Лекция №1 МХ

1.

Предмет:
Медицинская химия
Преподаватель: к.х.н., доцент
Омурзакова Гулнара
Гуламовна

2. Лекция № 1

Тема: Введение.
Учение о растворах.
Коллигативные свойства
растворов

3. ЛИТЕРАТУРА:

1. Медицинская химия. В.А. Калибабчук, С.М.
Гождзинский и др. Учебник для мед. спец.
вузов. Киев «Медицина» 2008.
2. Общая химия. Биофизическая химия. Химия
биогенных элементов. Ю. Ершов, М., Высшая
школа, 2007.
3. Попков В.А., Пузаков С.А. Общая химия.
Электронный учебник для вузов. - Москва:
2007.
4. 1000 тестов по общей химии для студентов
медицинских вузов. Учебное пособие.
Т. Н. Литвинова и др.- Ростов н/Д: 2007.

4. План:

1. Предмет и задачи химии. Роль химии в развитии
медицинской науки и практического здравоохранения.
2. Растворы. Классификация растворов. Способы
выражения концентрации растворов.
3. Растворимость газов в жидкостях. Кессонная болезнь.
4. Коллигативные свойства растворов неэлектролитов.
5. Осмос. Осмотическое давление.
6. Законы Рауля.
7. Особенности коллигативных свойств растворов
электролитов. Изотонический коэффициент.

5.

Медицинская химия изучает химические
основы процессов жизнедеятельности живого
организма, которые подчиняются основным
химическим закономерностям.
Большинство процессов, происходящих в
живом организме, объясняется на основании
теоретических
положений
неорганической,
физической и коллоидной химии. Например,
изменение структуры и функций клеток крови в
растворах кровезаменителей объясняется законами
осмотического давления; распределение ионов
электролитов между клетками и внешней средой –
законами мембранного равновесия Доннана;
механизм передачи нервных импульсов –
положениями
теории
электролитической
диссоциации;

6.

постоянство концентрация ионов Н+ в биологических
жидкостях (крови, лимфе) в значительной мере
зависит от наличия в их составе буферных систем.
Учение
об
окислительно-восстановительных
потенциалах позволяет объяснить протекание
многих реакций в организме, обусловленных
поступлением и затратой энергии.
Особенности физико-химии поверхностных
явлений помогают трактовать механизм действия
фармацевтических препаратов, объяснять явления
фагоцитоза и иммунитета. Теоретические положения
коллоидной химии помогают понять роль факторов
устойчивости дисперсных систем организма в
процессе его жизнедеятельности.

7.

Медицинская химия изучает строение и
реакционную способность наиболее важных
биологически
активных
молекул,
теорию
химической связи в комплексных соединениях
биометаллов с биолигандами и роль биогенных
элементов в жизнедеятельности организма. Она
изучает процессы, происходящие на молекулярном
и субмолекулярном уровнях, поскольку именно
здесь и следует искать причину возникновения
разных форм заболеваний и специфичность
наследственных признаков.
В настоящее время в практической медицине
(для диагностики и лечения) повсеместно
используются
методы,
основанные
на
теоретических
разработках
физической
и
коллоидной химии. К ним относятся гемодиализ,
гемосорбция, гемофильтрация, препаративный
электрофорез клеток и др.

8.

Бионеорганическая химия
изучает роль химических элементов в
разных процессах здорового и
больного организма. В настоящее
время все больше появляется данных
о связи между содержанием в
организме ионов металлов и
возникновением и развитием
раковых и сердечно-сосудистых
заболеваний.

9.

Биофизическая химия изучает
физико-химические процессы обмена
веществ (или процессов
жизнедеятельности). Основу
биофизической химии составляет
биологическая термодинамика (наука
о трансформации энергии в живых
организмах) и общая кинетика
биохимических процессов (учение о
скоростях и механизмах
биохимических реакций).

