |
Коагулюючий іон |
Поріг коагуляції |
Коагулююча здатність |
|
КС1 |
|
|
|
|
К2SО4 |
|
|
|
|
К3 [Fе(СN)6] |
|
|
|
Тема 3. Розчини
високомолекулярних сполук та їх захисна дія.
Робота 8. Приготування розчину крохмалю з масовою часткою 0,5 %.
В хімічній склянці змішати
Робота 9. Вивчення захисної дії розчинів високомолекулярних сполук.
Відміряти в чотири пробірки по 5 мл золю
Fе(ОН)3. У другу пробірку долити 1 мл 0,5 % розчину желатину, у
третю - 1 мл 0,5 % розчину крохмалю, у четверту - 1 мл 0,5 % розчину яєчного
альбуміну. Потім розчин у кожній пробірці титрувати
Таблиця 3
|
Взято золю Fе(ОН)3, мл |
Витрачено К2SО4 на коагуляцію, мл |
|||
|
без ВМС |
У присутності желатину |
У присутності крохмалю |
У присутності яєчного
альбуміну |
|
|
5 мл |
|
|
|
|
Робота
10. Вплив рН на набухання
В три мірні пробірки
внести по
1. Написати
будову міцели золю ВаSО4, , одержаного при змішуванні 1л
2. Пороги
коагуляції електролітів для золю Fе(ОН)3 такі: СКС1 = 64 ммоль/л,
СNа2SО4 = 0,1 ммоль/л.
Визначити заряд гранули.
3. Для
гідрозолю, одержаного змішуванням розчинів ВаСl2
і Nа2SО4 встановлено такі пороги коагуляції: СNаNо3 = 300 ммоль/л, СА1С13
= 0,5 ммоль/л, СМgС12 = 25 ммоль/л. Який заряд гранули?
Написати будову міцели.
Вихідний
рівень знань та вмінь
Студент
повинен знати:
1.
Класифікація дисперсних систем. Значення дисперсних систем.
2. Будова колоїдних часток.
3. Будову міцели золю.
4. Правило
Шульце-Гарді. Поріг коагуляції.
5. Суть
електрофорезу та електроосмосу.
Студент
повинен вміти:
1. Одержувати
колоїдні розчини за реакціями гідролізу, обміну і методом зміни розчинника.
2. Проводити
коагуляцію золів електролітами. Розраховувати пороги коагуляції
3. Розв’язувати
задані на визначення заряду гранул золю за порогами коагуляції.
4. Визначати
заряд гранул золів і барвників методом капілярності.
5. Записувати
формули міцел золів.
Відповіді
на тести і ситуаційні задачі:
1. {[mBaSO4]nBa2+
2(n-х) Cl–}2x+
2xCl–
2.
Коагулюючі
іони: Сl–, SO42–.
Заряд гранули “+”.
3.
Коагулюючі
іони: Na+, Мg2+, Al3+. Заряд гранули “ – ”.
{[mBaSO4]nSO42–
2(n-х) Na+}2x– 2xNa+
Джерела
інформації:
Основні:
1. Порецький
А.В., Баннікова-Безродна О.В., Філіппова Л.В. Медична хімія: : Підручник. — К.:
ВСВ “Медицина”, 2012. — 384 с.
2. Музиченко В.П. Медична хімія Медицина
(Київ). – 2010. – 496 с.
3. Миронович Л.М. Медична хімія: Навчальний
посібник. – Київ: Каравела, 2008. – 159 с.
4. Медицинская химия: учебник / В. А.
Калибабчук [и др.] ; ред. В. А. Калибабчук. - К.: Медицина, 2008. - 400 с.
5. Калібабчук В.О. Медична хімія: Підр.для вузів/В.О. Калібабчук, Л.І. Грищенко, В.І. Миронович Л.М., Мардашко О.О. Медична хімія:
Навчальний посібник. – Київ: Каравела, 2007. – 168 с.
6. Миронович Л. М. Медична
хімія : навч. посібник / Л. М. Миронович, О. О. Мардашко. - К. : Каравела,
2007. - 168 с.
8. Галинська та ін.; Під
ред. В.О. Калібабчук.— K.: інтермед, 2006 — 460 с
9. - Мороз А.С. Медична
хімія : підручник /, Д.Д. Луцевич, Л.П. Яворська. - Вінниця : Нова
книга .2000.- 776 с.
10.
Орлов
В.Д., Липсон В.В., Иванов В.В. Медицинская химия Издательство: Фолио. 2005. –
461с.
11.
Граник
В.Г. Основы медицинской химии Издательство: М.: Вузовская книга. – 2001. – 384 с.
12.
http://intranet.tdmu.edu.ua/data/kafedra/internal/pharma_2/classes_stud/медична
хімія/медичний факультет/1 курс/українська/06.дисперсні.
Додаткові:
1. Равич-Щербо М.И., Новиков В.В.,
Физическая и коллоидная химия.- М., - 1976.- С.41-59.
2.
Мороз
А. С., Ковальова А. Г. Фізична та колоїдна хімія. Л. «Світ», 1994.
Правила роботи в хімічній
лабораторії (інструкція).
3.
Садовничая
Л.П. и др. Биофизическая химия.- К., - 1986.- С.41- 59.
Методичну вказівку склали доц. Кирилів М. В., доц. Бекус І. Р.
Обговорено і затверджено на
засіданні кафедри
27 серпня 2013 р., протокол № 1