Матеріали для Нової української школи 1 клас - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Хімія - Золота колекція рефератів - 2018

РОЗЧИНИ В ОРГАНІЗМІ ЛЮДИНИ

ВСТУП

Навколо нас практично немає чистих речовин — усі вони перебувають у вигляді сумішей, а частіше — розчинів. Наш організм не є винятком — усі життєво важливі речовини, які надходять в організм, засвоюються після того, як будуть розчинені в рідких середовищах організму.

Саме тому вивчення природи й властивостей розчинів має величезне значення як з наукового, так і з практичного погляду: знаючи, які процеси відбуваються в розчинах усередині нас, можна навчитися управляти ними. Цей шлях широко досліджується, у тому числі й хіміками, оскільки має велике значення для сучасної медицини.

ТЕОРІЯ РОЗЧИНІВ

Об’єктом розгляду в рамках цього реферату є молекулярні (істинні) розчини, тобто такі системи, у яких змішуються молекули розчинника й розчиненої речовини.

Істинні розчини є гомогенними; візуально розділити розчинник і розчинену речовину неможливо. На молекулярному рівні розчинник і розчинена речовина взаємодіють між собою. Про це свідчать зміни обсягу розчину (він не дорівнює сумі обсягів узятих для приготування розчину речовин). Це, а також виділення або поглинання теплоти при розчиненні, свідчить про те, що розчини не можна вважати механічними сумішами. Для їх компонентів характерна хімічна взаємодія. Розглядаючи властивості розчинів, необхідно враховувати цей факт.

Як розчинник, так і розчинена речовина можуть перебувати в різних агрегатних станах. Однак найчастіше зустрічаються й ширше використовуються розчини в рідинах, причому перше місце за популярністю серед розчинників займає вода.

Речовини в різних агрегатних станах розчиняються у воді за різних умов. Якщо кілька різних речовин перебувають в однаковому агрегатному стані, то на їхню розчинність істотно впливає їхня природа.

Розчинність газів у воді обернено пропорційна температурі розчинника. Крім того, більша частина газів погано розчиняється у воді через те, що вода — полімерний розчинник.

Рідини розчиняються у воді в більшості випадків обмежено. Зміна температури впливає на розчинність різних рідин по-різному.

Розчинність у воді твердих речовин також залежить від природи речовини, однак переважно зі зростанням температури вона збільшується.

БУФЕРНІ РОЗЧИНИ

Важливою характеристикою розчину є його кислотність (або лужність). Ця величина відображає концентрацію іонів Н+ (або ОН-) і позначається pH (або рОН, але частіше pH) : pH = -lg[H+], де [Н+] — концентрація іонів Н+.

Для вираження реакції середовища користуються величиною [Н+], беручи до уваги, що в чистій воді

+] = [ОН-] = 10-7 моль/л

pH = рОН = 7.

Для будь-якого розчину pH + рОН = 14.

Залежно від концентрації іонів Н+ середовище розчину може бути кислим (pH = 0-7), лужним (pH = 7-14) і нейтральним (pH = 7).

Часто буває необхідно, щоб середовище розчину не змінювалося, незважаючи на реакції, що протікають у розчині (продукти цих реакцій здатні впливати на середовище розчину). Для цих випадків використовуються буферні розчини — це розчини, здатні практично зберігати pH при додаванні помірних кількостей кислот і лугів.

ОСМОТИЧНИЙ ТИСК

Важливою властивістю розчинів є осмос (у перекладі з грецької — тиск, поштовх). Уявімо собі посудину, розділену на дві частини напівпроникною мембраною. Мембрана є напівпроникною, оскільки через неї можуть проходити молекули тільки одного виду. У нашому випадку це молекули розчинника. Помістимо в обидва відсіки посудини розчини однієї речовини, але щоб їхні концентрації відрізнялися. Молекули розчинника переміщатимуться через мембрану з відсіку з розчином меншої концентрації у відсік з розчином, концентрація якого більша. Це однобічне переміщення молекул і є осмосом. Сила, що викликає осмос, називається осмотичним тиском.

Той із двох розчинів, у якому осмотичний тиск більший, називається гіпертонічним, а той, у якому менше, — гіпотонічним. Молекули розчинника переміщатимуться з гіпотонічного розчину в гіпертонічний доти, поки осмотичні тиски не зрівняються.

РОЛЬ РОЗЧИНІВ В ОРГАНІЗМІ ЛЮДИНИ

Якщо розглянути реакції між різними речовинами, що протікають в організмі, то ми побачимо, що практично всі вони протікають у розчинах. Оскільки практично всі рідкі системи організму людини являють собою розчини,

то стає зрозумілою важливість вивчення властивостей розчинів і умов протікання в них реакцій.

