НАБОР ЗАДАНИЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ САМОПОДГОТОВКИ. Большинство биологических водных растворов представляют собой системы, в которых одно вещество, находящееся в раздробленном виде

Задание 1.

Большинство биологических водных растворов представляют собой системы, в которых одно вещество, находящееся в раздробленном виде, равномерно распределено в общей массе другого. Дайте название данной системе:

A. Дисперсная фаза

B. Дисперсионная среда

C. Истинный раствор

D. Дисперсная система

E. Коллоидный раствор

Задание 2.

Укажите, какой из методов может быть использован для диспергирования крупных частиц:

A. Реакция гидролиза

B. Измельчение в коллоидных и шаровых мельницах

C. Реакция ОВР

D. Диализ

E. Метод замены растворителя

Задание 3.

Растительные и животные организмы, многие объекты неживой природы, продукты питания ─ это дисперсные системы различной степени организации. Укажите метод, который можно применить для получения коллоидных растворов:

A. Электрофорез

B. Электроосмос

C. Диализ

D. Электродиализ

E. Диспергирование

Задание 4.

Аппарат «искусственная почка» предназначена для временной замены функции почек при острой почечной недостаточности. Укажите, какой из методов очистки золей лежит в основе этого аппарата.

A. Электродиализ

B. Ультрафильтрация

C. Электроосмос

D. Нефелометрия

E. Компенсационный диализ

Задание 5.

Коллоидные растворы всегда содержат примеси электролитов и других низкомолекулярных веществ. Укажите, какой метод является наиболее эффективным для очищения коллоидного раствора от примесей электролитов.

A. Центрифугирование

B. Фильтрация

C. Дисперсионный метод

D. Диализ

E. Электродиализ

Задание 6.

Для коллоидных растворов также как и для истинных растворов характерны некоторые молекулярно - кинетические свойства. Укажите одно из них.

A. Растворение

B. Диффузия

C. Опалесценция

D. Дифракция

E. Рефракция

Задание 7.

Взвесь глины в воде представляет собой гетерогенную систему. Укажите тип данной дисперсной системы.

A. Суспензия

B. Эмульсия

C. Аэрозоль

D. Истинный раствор

E. Пена

Задание 8.

В фармацевтической практике широко используется изготовление лекарственных форм в виде коллоидно-дисперсных систем. К методам физической конденсации относится:

A Гидролиз

B Двойной обмен

C Восстановление

D Окисление

E Замена растворителя

Задание 9.

На биодоступность фармацевтического препарата оказывает влияние:

A Форма частиц

B Концентрация раствора

C Дисперсность системы

D Масса частиц

E Плотность раствора

Задание 10.

Для каких систем характерна седиментация?

A Суспензии

B Растворы ВМС

C Расплавы

D Растворы электролитов

E Растворы неэлектролитов

Эталоны ответов:

1 – D, 2 – B, 3 – E, 4 – E, 5 – E, 6 – B, 7 – A, 8 – E, 9 – C, 10 – A.

Тема 15. ЛИОФОБНЫЕ ЗОЛИ И ИХ СВОЙСТВА. КОАГУЛЯЦИЯ.

КОЛЛОИДНАЯ ЗАЩИТА.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

К лиофобным дисперсным системам относятся золи благородных металлов, ряда неорганических соединений, коллоидные растворы крахмала, желатина. Эти системы характеризуются относительно слабым взаимодействием между частичками дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Основной структурной единицей лиофобных золей является мицелла. В соответствии с современными представлениями, мицелла является образованием со сложной структурой: состоит из электронейтрального ядра и ионогенной части. Явление мицеллообразования играет большую роль в жизнедеятельности организма. Мицеллы способны образовывать нерастворимые в воде твердые вещества. Так, например, содержание карбонатов и фосфатов кальция в крови значительно превышает их растворимость в воде, поэтому часть их присутствует в крови в виде мицелл. В таком же состоянии находится в крови нерастворимый в воде холестерин.

Стабилизации этих гидрофобных систем способствуют защитные соединения крови (белки, полисахариды), которые обеспечивают коллоидную защиту. При различных патологических состояниях наблюдается снижение уровня коллоидной защиты жидких сред организма, что приводит к коагуляции фосфатов, карбонатов кальция, холестерина, которые образуют осадки на внутренней поверхности кровеносных сосудов. Вскипание крови, слипание эритроцитов и формирование «монетных столбиков» - процессы аналогичные коагуляции.

Многие формы лекарственных препаратов представляют собой дисперсные системы: эмульсии, суспензии, аэрозоли. Высокая степень лисперсности частих обеспечивает большую площадь поверхности контакта с препаратом, облегчает его всасывание, увеличивает биодоступность. Растворы некоторых лекарственных препаратов, например, протаргола и колларгола (гидрофобные золи серебра) являются коллоидными растворами.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ.

Уметь интерпретировать строение и свойства лиофобных золей, явления коагуляции и коллоидной защиты применительно к биологии и медицинской практике.

