1 у dелементів заповнюються орбіталі не зовнішнього, а передзовнішнього енергетичного рівня. У атомів dелементів на зовнішньому енергетичному рівні на nsпідрівні, як правило, знаходяться два електрони. Fe0 1s
 Скачать 216.99 Kb.
|
|
46 Сильні електроліти на відміну від недисоціючих і слабкодисоціюючих сполук адсорбуються з розчинів у вигляді іонів, а не молекул. При цьому основну роль в сорбції відіграють електростатичні зв’язки. Іонообмінна адсорбція полягає в тому, що тверда фаза здатна поглинати з розчину катіони чи аніони, виділяючи взамін еквівалентні кількості інших катіонів чи аніонів. Сорбенти, що здатні до іонного обміну називаються іонітами чи іонообмінниками. Іоніти можуть мати кислотний, основний чи амфотерний характер. Природні іонообмінники це цеоліти і глауконіти. Застосовуються вони для очистки води, влучення важких металів з стічних вод. Вибіркова сорбція - це фіксація на твердій поверхні іонів при збереженні рухомості іонів протилежного знаку. Поглинатись будуть іони, які можуть піти на добудовування кристалічної решітки. Іонний обмін відіграє велику роль в процесах життєдіяльності. Оскільки мембрани є мало проникними для заряджених частинок, то транспорт іонів через мембрани здійснюється за допомогою спеціальних білків-переносчиків чи іонних каналів. 47 Правила Панета-Фаянса:1) Кристалічну гратку адсорбенту добудовують йони, що входять до її складу, ізоморфні з її йонами або ті, що утв з ними важкорозчинні сполуки.2) На твердій поверхні адсорбенту адсорбуються лише ті йони, знак заряду яких протилежний знакові заряду поверхні адсорбенту. Адсорбенти, на яких відбувається процес еквівалентного обміну йонів, називають іонітами. За походженням поділяють на природні й синтетичні. До природних іонітів належать циоліти, глинисті матеріали, викопні приски й ін. Синтетичними іонітами є оплавлені циоліти і молекулярні сита, активовані матеріали й ін. Вибіркова сорбція - це фіксація на твердій поверхні іонів при збереженні рухомості іонів протилежного знаку. Поглинатись будуть іони, які можуть піти на добудовування кристалічної решітки. Іонний обмін відіграє велику роль в процесах життєдіяльності. Оскільки мембрани є мало проникними для заряджених частинок, то транспорт іонів через мембрани здійснюється за допомогою спеціальних білків-переносчиків чи іонних каналів. 48 Хроматографія–фізико-хімічний метод розділення і аналізу, в якому речовина розподіляється між двома фазами: рухомою і нерухомою. Розділення речовин базується на їх різному розподілі в рухомій та нерухомій фазах, а відношення рівноважних концентрацій речовин в обох фазах називають коефіцієнтом розподілу. За технікою експерименту і характером фаз розрізняють такі варіанти хроматографії: Паперова – нерухома фаза - вода, що зв’язана з волокнами целюлози (фільтрувальний папір - має до 20-25% води), рухома фаза - органічний розчинник з полярністю меншою ніж, у води. На папір наносять суміш речовин, призначених для розділення і опускають в скляну камеру в яку наливають спеціально підібраний розчинник. Розчинник, який поширюється в силу капілярності по паперу, буде захоплювати з собою і речовини з суміші. Ті речовини які краще розчиняються в розчиннику будуть рухатись швидше, а речовини які краще розчиняються в воді, що знаходиться в волокнах целюлози, будуть затримуватись на старті чи рухатись не так швидко. Колонкова хроматографія - сорбент чи іоніт поміщують в трубку. В колонку вносять суміш речовин призначених для розділення і через колонку пропускають спеціально підібраний розчинник. В залежності від спорідненості до матеріалу сорбенту і до розчинника різні речовина будуть з різною швидкістю виходити з колонки. 