Роль осмоса и осмотического давления
В биологических системах.
1. Осмос регулирует поступление воды в клетки и межклеточные структуры. Если бы вода просачивалась в ткани, то это вызывало бы отек различных органов и подкожной живой клетки. Это наблюдается при механических повреждениях различных органов.
2. Упругость клеток (тургор), эластичность тканей, сохранение определенной формы органов обусловлены осмотическим давлением. Клетки некоторых растений развивают давление 4-20 атм. Прорастающие ростки деревьев поднимают асфальт.
Растворы, имеющие одинаковое осмотическое давление называются изотоническими. Например, используются в медицине такие растворы как 0,9%-ный р-р NaCl и 5%-ный р-р глюкозы, которые изотоничны крови (т.е. имеют такое же осмотическое давление). Растворы с более высоким осмотическим давлением называются гипертоническими, а с более низким – гипотоническими.
Осмотическое давление плазмы крови человека при 370С составляет около 7,6 атм, это давление создает электролитный состав крови: 60% этого давления создает NaCl, затем глюкоза и др. Часть осмотического давления (около 0,03 атм) обусловлено белками (альбумины). Это давление называется онкотическим.
4.Помещая клетку в дистиллированную воду, наблюдается эндосмос (молекулы воды проникают во внутрь клетки), происходит набухание, а затем и разрыв оболочки и вытекание клеточного содержимого. Это явление называется лизисом. В случае эритроцитов – гемолизом.
В концентрированных растворах солей отмечается сморщивание клеток - плазмолис,связанный с потерей воды, или экзосмосом.
5. Человеческий организм характеризуется постоянством осмотического давления, колебания его незначительны. Поэтому при различных процедурах в кровь человека в больших количествах можно вводить только изотонические растворы. При больших потерях крови (операции, травмы) больным вводят по несколько литров изотонического раствора NaCl (0,9%) для возмещения потери жидкости с кровью. Но следует помнить, что изотонический раствор кровь не заменяет!
6. В хирургии применяют гипертонические растворы, например 10%-ный р-р NaCl. Смоченную в таком растворе повязку накладывают на рану для очистки от гноя, микроорганизмов и продуктов распада.
7.Горькая соль MgSO4 *7H2O и глауберова соль Na2SO4*10 H2O являются сильными слабительными средствами. Это их свойство основано на осмосе: эти соли плохо всасываются желудочно-кишечном тракте, гипертонические растворы MgSO4 *7H2O и Na2SO4*10 H2O заставляют устремляться в просвет кишечника большое количество воды, что приводит к послабляющему эффекту.
8. Почка – эффективный осмотический аппарат. Основная функция ее заключается в удалении продуктов обмена из крови: в более концентрированный раствор – мочу - через полупроницаемую мембрану.
9.Одним из основных механизмов поступления минеральных веществ в эмаль зубов следует считать осмотическое давление. Если эмаль покрыть высококонцентрированным раствором сахара, то осмотическое давление достигает 50 атм. Поэтому малые по размеру ионы, включая Н+, будут интенсивно проникать в эмаль, что в конечном итоге приведет к кариесу.
Вопросы для самоконтроля.
1. Перечислите коллигативные свойства раствора.
2. Какой раствор называется идеальным.
3. Сформулируйте первый закон Рауля.
4. Сформулируйте второй закон Рауля.
5. Что такое осмос.
6. Сформулируйте закон Закон Вант-Гоффа.
7. Что называется осмотическим давлением.
8. Что называется экзоосмосом и эндоосмосом.
9. Роль осмоса и осмотического давления в биологических системах.
10. Чему равно осмотическое давление 0,5М раствора глюкозы при 250С?
11. Вычислите осмотическое давление раствора, содержащего 16 г сахарозы С12Н22О11 в 350 мл Н2О при 293 К. плотность раствора принять за единицу. Ответ: 311 кПа.
12. К 100 мл 0,5М раствора сахарозы С12Н22О11 добавили 300 мл Н2О. Чему равно осмотическое давление полученного раствора при 250С?
Ответ: 309,6 кПа.
Тесты для самоконтроля
Вариант 1
1. Если ∆Н растворения меньше нуля – это процесс:
а) эндотермический, б) экзотермический,
в) сбалансированный, г) атермический.
2. Каково осмотическое давление в кПа раствора пиридина (М = 80 г/моль), содержащего 4 г вещества в 2 л раствора (t=00С)?
а) 28,37, б) 40,12, в) 48,24, г) 56,74.
3. Факторы, свидетельствующие о химизме процесса растворения?
а) диффузия, б) тепловой эффект,
в) контракция, г) изменение окраски раствора.
4. Неограниченно смешиваются друг с другом?
а) вода + бензол, б) вода + этиловый спирт,
в) вода + сахароза, г) гексан + гептан.
5. Какой из водных растворов имеет самое высокое осмотическое давление, если в их равных объёмах содержатся одинаковые массы следующих веществ?
а) СН3ОН, б) С3Н8О3, в) С2Н5ОН, г) СН3СОСН3