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ.

УМЕТЬ:

1. Интерпретировать понятие лиофобных золей, а также основные положения мицеллярной теории строения лиофобных золей.

2. Интерпретировать виды устойчивости коллоидных растворов, факторы устойчивости мицеллы лиофобного золя, а также понятие электрокинетического потенциала.

3. Интерпретировать электрокинетические явления в лиофобных золях (электрофорез и электроосмос) применительно к биологии и медицинской практике.

4. Интерпретировать влияние электролитов на физико-химическое состояние коллоидного раствора, исходя из понятий порога коагуляции, коагулирующей способности электролитов, правила Шульце-Гарди.

5. Трактовать применение лиофильных систем с целью стабилизации коллоидных растворов и коллоидной защиты в биологических системах и медицинской практике.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ.

1. Понятие лиофобных золей. Мицеллярная теория строения лиофобных золей (мицелла, ядро, ионогенная часть, гранула).

2. Агрегативная и кинетическая (седиментационная) устойчивость коллоидных растворов. Факторы устойчивости мицеллы лиофобного золя. Электрокинетический потенциал.

3. Электрокинетические явления в золях. Электрофорез. Электроосмос.

4. Коагуляция золей под влиянием электролита. Седиментация. Порог коагуляции, коагулирующая способность электролитов. Правило Шульце-Гарди.

5. Коллоидная защита, стабилизация коллоидных растворов. Биомедицинское значение коллоидной защиты.

Основная литература.

1. Медицинская химия: учебник. Калибабчук В.А., Грищенко Л.И., Галинская В.И. и др. – К.: Медицина, 2008. – С. 267-304.

РЕШЕНИЕ ОБУЧАЮЩИХ ЗАДАЧ.

Задача 1.

Постройте мицелярную формулу частиц лиофобного золя, образованного при смешении раствора хлорида бария с избытком сульфата натрия.

Эталон решения:

При взаимодействии растворов BaCl₂и Na₂SO₄ (взят избытке) протекает химическая реакция, результатом которой является образование малорастворимого соединения – сульфата бария:

BaCl₂ + Na₂SO₄ (избыток) ® BaSO₄↓ + 2NaCl

Микрокристаллы малорастворимого сульфата бария формируют агрегат мицеллы.

Важным фактором в образовании лиофобного золя является наличие избытка одного из компонентов системы. Электролит, взятый в избытке, стабилизирует золь за счет избирательной адсорбции его ионов на поверхности агрегата. Адсорбция на поверхности микрокристалла происходит согласно правилу Панета-Фаянса.

В данном примере сульфат ионы SO₄^2-, присутствующие в избыточном количестве в растворе и входящие в состав агрегата, адсорбируются на его поверхности, создавая слой потенциал определяющих ионов. Агрегат и потенциалопределяющие ионы формируют ядро мицеллы.

Поверхность микрокристалла заряжается отрицательно, что приводит к адсорбции катионов натрия из раствора. Катионы натрия формируют адсорбционный слой противоионов, частично компенсируя заряд потенциалопределяющих ионов. Агрегат, потенциал определяющие ионы и адсорбционный слой противоионов формируют гранулу. Заряд потенциал определяющих ионов определяет заряд гранулы.

В данном примере гранула заряжена отрицательно, что приводит к формированию диффузионного слоя противоионов, который компенсирует ее заряд. Имея заряженную поверхность, мицелла сольватируется.

Мицеллярная формула

гранула

ядро

{(BaSO₄ m, n SO₄^2- 2(n-x) Na⁺}^2x- 2x Na⁺ рН₂О

| | | |

агрегат адсорбционный слой

противоионов

потенциал определяющие ионы диффузионный слой противоионов

Заряд гранулы определяет величину и знак дзета–потенциала, который возникает на границе адсорбционного и диффузного слоёв. Дзета-потенциал является частью термодинамического потенциала мицеллы, его величина определяет стабильность золя, а знак – направление движения гранулы в электрическом поле.

Задача 2.

Смешением растворов хлорида бария с избытком сульфата натрия получен золь с отрицательно заряженной гранулой (см. задачу 1). Определите ион, обладающий максимальным коагулирующим действием на золь с отрицательно заряженной гранулой:

A. Al³⁺

B. SO₄^2-

C. Cl^-

D. Na⁺

E. Са²⁺

Эталон решения:

1. По правилу Шульца-Гарди коагуляция золя вызывается не всем электролитом, а ионами, заряд которых противоположен заряду гранулы. По условию задачи гранула отрицательно заряжена, следовательно, коагуляцию будут вызывать катионы: Al³⁺; Na⁺; Са²⁺.

2. Коагулирующая способность ионов возрастает с возрастанием заряда иона, следовательно, ионы Al³⁺ будут обладать максимальным коагулирующим действием.

Примечание: В случае ионов равного заряда, максимальным коагулирующим действием будет обладать ион с максимальным ионным радиусом.