Тема 9. КОЛЛИГАТИВНЫЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

К коллигативным свойствам растворов, т.е. свойствам, зависящим от количества частиц, относятся осмотическое давление, диффузия, понижение температуры замерзания и повышение температуры кипения растворов по сравнению с чистым растворителем. Осмотическое давление обеспечивает упругость и эластичность тканей. Коллигативные свойства физиологических, гипертонических и гипотонических растворов определяют их клиническое применение. В медицинской практике широко используется криометрический метод определения осмотического давления по понижению температуры замерзания раствора (депрессия температуры замерзания). Определение депрессии крови, лимфы, мочи позволяет рассчитывать «осмотическую» концентрацию молекул и ионов в биологических жидкостях, которую невозможно определить другими методами.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ.

Уметь интерпретировать коллигативные свойства растворов, которые используются в медицине и биологии.

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ

УМЕТЬ.

1. Интерпретировать понятие коллигативных свойств растворов.

2. Трактовать депрессию температуры кристаллизации и повышение температуры кипения как количественные характеристики раствора.

3. Рассчитывать моляльную концентрацию раствора и молярную массу растворенного вещества по температурам кипения и кристаллизации раствора.

4. Трактовать явление осмоса и его биологическое значение.

5. Интерпретировать величину осмотического давления согласно закона Вант-Гоффа.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ.

1. Растворы. Роль растворов в жизнедеятельности организма.

2. Растворимость газов в жидкостях. Закон Генри. Газовая эмболия.

3. Коллигативные свойства растворов. Осмос. Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа.

4. Гемолиз и плазмолиз. Гипо-, гипер-, и изотонические растворы и их применение в медицине.

5. Закон Рауля. Эбулиоскопия и криоскопия (см. приложение 4).

6. Коллигативные свойства растворов электролитов. Изотонический коэффициент.

7. Биологическое значение коллигативных свойств растворов.

Основная литература.

1. Медицинская химия: учебник. Калибабчук В.А., Грищенко Л.И., Галинская В.И. и др. – К.: Медицина, 2008. – С. 126-141.

РЕШЕНИЕ ОБУЧАЮЩИХ ЗАДАЧ.

Задача 1.

Рассчитать температуру кипения раствора, который содержит 12 г мочевины в 500 г Н₂О

(К_{Э воды} = 0,51).

Эталон решения:

1. Для успешного решения задачи необходимо записать ее краткое условие, позволяющее определить известные величины, а также неизвестные, которые необходимо вычислить в ходе решения:

Дано: КЭ воды = 0,51	Решение:
Ткип (раствор)=?

2. Для определения повышения температуры кипения раствора неэлектролита используем второй закон Рауля:

Где – повышение температуры кипения раствора по сравнению с чистым растворителем, °С;

С_m – моляльная концентрация, моль/кг;

K_Э, – эбуллиоскопическая константа воды

3. Чтобы найти повышение температуры кипения раствора необходимо найти моляльную концентрацию раствора мочевины (см. Приложение 3):

4. Рассчитываем повышение температуры кипения:

°С

5. Повышение температуры киспения раствора по сравнению с чистым растворителем показывает, на сколько °С температура кипения раствора выше чем у чистого растворителя, следовательно:

Т_кип (раствор) = Т_кип (Н₂О) + DТ_кип

Т_кип (раствор) = 100 + 0,2 = 100,2ºС

Решенная задача оформляется по следующему образцу:

Дано: КЭ воды = 0,51	Решение:
Ткип (раствор)=?	°С Ткип (раствор) = Ткип (Н2О) + DТкип Ткип (раствор) = 100 + 0,2 = 100,2ºС

Ответ: Температура кипения раствора составляет 100,2°С

Задача 2.

Рассчитайте осмотическое давление раствора глюкозы с массовой долей 1 % при температуре 37°С (плотность раствора 1,05 г/мл). Является ли этот раствор изотоническим по отношению к плазме крови?

Эталон решения:

1. Закон Вант-Гоффа для разбавленных растворов неэлектролитов может быть записан в виде:

С – молярная концентрация, моль/л;

R – универсальная газовая постоянная, R = 8,31 кПа∙л∙моль^-1∙К^-1;

Т – абсолютная температура, К., Т = tºС + 273

2. Определяем молярную концентрацию раствора глюкозы по формуле:

3. Определяем осмотическое давление раствора:

4. Осмотическое давление раствора меньше осмотического давления плазмы крови. Раствор является гипотоническим.

Задача 3.

Изотонический раствор хлорида натрия используется в качестве кровезаменителей и растворов для внутривенных инъекций. В 500 мл такого раствора содержится 4,45 г хлорида натрия. Определить молярную концентрацию раствора. Какое осмотическое давление он создаёт?

Эталон решения:

1. Определяем молярную концентрацию раствора:

2. Определяем изотонический коэффициент хлорида натрия:

NаСl ↔ Na⁺ + Cl^-

3. Рассчитываем осмотическое давление раствора:

,