biofizica sistemelor disperse mg 2009-2010 pre zen tare power point
TRANSCRIPT
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
1/36
Definiia i clasificarea sistemelor disperse
Soluii moleculare. Proprietile soluiilor
Fenomene de transport n soluii
Difuzia
Osmoza
Rolul presiunii osmotice i coloid-osmotice
n sistemele biologice
BIOFIZICA SISTEMELORBIOFIZICA SISTEMELOR
DISPERSEDISPERSE
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
2/36
amestecamestec dede doudou sausau maimai multemulte
substansubstanee::
dispersantdispersant
dispersatdispersat
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
3/36
(gradde dispersie ( = 1/d): soluii adevrate (moleculare)( > 109 m-1, d < 1 nm soluii coloidale 107 m-1 < ( < 109 m-1, 1 nm < d < 100 nm suspensii ( < 107 m-1, d > 100 nm
gazoase
lichide
solide
monofazice omogene
neomogene
polifazice - heterogene
liofile
liofobe
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
4/36
soluie pentru cristaloizi (Na, Cl, K)
coloidcoloid (proteine: serumalbumine, globuline)(proteine: serumalbumine, globuline)
suspensie (elemente figurate)
soluie (substane cristaloide)
coloidcoloid ((albuminealbumine nn concentraconcentraieie scsczutzut))
suspensie (foarte rare celule endoteliale i limfocite)
soluii adevratesoluii adevrate
coloizicoloizi
suspensiisuspensii
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
5/36
ConcentraiaConcentraia
parametru intensiv de stare
se msoar n Kmoli/m3 concentraie
molar
CM = Rsolvit/Vsoluie Concentraie molal
Concentraie procentual
Concentraie normal
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
6/36
SoluiSoluiee molecularmolecular
caz limit al unei dispersii n care componenta
dispersat ajunge la nivel molecular
gradul de dispersie > 109 m-1
amestec omogen monofazic de mai muli
constitueni:
solvent
solvii
apaapa este ntotdeauna solventsolvent
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
7/36
ssoluiaoluia idealideal - soluie diluat al crei
comportament poate fi prevzut teoretic
concentraia limit a soluiei saturate
dep
inde de natu
rasol
ventulu
i, natu
rasol
vitulu
i,temperatur i de presiune
sasatturaiauraia stare de echilibru termodinamic
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
8/36
Legea lui HenryLegea lui Henry:: cantitatea de gaz ce se dizolv
n unitatea de volum de lichid este proporional
cu presiunea gazului
Solubilitatea gazelor scade cu creterea
temperaturii
Coeficient de solubilitate
CO2 - cea mai mare solubilitate
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
9/36
Dizolvarea gazelor n snge iDizolvarea gazelor n snge iesuturiesuturi
hiperbarism
solubilitatea gazelor n snge crete dup o lege
exponenial
esuturi rapide i esuturi lente
disbarismntre diferite esuturi, ca ntre snge
i esuturi
embolii gazoase
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
10/36
Emboliile gazoaseEmboliile gazoase
Decompresii rapide
Degajarea brusc a azotului din snge
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
11/36
Dizolvarea gazelor n snge iDizolvarea gazelor n snge iesuturiesuturi
hiperoxie (p > 1,7 atm): efecte toxice asupra SNC
creterea presiunii gazelor inerte beia adncurilor simptome similare primelor stadii ale anesteziei generale
creterea presiunii CO2
suprapresiuni mici efect stimulator
suprapresiuni mari efect toxic - acidoza
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
12/36
Proprietile coligative ale soluiilorProprietile coligative ale soluiilor
solid n lichidsolid n lichid scderea presiunii vaporilor saturani scderea punctului de congelare
legea lui Raoult
(T =kcr
cM -
kcrconstanta crioscopic
creterea punctului de fierbere keb constanta ebulioscopic(legea
Raoult)
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
13/36
Grad de disociere E
ConductivitateG
Coeficient de activitate f
Activitate a
Tria ionic I 22
1i
i
izCI !
N
n!
V
1!
a = fc
Proprietile electrice ale soluiilorProprietile electrice ale soluiilor
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
14/36
Proprieti optice ale soluiilorProprieti optice ale soluiilor
AAnalizanaliza calitativcalitativ ii cantitativcantitativ aa substansubstanelorelor nn solusoluieie::
RefractometriaRefractometria n = f(c)n = f(c)
PolarimetriaPolarimetria EE == VVlclc
Sintez chimic: amestec racemic
n organism: doaruna din variante
(am
ino
aciziiL
, glu
cidele D)
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
15/36
Dispersia luminii
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
16/36
SpectrofotometriaSpectrofotometria
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
17/36
Spectrofotometria
I=I0e
-Elc
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
18/36
Linii spectrale - emisie
Spectru de absorbtie
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
19/36
Analiz calitativ
Identificarea substanelor
Natura legturilor chimice Determinarea entropiei i a capacitii
calorice
Analiz cantitativ
Evaluarea concentraiei
Determinarea puritii unei substane
SpectrofotometriaSpectrofotometria
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
20/36
Factori care influenFactori care influeneaz spectrul deeaz spectrul deabsorbabsorbieie
Natura solventului
Valoarea pH-ului
Concentraia soluiei
efecte inverseefecte inverse
Temperatura
Iradierea substanei
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
21/36
for e termodinamice fluxuri termodinamice
existena gradienilor de concentraie, potenial
sau presiune transport de substan
echilibru termodinamic
n cazul soluiilor realizarea transportului de
substan
DifuzieDifuziegradient electrochimic
OsmozOsmozgradient de presiune
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
22/36
Difuzia simplDifuzia simpl
dx
dcDA
dt
d!