49 Хроматографія–фізико-хімічний метод розділення і аналізу, в якому речовина розподіляється між двома фазами: рухомою і нерухомою. Основні досягнення хімії, біохімії, молекулярної біології, генетики, фармакології пов’язані з застосуванням цього методу. Хроматографія дала можливість встановити первинну структуру білків, нуклеїнових кислот, очистити їх від низькомолекулярних домішок. Метод тонкошарової хроматографії широко використовують для розділення, аналізу і ідентифікації лікарських речовин, оскільки він є достатньо простим у виконанні і не потребує складного обладнання. Газова хроматография, зокрема, є основним методом для судово-медичного визначення вмісту алкоголю в крові. Перевагами методу є відносна дешевизна приладу та швидкість визначення. 50 Дисперсними є системи, в яких одна речовина в подрібненому стані рівномірно розпо-ділена серед частинок іншої речовини. Розрізняють дисперсну фазу (диспергована речовина, або частинки) та дисперсне середовище (тобто розчинник). За розміром частинок дисперсні системи ділять на три типи:
За типом взаємодії дисперсної фази та дисперсного середовища розрізняють: Ліофільні системи – в яких дисперсні частинки сильно взаємодіють з розчинником. У випадку коли розчинником є вода, їх можна називати гідрофільними системами. Наприклад– розчини білків або полісахаридів у воді; Ліофобні системи – в яких дисперсні частинки слабко взаємодіють з розчинником. У випадку коли розчинником є вода ці системи можна називати гідрофобними, оскільки поверхня частинок слабко змочується водою. Приклади – колоїдні розчини благородних металів. 51 Колоїдно- хімічна фізіологія людини - це розділ науки, що вивчає функціонування систем організму людини, що утворюють колоїдні сполуки. Вже сама клітина являє собою складний комплекс колоїдних утворень , основними з яких є клітинні мембрани , гіалоплазма (сукупність ліофільних і ліофобних колоїдів з властивостями золів , гелів і емульсій , участь у формуванні яких беруть білки , нуклеїнові кислоти ( РНК) , солі металів , ліпіди і інші речовини) , ядро , ЕПС, рибосоми, лізосоми , комплекс Гольджі , включення. Кров – це також дисперсна система , в якій ферментні елементи еритроцити , тромбоцити , лейкоцити є фазою , а плазма - дисперсним середовищем . З колоїдів , багатих білками сполучної тканини (амінокислоти пролін і гліцин ) , складаються шкіра , м'язи , нігті, волосся , кровоносні судини, легені , весь шлунково -кишковий тракт. Такі біологічні рідини живих організмів, як кров, плазма, лімфа, спинномозкова рідина, сеча та інші є колоїдними системами, в яких ряд речовин, наприклад, білки, холестерин, глікоген та інші, перебувають в колоїдному стані. За багатьма показниками крові можна зробити висновок про фізіологічний стан організму. Найменші відхилення від норми кількості формених елементів крові (еритроцитів, лейкоцитів, тромбоцитів), швидкості осідання еритроцитів (ШОЕ), згортання і т.д. свідчать про наявність патологічних процесів в організмі людини. Взагалі цільну кров можна розглядати як емульсію, в якій формені елементи – дисперсна фаза, а плазма – дисперсійне середовище. У той самий час плазма є високодисперсною системою, в якій дисперсну фазу складають білки, гормони, ферменти і т.д. На поверхні еритроцитів адсорбовані молекули білків, амінокислот, іони електролітів, які визначають негативний заряд. Еритроцити– достатньо великі часточки в нормальному стані, вони коагулюють і осаджуються з визначеною швидкістю (ШОЕ). За наявності патологічних процесів в організмі змінюється біохімічний склад крові, еритроцити адсорбують молекули білків: глобулінів і фібриногенів, змінюється заряд еритроцитів і збільшується швидкість осідання еритроцитів (ШОЕ). Цей аналіз використовується для діагностики ряду захворювань. 52 Колоїдні розчини займають про-міжне місце між грубодисперсними системами та істинними розчинами. Для приготування колоїдних розчинів необхідно притримуватись певних умов, а саме: 1.Розміри частинок має бути в межах 10–7 – 10– 9 м. 2.