Процес розчинення різних речовин у різних рідинах — це процес величезної важливості для організму людини. Велике фізіологічне значення має розчинність у рідких середовищах організму різних газів, особливо кисню О2, оксиду карбону(ІV) СJ2, азоту N2 та інших. Велику важливість у цьому процесі має також характер середовища, в якому відбувається розчинення. Величезний вплив на стан організму має зміна зовнішніх умов, у зв’язку з чим змінюється розчинність газів у крові. Наприклад, якщо істотно зміниться тиск, то результат для організму може бути вельми негативним. Уявімо собі ситуацію — водолаз швидко піднімається з глибини. При цьому тиск знижується, а, розчинність газів у рідинах зменшується. У результаті з крові починають бурхливо виділятися розчинені в ній гази. Утворені пухирці становлять велику небезпеку — вони можуть закупорити дрібні кровоносні судини, що може викликати загибель людини. Те ж саме спостерігається при розгерметизації літаків, космічних кораблів і скафандрів космонавтів.

При значному зниженні тиску досить великою є ймовірність алкалозу — нездужання, викликаного високою лужністю крові. Найчастіше це спостерігається в альпіністів. У розрідженій атмосфері різко знижується концентрація розчиненого в крові СО2, що призводить до надактивної вентиляції легенів. У результаті помітно зростає лужність крові.

Для боротьби з описаним явищем використовується розчин лимонної кислоти.

ОСМОС В ОРГАНІЗМІ ЛЮДИНИ

Характерним явищем у рідинних системах організму є осмос. За нормальних умов (температура тіла дорівнює 36,6-37 °С) осмотичний тиск крові дорівнює 755-796 кПа. Це дуже високе значення. Пояснюється воно наявністю в крові великої кількості іонів, низько- і високомолекулярних сполук.

Здоровий організм людини характеризується постійним осмотичним тиском крові. Можна сказати інакше — поки осмотичний тиск крові не змінюється, з цього боку хвороба людині не загрожує. Це також є справедливим для осмотичного тиску всередині організму. Саме він «відповідальний» за розподіл води між органами, тому надто важливо, щоб його значення не змінювалося.

Осмотичний тиск існує також у клітині. Діючими розчинами виступає вміст клітини й зовнішнє середовище; напівпроникною мембраною слугують стінки клітини. Якщо клітина здорова й умови нормальні, то тиск клітинного вмісту (тургорний тиск або тургор) перевищує тиск зовнішнього середовища.

У медичній практиці широко використовуються як гіпертонічні щодо крові розчини, так і ізотонічні (тобто такі, що мають рівний із кров’ю осмотичний тиск). Гіпертонічні розчини використовуються для очищення ран: у тканинах марлевих пов’язок, змочених такими розчинами, рух рідини буде спрямований у бік розчину з більшим осмотичним тиском, тобто з рани в тканину.

Ізотонічні розчини характеризуються осмотичним тиском, рівним за величиною осмотичному тиску крові. Як правило, вони використовуються для заповнення значних втрат крові й плазми.

БУФЕРНІ СИСТЕМИ ОРГАНІЗМУ

Здоров’я організму багато в чому залежить від того, наскільки постійними є характеристики рідинних систем організму. Оскільки головним розчинником в організмі є вода, то важливим показником стану рідинних систем слугує pH. Коливання рівня pH можуть привести до порушення життєдіяльності організму й навіть до загибелі.

Щоб рівень pH залишався постійним, в організмі людини функціонують такі буферні системи:

1) гідрокарбонатна;

2) фосфатна:

3) амінокислотна;

4) білкова.

Гідрокарбонатна буферна система складається з вугільної кислоти і її натрієвої або калієвої кислої солі. Співвідношення між компонентами цієї буферної системи Н2О • СО2 : NaHCO3 = 1 : 20. За силою це найпотужніша буферна система крові — на її частку припадає 53 % загальної буферної дії крові.

Розглянемо дію гідрокарбонатного буфера. Нехай у систему додані сильна кислота або луг. Компоненти буфера вступають у реакцію в такий спосіб:

Н2О • СО2 + NaOH →> NaHCO3 + Н2О

NaHCO3 + НСl → NaCl + Н2О • СO2

Як бачимо, принцип дії буфера полягає в тому, щоб перетворювати речовини, здатні істотно змінити pH крові (NaOH, НСl), на речовини, що не змінюють середовища розчину (Н2O, NaCl), і компоненти буферного розчину (NaHCO3, Н2O • СO2).

Фосфатна буферна система складається з кислих солей фосфорної кислоти: гідрофосфату Na2HPO4 і дигідро- фосфату NaH2PO4. За важливістю в крові ця система посідає друге місце, тоді як у тканинах і деяких біологічних рідинах (наприклад, у травних соках) фосфатний буфер становить основу буферних систем.

Амінокислотні буферні системи являють собою водні розчини амінокислот, які піддавалися гідролізу за рівнянням

Описание: D:\Документи деканату\моя\ЖЕНЯ\2018\січень\2\media\image98.jpeg

білкові буферні системи забезпечують буферну дію тканин і клітин організму. У загальному вигляді білковий буфер може бути представлений такими рівняннями:

R-COOH → R-COO- + H+Na+

R-COONa → R-COO- + Na+

Цей буфер може утворюватися білками плазми, гемоглобіном і оксигемоглобіном.

Без сумніву, у рамках одного реферату неможливо розкрити все різноманіття функцій розчинів в організмі. Однак навіть наведених фактів досить для того, щоб зрозуміти, наскільки важливою галуззю є хімія розчинів і яким важливим є її вивчення.









загрузка...