10. Классификация растворов

Растворы представляют для биологии, физиологии и медицины особый
интерес, т.к. все важнейшие биологические системы (цитоплазма, кровь,
лимфа, слюна, моча, пот и др.) являются водными растворами солей, белков,
углеводов, липидов. Усвоение пищи, транспорт метаболитов, большинство
биохимических реакций в живых организмах протекают в растворах.
Раствор - это гомогенная система переменного состава, состоящие из двух
или более компонентов.
Компоненты раствора
• растворитель; растворенные вещества; продукты их взаимодействия
Типы растворов
• – твердые, жидкие и газовые смеси;
• – водные и неводные;
• – разбавленные, концентрированные;
• – электролитов, неэлектролитов;
• – низкомолекулярных соединений, высокомолекулярных
соединений.

11. Способы выражения состава растворов

Массовая доля (ω) –отношение массы вещества к
массе раствора.
ω(x) = m(x) / mр-ра ⋅ 100%
Молярная концентрация (с)-количество вещества
(число молей) в литре раствора.
c(x) = n(x) / Vр-ра [моль / л = М ]
Моляльная концентрация (С)-количество вещества
(число молей) приходящих на 1 кг растворителя.
См= n(x) / m(H2O) [моль / кг ]
Эквивалентная концентрация или нормальность
показывает число эквивалентов растворенного
вещества в 1 л раствора.

12. Растворимость газов в жидкостях

Закон Генри
• При постоянной температуре растворимость
газа в определенном объеме жидкости
прямо пропорциональна давлению газа над
жидкостью
C=К∙P
C- концентрация раствора газа в жидкости,
К- коэффициент пропорциональности, зависит
от природы газа,
Р- давление

13. Закон Дальтона

(для смеси газов)
При постоянной температуре растворимость каждого
из компонентов газовой смеси в определенном объеме
жидкости прямо пропорциональна парциальному
давлению этого компонента газовой смеси над
жидкостью.
Сi (X) = K ⋅ Рi (X)
Сi (X) – молярная концентрация газа (Х) в насыщенном
растворе (моль/л);
K – константа, зависящая от природы растворителя и
температуры;
Рi (X) – парциальное давление компонента газовой
смеси;

14. Закон Сеченова

(для раствора газа в растворе электролита)
Растворимость газов в жидкостях в присутствии
электролитов понижается вследствие высаливания
газов.
–Kс ⋅ Сэл
C (х) = Cо (х) ⋅ е
C (х) – растворимость газа в насыщенном
растворе в присутствии электролита, моль/л;
Cо– растворимость газа в чистом растворителе;
K с– константа Сеченова;
С эл – молярная концентрация электролита в
растворе

15. Растворимость газов в жидкостях. Кессонная болезнь

Кессонная болезнь (декомпрессионная болезнь) - это
профессиональное заболевание, характеризующееся
образованием газовых пузырьков в крови
вследствие быстрого снижения давления вдыхаемой
смеси газов (азота, гелия, кислорода, водорода), что
приводит к разрушению клеточных стенок,
кровеносных сосудов и блокированию
кровоснабжения тканей. Данная патология носит
также название «болезнь водолазов» вследствие
того, что чаще всего именно дайверы (особенно
любители) страдают от данного недуга из-за
несоблюдения должных предосторожностей.

16.

При повышении давления растворимость газов в жидкостях (в
данном случае в крови, лимфе, синовиальной и
спинномозговой жидкостях) увеличивается, в то время как при
резком понижении давления растворённые в жидкости газы
выделяются в виде пузырьков, которые имеют свойство
группироваться и блокировать, разрушать, сдавливать сосуды.
Прорыв сосудистой стенки ведёт к кровоизлияниям в ткани
органов. Пузырьки газов закупоривают мелкие сосуды в
различных тканях и органах, что приводит к тяжелому
заболеванию или даже гибели человека.
Факторы, которые провоцируют развитие кессонной болезни:
∙ резкий подъём на поверхность с глубины без остановок;
∙ авиаперелёт после глубоководного погружения;
∙ нарушение регуляции кровообращения на глубине (под водой);
∙ переохлаждение организма в условиях повышенного давления;
∙ сильная усталость, либо пребывание в состоянии стресса;
∙ избыточная масса тела.