Необхідні іони електролітів, які утворюють іонний шар навколо колоїдної частинки, надаючи їй стабільності. 3.Дисперсна фаза гідрофобних колоїдних розчинів має мати низьку розчинність у воді. Розрізняють 2 групи методів отримання колоїдних розчинів: Дисперсійний метод полягає в подрібнення речовини до маленьких частинок. Подрібнення можна вести: 1) механічним способом (кульові млини, гомогенізатори, ультразвукові дезінтегратори); 2) фізико-хімічним способом – метод пептизації, коли осад речовини переводиться в колоїдний стан додаванням поверхнево–активних сполук - мила, білків. Конденсаційний метод спрямований на збільшенні розмірів частинок завдяки агрегації молекул або іонів. Для цього використовується: 1) випаровування розчинника, внаслідок чо-го йде конденсація твердої фаза; 2) заміна розчинника, наприклад, коли спиртовий розчин холестерину вилити у воду; 3) використання реакцій, в яких осади формуються з маленьких частинок. Так, отримання колоїдного розчина йодиду срібла йде за реакцією заміщення: KJ + AgNO3 → AgJ ↓ + KNO3 Колоїдні розчини можна отримувати в реакціях відновлення чи окислення, або гідролізу: Ag2O + H2 → 2Ag↓ + H2O 2 HAuCl4 + 3 H2O2 → 2 Au↓ + 8 HCl + 3O2 2 H2S + SO2 → 3 S↓ + 2Н2О FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3↓ + 3 HCl Як лікарські препарати використовують протаргол/коларгол на основі срібла. 53 Методи очистки колоїдних розчинів. Очистка колоїдних розчинів необхідна для усунення надлишку іонів, сторонніх домішок, присутність яких зменшує їх стабільність. Діаліз - полягає в вилученні низькомолекулярних домішок шляхом дифузії крізь на-впівпроникну мембрану. Для цього колоїдний розчин вводять в мішечок з такої мембрани (наприклад з целофану) і занурюють у дистильовану воду. Молекули або іони з розміром меншим, ніж пори мембрани, будуть переходити з розчину у воду. Для прискорення діалізу можна створити електричне поле (електродіаліз), що прискорює перехід іонів. Суть компенсаційного діалізу перебуває в заміні звичайного розчинника спеціально приготовленим розчином, маючи знайомі концентрації речовин, близькі до концентрації біологічної рідини. Після довгого діалізу, коли між даними концентраціями установиться динамічна рівновага, аналізують склад і визначають кількість в внутрішньому середовищі речовин, знову в ній продіалізованих.Таким чином було виявлено наявність глюкози і сечовини в крові в вільному стані. Ультрафільтрація. Проводять фільтрування колоїдного розчину через навпівпроник-ну мембрану при підвищеному тискові. При цьому колоїдні частки затримуються мембра-ною, а домішки покидають колодний розчин. Ультрацентрифугування – процес сепарації частинок в залежності від їх розмірів та маси під дією прискорення, яке створюється центрифугами, що дають до 100 тисяч обертів на хв. Таким способом вдається не лише виділити частинки з певним розміром, але розділити субклітинні фракції. Для осадження ядер клітин потрібно створювати прискорення 600 g, мітохондрій – 8000 - 12000 g, ендоплазматичного ретикулуму – 100000g. 54 Діаліз -полягає в вилученні низькомолекулярних домішок шляхом дифузії крізь на-впівпроникну мембрану. Принципи діалізу використовують в апараті “штучна нирка”, де потік крові пропуска-ють крізь штучні навпівпроникні мембрани. З одного боку мембрани циркулює компенса-ційна рідина, наприклад – фізіологічний розчин, а зіншого боку - кров пацієнта. В результаті в компенсаційну рідину переходять надлишкові кількості метаболітів і токсинів, які накопичуються при захворюваннях нирок. 