Занятие №3

Тема: Химическая кинетика и катализ. Химическое равновесие Учение о растворах. Коллигативные свойства растворов.

Значение темы: Изучение темы будет способствовать формированию способности анализировать социально-значимые проблемы и процессы, использовать на практике методы естественнонаучных, медико-биологических наук в различных видах профессиональной и социальной деятельности, способности реализовать этические и деонтологические аспекты врачебной деятельности в общении с коллегами, способности выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, использовать для их решения соответствующий физико-химический и математический аппарат, способности к формированию системного подхода к анализу медицинской информации, основанной на поиске решений с использованием теоретических знаний и практических умений в целях совершенствования профессиональной деятельности, способности использовать нормативную документацию, принятую в здравоохранении, терминологию, международные системы единиц (СИ), действующие международные классификации,способностью и готовностью изучать научно-медицинскую информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования, способностью и готовностью к участию в освоении современных теоретических и экспериментальных методов исследования.

Цель занятия: Студент должен

Знать:

ü правила техники безопасности и работы в химических лабораториях с реактивами, приборами;

ü физико-химическую сущность процессов, происходящих в живом организме на молекулярном, клеточном, тканевом, органном уровнях;

ü свойства воды и водных растворов;

ü способы выражения концентрации веществ в растворах, способы приготовления растворов заданной концентрации;

ü основные типы химических равновесий (протеолитические, гетерогенные, лигандообменные, окислительно- восстановительные) процессах жизнедеятельности;

ü электролитный баланс организма человека, коллигативные свойства растворов (диффузия, осмос, осмолярность, осмоляльность);

Уметь:

ü пользоваться физическим, химическим и биологическим оборудованием;

ü прогнозировать направление и результат физико-химических процессов и химических превращений биологически важных веществ;

ü производить расчеты по результатам эксперимента,

ü пользоваться учебной, научной, научно-популярной литературой, сетью Интернет для профессиональной деятельности;

Вопросы для изучения темы

1. Понятие о скорости химической реакции. Закон действующих масс.

2. Молекулярность и порядок реакции.

3. Влияние различных факторов на скорость химической реакции. Фармакокинетика.

4. Кинетические уравнения реакций нулевого, первого, второго порядков. Размерность константы скорости. Период полураспада. Кинетика сложных реакций.

5. Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса.

6. Энергия активации. Катализ. Катализаторы. Механизм их действия. Основы гомогенного катализа. Кислотно-основной катализ. Кинетика ферментативного катализа. Зависимость скорости реакции от концентрации фермента и субстрата. Кинетическое уравнение Михаэлиса-Ментен.

7. Обратимые и необратимые химические реакции. Условия возникновения химического равновесия. Признаки истинного химического равновесия.

8. Химический потенциал, физический смысл и математическое выражение.

9. Вывод закона действующих масс для химического равновесия. Константа химического равновесия, способы ее выражения.

10. Уравнения изотермы и изобары химической реакции. Влияние температуры на величину константы химического равновесия. Прогнозирование смещения химического равновесия. Факторы, влияющие на смещение химического равновесия. Принцип Ле-Шателье.

11. Понятие о стационарном состоянии живого организма, его характеристика. Сходство и отличие стационарного состояния от химического равновесия. Гомеостаз и адаптация организма.

12. Растворы, определение. Роль воды и растворов в жизнедеятельности. Физико-химические свойства воды, обуславливающие ее роль в качестве единственного биорастворителя. Строение воды, образование межмолекулярных водородных связей.

13. Концентрация растворов, способы ее выражения. Массовая доля, молярная доля, молярная концентрация, моляльная концентрация, молярная концентрация эквивалента, титр.

14. Механизм и термодинамика процесса растворения. Растворение в жидкостях твердых, жидких и газообразных веществ. Характер изменения энтальпии и энтропии в процессе растворения. Насыщенные, ненасыщенные и пересыщенные растворы.

15. Растворимость, единицы ее измерения.

16. Влияние температуры на процесс растворения.

17. Законы Генри, Дальтона и Сеченова. Применение этих законов при лечении кессонной болезни, лечении в барокамере, и исследовании электролитного состава крови.

18. Коллигативные свойства разбавленных растворов.

19. Диффузия. Закон Фика. Роль диффузии в процессах переноса веществ в биологических системах. Давление пара над раствором, причины его уменьшения. Закон Рауля.

20. Относительное понижение давления пара над раствором. Повышение температуры кипения растворов. Формулы расчета. Эбулиометрическая константа, эбулиометрический способ расчета молярной массы растворенного вещества. Понижение температуры замерзания растворов. Формулы расчета. Криометрическая константа, криометрический способ расчета молярной массы растворенного вещества.

21. Осмос. Условия, необходимые для проявления осмоса, механизм. Осмотическое давление, формулы расчета. Уравнение Вант-Гоффа. Роль осмоса и осмотического давления в биологических системах. Изотонические, гипертонические и гипотонические растворы, их применение в медицине. Гемолиз и плазмолиз.

22. Коллигативные свойства растворов электролитов. Изотонический коэффициент. Причина отклонения растворов электролитов от законов Рауля и Вант-Гоффа. Уравнение, связывающее степень диссоциации и изотонический коэффициент.

Вопросы для самоконтроля знаний

Дополните фразы:

Химическая кинетика изучает…………

Средней скоростью гомогенной реакции называют……..

Скорость химической реакции зависит от……

Единицы измерения скорости химической реакции………

Закон действующих масс устанавливает зависимость между скоростью химической реакции и …….

Величина константы скорости химической реакции зависит от ……….

Численное значение константы скорости реакции и скорости совпадают, если…….

Порядком реакции по веществу называют……

Общим кинетическим порядком реакции называют……

Биохимические реакции, протекающие в организме человека, преимущественно относятся к реакциям………..порядка.

Молекулярностью реакции называют…..

Молекулярность и порядок реакции совпадают для……….реакций.

По механизму протекания химические реакции подразделяются на………и …….

Лимитирующей стадией сложной реакции называют…………

Сопряженными называют реакции………..

Параллельными называют реакции………..

Последовательными называют реакции………..

Период полураспада – это……………………

При повышении температуры на каждые 10 градусов скорость большинства реакций……………..

Ускоряющее действие катализаторов обусловлено……….

Отличительные свойства ферментов:………………

Повышение скорости биохимических реакций при введении в систему фермента объясняется………..

Сродство фермента к субстрату можно оценить по величине…………..

Закон, определяющий соотношение между равновесными концентрациями, называется……

К изменению значения константы равновесия приведут факторы:…………….

Значение энергии Гиббса в состоянии равновесия………….

Влияние различных факторов на химическое равновесие определяет принцип……..

Стационарное состояние для живого организма характеризуется……

В соответствии с принципом Пригожина для стационарного состояния рассеяние энергии Гиббса открытой системой………………

В биологических системах протекают совмещенные равновесия, в которых преобладает процесс, характеризующийся………..

Гомеостаз – это…………

Ауторегулирование – это ………….

Растворы - …………………

Растворителем считается компонент раствора,………………..

Универсальным растворителем является…………

Кислород в молекуле воды находится в ………….гибридизации.

Форма молекулы воды - ……………

Физические свойства воды……………

Высокая температура кипения воды объясняется…………

Диэлектрическая проницаемость воды равна………..

Соединения, имеющие высокое сродство к воде называются………

Соединения, имеющие низкое сродство к воде называются………