17. Коллигативные свойства разбавленных растворов

Коллигативные свойства– это свойства
растворов, которые зависят от числа частиц
растворенного вещества и природы растворителя,
но не зависят от природы растворенного вещества.
К ним относятся:
1) осмотическое давление,
2) понижение давления насыщенного пара
растворителя над раствором,
3) повышение температуры кипения растворов по
сравнению с чистым растворителем,
4) понижение температуры замерзания растворов по
сравнению с чистым растворителем.

18. Осмос. Явление осмоса

Осмос – это одностороннее
проникновение молекул
растворителя через
полупроницаемую мембрану из
растворителя в раствор, или из
раствора с меньшей концентрацией в
раствор с большей концентрацией.

19. Осмос в системе растворитель-раствор, разделенные мембраной с избирательной проницаемостью

20. Осмотическое давление

Осмотическое давление раствора (π) давление, которое надо приложить к
мембране со стороны более
концентрированного раствора для
предотвращения осмоса, называется
осмотическим давлением.
Онкотическое давление- это
осмотическое давление, создаваемое за
счет наличия белков в биожидкостях
организма.

21. Примеры проявления действия осмотического давления

• – осмотическое давление при введении солей
(отеки),
• – осмотическое давление при потере солей
(рвота, судороги);
• – при распаде белков (при воспалении);
• – гипертонический раствор при глаукоме;
• – гипертонические повязки в хирургии;
• – чистая озерная и морская вода;
• – консервирование продуктов (рассол, сироп)

22. Закон Вант- Гоффа

«Осмотическое давление раствора равно тому
давлению, которое производило бы растворенное
вещество, если бы оно при той же температуре
находилось в газообразном состоянии и занимало
объем, равный объему раствора».
Уравнение Вант-Гоффа
π = С⋅R⋅Т
π — осмотическое давление, кПа;
С — молярная концентрация, моль/л;
Т — абсолютная температура, К;
R — универсальная газовая постоянная, равная 8,31
Дж/моль⋅К

23. Осмотическое давление крови

π = πнмс + πвмс
(эл+неэл) (белки)
RT
0,56 ⋅ 0,083 ⋅ (273+37)
πплаз = ---------- = -------------------------- = 7,65 атм.
К3
1,86
πпл. ВМС(белки)= 0,04 + 0,03атм.
πплазмы = πНМС + πВМС = 7,65+ 0,03 ≈ 7,7 + 8,1 атм.

24. Компоненты плазмы крови в поддержании ее осмоляльности

Компоненты
%
ммоль/кг
Na+ + анионы
92
270
K+ + анионы
2
7
Ca2+ + анионы
1
3
Mg2++ анионы
0,3
1
Мочевина
1,7
5
Глюкоза
1,7
5
Белок
0,3
1
Всего:
100
292

25. Значение осмоса для организма:

• - упругость, тургор клеток,
• - эластичность тканей и форма органов,
• - усвоение пищи, образование лимфы, мочи
и кала,
• -действие лекарств,
• -за счет осмоса вода в организме
распределяется между кровью, тканями и
клетками.

26. Первый закон Рауля

Парциальное давление над раствором
прямо пропорционально мольной доле
растворенного вещества:
( Р0 - Р )
----------------- = N
Р0
N - мольная доля растворенного вещества;
Р0 - давление пара чистого растворителя;
Р - давление пара раствора.

27. Испарение чистого растворителя и растворителя из раствора

28. Второй закон Рауля

Понижение температуры замерзания
прямо пропорционально моляльной
концентрации раствора.
ΔТзам = К ⋅ Сm
Δтзам - понижение температуры замерзания;
К - криоскопическая константа растворителя (для
воды 1,853);
Сm- моляльная концентрация.

29. Второй закон Рауля

Повышение температуры кипения прямо
пропорционально моляльной концентрации
раствора.
ΔТкип = Е ⋅ Сm
ΔТкип - повышение температуры кипения;
Сm- моляльная концентрация;
Е- эбуллиоскопическая константа растворителя
(для воды 0,51).

30. Плазмолиз и гемолиз эритроцитов

Гемолиз - явление набухания и разрыва клеток эритроцитов в
гипотоническом растворе, идет осмос воды в клетки. Клетка
набухает, оболочка разрывается. Растворы, у которых