55 Стійкість дисперсної системи - характеризує властивість незмінюваність в часі її основних характеристик, зокрема таких як розмір і заряд частинок, рівномірність розподілу частинок в об`ємі розчинника. Розрізняють кінетичну і агрегативну стійкість колоїдних розчинів. Кінетична стійкість - здатність дисперсної системи знаходитись у колоїдному стані та не осаджуватись. Вона значною мірою залежить від поверхневого заряду і розміру дифузій-ного адсорбційного шару. Агрегативна стійкість - здатність дисперсної системи зберігати незмінними розміри частинок. Втрата агрегативної стійкості відбувається за рахунок злипання частинок та їх об’єднання в агрегати. В результаті відбувається випадіння осаду дисперсійної фази і коагуляція колоїду. Більшість колоїдних розчинів кінетично і агрегативно нестійкі, а їх стійкість зростає: 1. При наявності однойменного заряду на частинках, що приводить до взаємного відштовху-вання, перешкоджаючи агрегації; 2. При наявності гідратної оболонки навколо протиіону, яка запобігає злипанню частинок; Коагуляція колоїдних розчинів - це процес асоціації і збільшення розмірів частинок і в кінцевому підсумку випадіння дисперсної фази в осад. Коагуляцію колоїдної системи можуть викликати такі фактори: 1. Підвищення або зниження температури; 2. Перемішування розчину; 3. Додавання до розчину алкалоїдів, барвників; 4.Зміна реакції середовища; 5. Додавання іонів, які мають однаковий заряд з проти іоном, тобто заряд протилежнийзаряду гранули. Початок коагуляції можна визначити за різними ознаками: за зміною забарвлення золю, виникненням каламуті, початком виділення осаду і т. д. Всі біологічні рідини є колоїдними розчинами, оскільки присутні в них малорозчинні речовини (холестерин, тригліцериди, вищі жирні кислоти та інші) можуть підтримуватись у розчинному стані лише за рахунок стабілізації. Порушення стійкості колоїдів жовчі та сечі веде до утворення каменів, зниження стійкості колоїдних систем крові веде до відкладення холестерину та ліпідів в стінці судин. Частіше всього втрата стабільності колоїдних систем біологічних рідин є наслідком недостатньої кількості білків, що стабілізують частинки ліпі-дів та інших речовин, або (що частіше) є наслідком якісних змін в цих білках. В організмі існують процеси, які нагадують процеси коагуляції колодних розчинів. Зокрема перехід крові з рідкого стану в твердий також носить назву коагуляції (зсідання) крові. 56 ВМС – речовини складної хімічної будови з молекулярною масою порядку 10 4 – 10 6 одиниць маси. До ВМС належать:крохмаль, желатин, целюлоза,шерсть, шовк, бавовна,каучуки,смоли, пластмаси. Приклади ВМС в організмі людини: білки, нуклеїнові кислоти, глікоген. Набухання – це самочинний процес вбирання ВМС великих кількостей низькомолекулярної рідини, що супроводжується значним збільшенням об’єму та маси ВМС. Розрізняють 2 стадії набухання. На 1 стадії невелика к-сть молекул розчинника дифундує у ВМС, вони заповнюють проміжки між макроланцюгами і сольватують певні групи ВМС. 2 стадія характеризується значним збільшенням маси і об’єму полімеру внаслідок осмотичного всмоктування великої к-сті розчинника. Види набухання: 1) обмежене - супроводжується утв. драглів 2) необмежене – супроводжується повним розчиненням ВМС. Фактори набухання: природа ВМС і розчинника; дисперсність ВМС; рН; температура; електроліти. Тиск набрякання виникає в закритій ємності внаслідок збільшення об’єму ВМС під час набухання. За природою – осмотичний (до 107 Па), залежить від к-сті, природи ВМС, розчинника, температури. Біологічне значення : регулює обмін води між кров’ю та тканинами; сприяє процесам травлення біополімерів; супроводжує процес скорочення м’язів; збільшення набухання сприяє розвитку набряків; зменшення набрякання знижує еластичність і пружність шкіри. 