Растворимость веществ

Образование любых химических связей энергетически выгодно. Поэтому, чем больше водородных связей и электростатических взаимодействий между водой и веществом, тем энергетически выгоднее процесс растворения (ΔН_раств< 0).

Роль воды в организме

1. Большинство процессов в организме происходят в водной среде. Она - основной компонент внутри- и внеклеточной среды.

2. Вода растворяет все соединения, участвующие в обмене веществ.

3. Участвует в формировании пространственной структуры белков, ДНК, РНК и надмолекулярных комплексов (клеточные мембраны).

4. Играет важную роль в транспорте веществ между органами и органеллами клетки и выведении продуктов обмена из организма.

5. Текучесть воды определяет скорость транспорта веществ и выведения продуктов обмена из организма.

6. Теплоемкость воды определяет температурную адаптацию организма.

7. Электропроводность водных растворов влияет на электрофизиологические свойства клеток (проводимость нервных сигналов).

2/3 воды в организме –внутриклеточная жидкость, т.е. вода структурирована.

Диссоциация воды

Вода - слабый электролит и лишь в очень небольшой степени диссоциирует на ионы: Н₂О ↔ Н⁺ + ОН^-

К_{дис. воды} - это константа равновесия процесса диссоциации воды

К_р = К_{дис. воды} = [H⁺][OH^-]/[H₂O] = 1,821*10^-16

[H₂O] = Const = m/M = 1000 г/18 г/моль = 55,35 моль/л.

[H⁺][OH^-] = К_{дис. воды}*[H₂O] = 55,35*1,821*10^-16 = 10^-14

[H⁺][OH^-] называется ионным произведением воды и обозначается К_w

К_w = [H⁺][OH^-] = 10^-14

Если среда нейтральная, то [H⁺] = [OH^-] = √10^-14 = 10^-7

Водородный показатель рН

Десятичный логарифм молярной концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком, называют водородным показателем рН.

рН = – lg [H⁺]

Гидроксильный показатель рОН = – lg [ОH^-].

Прологарифмируем выражение для ионного произведения воды [H⁺][OH^-] = 10^-14 и возьмем его с обратным знаком: – lg[H⁺] – lg[OH^-] = 14

или рН + рОН = 14

Шкала рН:

Закон Оствальда (закон разбавления для слабых электролитов)

Процесс электролитической диссоциации, как и в случае воды, может быть охарактеризован константой диссоциации (К_дис.).

Так, для кислоты НА ↔ Н⁺+А^- константа диссоциации имеет вид:

К_{дис. НА}= [Н⁺][А^-]/[НА]

Закон Оствальда отражает взаимосвязь между константой диссоциации и степенью диссоциации бинарного (распадающегося на два иона) слабого электролита, например, слабой кислоты НА.

[Н⁺] = [А^-] = αС, [НА] = (1- α)С

α – степень диссоциации слабой кислоты,

С – исходная концентрация кислоты.

Тогда: К _{дис. НА}= [H⁺] [A^-] / [HA] = αС·αС/(1- α)С

К_{дис НА} = α²С/(1-α)

Если α<<1, то (1-α) ~1, следовательно К_{дис НА} = α²С,

отсюда: α = √ К_дис/С_м

Как видно из этого уравнения, с ростом концентрации степень диссоциации падает и, наоборот, с разбавлением электролита α растет.

ЛЕКЦИЯ № 3

Осмос. Транспорт веществ в организме

СОДЕРЖАНИЕ

Явление осмоса. Схема прибора для обнаружения осмоса. Полупроницаемые мембраны. Осмотическое давление. Понятие диализа. Осмос в различных клетках. Осморегуляция в клетках млекопитающих.

Транспорт веществ в организме. Виды транспорта. Примеры. Роль транспорта веществ в метаболизме и поддержании гомеостаза.

Цель: ознакомить с явлением осмоса для понимания механизма поддержания водного и электролитного баланса в организме а также понимания роли транспорта веществ в метаболизме.

Свойства разбавленных растворов, которые определяются только количеством частиц растворенного вещества и не зависят от их размера, молярной массы и природы этих веществ называют коллигативными (взаимосвязанными, коллективными). Осмос является одним из коллигативных свойств растворов.

Осмос (от греч. толчок, давление) - процесс самопроизвольного перехода (диффузии) растворителя через полупроницаемую мембрану из области с более низкой концентрацией раствора в область с более высокой концентрацией.

Явление осмоса наблюдается в тех средах, где подвижность растворителя больше подвижности растворённых веществ.

Полупроницаемыми называют мембраны, которые имеют высокую проницаемость лишь для некоторых веществ, например, для растворителя.

Пример. К яичной скорлупе с внутренней стороны прилегает полупроницаемая мембрана: она пропускает молекулы воды и задерживает молекулы сахара. Если такой мембраной разделить растворы сахара с концентрацией 5% и 10 %, то через нее в обе стороны будут проходить только молекулы воды. В результате в более разбавленном растворе концентрация сахара повысится, а в более концентрированном, наоборот, понизится. Когда концентрация сахара в обоих растворах станет одинаковой (закон термодинамики), наступит равновесие. Растворы, достигшие осмотического равновесия, называются изотоническими.