R
Difuzie staionar
Legile lui Fick
2
2
dx
CdD
dt
dC!
Legea ILegea I Legea a IILegea a II--aaDifuzie non - staionar
D depinde de temperaturmacromolecule sferice, coloidale
D= kT/6TLr
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
23/36
Membrane
pelicule de grosime neglijabil fa de aria
suprafeei
despart dou medii avnd caracteristici fizico-
chimice diferite
permeabile
egal permeabile
inegal permeabile
selectiv permeabile
semipermeabile
ireciproc permeabile
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
24/36
Difuzia prin membrane permeabileDifuzia prin membrane permeabile
x
cDA
t
v
(
(!
(
( F
12cc FF
H! c(!
H
F
H
FP!
F - coeficient de partiie
P- coeficientul de permeabilitate a
membranei pentrusolvit
cP
t
v(!
(
(
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
25/36
Difuzia electroliilorDifuzia electroliilor
Energia potenial total:
Wp = Q0 + RTln c + zFV
Energia potenial chimic
(potenialul chimic)Energia potenial electric
Potenial electrochimic
La echilibru(W
p
= 0zFE
c
cRT !
1
2ln
2
1ln
c
c
zF
RTE!
110
220
ln
ln
zFVcRT
zFVcRTWp
!(
Q
Q
zFccRT !1
2ln
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
26/36
Membran selectiv permeabilMembran selectiv permeabil
2
1lnc
c
F
RTE
Cla
Cla
!
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
27/36
OsmozaOsmoza
difuzia solventului dinspre soluia mai diluat spre
cea mai concentrat prin membrane semipermeabile
se datoreaz agitaiei termice
presiune osmoticpresiune osmotic - presiunea mecanic necesar
pentru a mpiedica osmoza
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
28/36
TT == VVghgh Osmol / litru
Osmometrul DutrochetOsmometrul Dutrochet
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
29/36
Legile presiunii osmoticeLegile presiunii osmotice
1. La T = ct., T = kTc
2. La c = ct., T = kcT3. Presiunea osmotic a unei soluii n care faza dispersat este
alctuit din substane diferite = suma presiunilorosmotice
ale fiecrei soluii n parte.
4. Presiunea osmotic a unei soluii este independent de
natura substanei dizolvate, ea depinde numai de numrul
molec
ulelo
r dinsolu
ie.
T = kcT
k | R, c = R/V T = RTR/V
TV = RRT legea Vant Hoffi
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
30/36
Lucrul osmoticLucrul osmotic
Metoda crioscopic(T = kcrc (legea Raoult)
T = kTc
T = 12 (T atm Metoda ebulioscopic
(T = kebc
Msurarea presiunii osmotice
lucrulmecanic efectuat de solvent la traversarea unei membranesemipermeabile
W = RRTln c1/c2
crk
k!
(
T
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
31/36
Serul sanguin uman se comport ca oSerul sanguin uman se comport ca o
soluie apoas de concentraie 0,3 Msoluie apoas de concentraie 0,3 M
Soluia de NaCl n ap de concentraie 9 produce o coborre
crioscopic de 0,56 (ca i serul)i are presiunea osmotic a serului
uman (6,72 atm)
Ser fiziologicSer fiziologic (impropriu)
Punctul de congelare a serului variazn anumite ststri patologiceri patologice
(dac rinichii nu funcineaz normal, numrul de molecule de urin
excretate se micoreaz, serul devine mai concentrat, cobornd punctul
de congelare)
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
32/36
Transportul apei prin membraneTransportul apei prin membrane
Fluxul de ap Japa = - Papa ((p -(T)
T = RTc (c diferena dintre concentraiile osmolare
Japa = -Papa ((p - RT(c)
coeficientul de semipermeabilitate I- fluxulosmotic real/fluxulosmoticntr-omembran perfect semipermeabil
n soluiile separate de membran exist i specii de solvii cuIi, (ci:
Japa = -Papa ((p - RT7Ii (ci)
(T(T = RT= RT((cc
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
33/36
(p - diferena dintre presiunile efective
de-oparte i alta a membranei;
(T - diferena dintre presiunile osmotice
ale soluiilor aflate de-oparte i alta a
mem
branei
Dac (p > (T are loc ultrafiltrareaultrafiltrarea
separarea coloizilor i a macromoleculelor de cristaloizi i de moleculele mici
Dac (p < (T se produce osmozaosmoza
n membranele biologice (selectiv permeabile) nsoit de difuzie
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
34/36
Rolul presiunii osmotice nRolul presiunii osmotice nsistemele biologicesistemele biologice
soluie izotonic
(izoosmotic) soluie hipotonic
(hipoosmotic) T < T plasm
soluie hipertonic
(hiperosmotic) T >T plasm
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
35/36
osmoza
Capilarul arterial(p = 32 mmHg
Capilarul venos(p = 12 mmHg
(T = 28 mmHg
ultrafiltrarea
asigur schimbul de ap (mpreun cuunele substane
dizolvate) ntre compartimentul vascular i interstiial
-
8/8/2019 Biofizica Sistemelor Disperse MG 2009-2010 Pre Zen Tare Power Point
36/36
Eliminarea renal a apei i a cataboliilor toxiciEliminarea renal a apei i a cataboliilor toxici
ultrafiltrarea glomerular reabsorbia tubular
corpusculul renal Malpighi
capsula luiBowman
glom
erul
p = 75mmHg
T = 28 mmHg
p' = 5 mmHg
T = 0 mmHg
Ultrafiltrare la nivelul glomerulului
(p = p - T - p = 75 28 5 = 42 mmHg