57 Основним фактором термодинамічної стійкості розчинів ВМС, і в першу чергу розчинів білків, є їх висока гідрофільність, яка обумовлена наявністю полярних груп в бокових ланцюгах білків (зокрема, кислотних –СОО- та основних груп –NH3+), навколо яких утворюються потужні гідратні оболонки. Вони оберігають білкові молекули від склеювання та випадіння в осад і є основним фактором стабільності водних розчинів білків. В залежності від реакції середовища білки утворюють різні типи іонів . Розчини ВМР при певних умовах втрачають свою текучість, тобто перетворюються у драглі. Драглі і процес здраглювання мають велике значення в медицині, біології, тому що організми тварин і рослин в основному складаються з драглів. Драглі знаходять широке застосування у фармації для створення перспективних лікарських форм. Властивості їх можна регулювати зміною концентрації інгредієнтів або за допомогою речовин, що зшивають макромолекули. Лікарські форми у вигляді драглів можна виготовити м'якими, щільними, навіть хрящуватими. Причиною здраглювання розчинів ВМР є виникнення зв'язків між макромолекулами, в результаті чого в системі з'являється просторова сітка. Якщо зв'язки між макромолекулами не дуже міцні, то механічна дія (перемішування, струшування) може зруйнувати структуру і драглі перейдуть у рідину. При усуненні цієї дії розчини ВМР знову самодовільно здрагльовуються. Підвищення температури перешкоджає здраглюванню (зменшується число і тривалість контактів макромолекул), і навпаки. Здраглюванню розчинів завжди сприяє підвищення концентрації, бо підвищується частота зіткнень між макромолекулами. На здатність до здраглювання водних розчинів поліамфолітів (наприклад, білків) впливає рН розчину. Здраглювання краще відбувається в ізоелектричному стані. Із властивостей драглів слід відзначити такі: 1. Тиксотропія. Багато драглів під впливом механічних дій (перемішування, струшування) можуть переходити в розчини, а потім після зупинення дії знову здрагльовуватися. Руйнування драглів і утворення їх знову називається тиксотропією. Як правило, тиксотропні перетворення можуть бути повторені з одними й тими ж драглями необмежену кількість разів. Таким чином, тиксотропію можна розглядати як оборотний ізотермічний процес драглі <=> розчин. Тиксотропія є доказом того, що структуроутворення в таких системах відбувається за рахунок сил Ван-дер-Ваальса. 2.Синерезис. Свіжоприготовані драглі ВМР при стоянні часто зазнають зміни: об'єм їх зменшується, відбувається агрегація частинок, на поверхні драглів з'являються краплини рідини, розмір і число яких поступово збільшуються. В результаті утворюються дві макрофази — рідка і драглеподібна, яка зберігає форму посудини. Цей процес називається синерезисом. Рідка фаза, яка виділяється при синерезисі, не є чистим розчинником, а представляє собою розчин ВМР меншої концентрації. Причиною синерезису є те, що при утворенні драглів система ще не досягла стану рівноваги і в ній продовжуються пронеси утворення нових зв'язків між макромолекулами. Синерезис розповсюджений у технологічних процесах виробництва промислових і особливо продовольчих товарів (наприклад, отримання сиру). Синерезис має місце у живих клітинах, чим пояснюється жорсткість і жилавість м'яса старих тварин. Патологічні пухлини в організмі розглядаються як вияв синерезису. В фармації при виготовленні лікарських форм з використанням концентрованих розчинів ВМР слід враховувати можливість синерезису. 3.Дифузія.Дифузія низькомолекулярних речовин у розбавлених драглях (95-99% води) відбувається з такою ж швидкістю, як у воді, і підпорядковується закону Фіка. Для більшості концентрованих драглів на дифузію впливає ряд факторів, таких, як структура і концентрація драглів, ступінь дисперсності і природа частинок дифундуючої речовини. Залежність швидкості дифузії від концентрації драглів пов'язана з тим, що при зростанні концентрації збільшується щільність структурної сітки, зменшуються розміри комірок, заповнених розчинником, отже утруднюється проникнення через драглі дифундуючих частинок. Чим виший ступінь дисперсності дифундуючих частинок, тим легше вони проникають через драглі. Вплив природи дифундуючої речовини на швидкість дифузії пов'язаний з можливістю адсорбційних процесів і хімічних реакцій у драглях. |