biofizica sistemelor disperse mg 2009-2010 pre zen tare power point

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


2/36

amestecamestec dede doudou sausau maimai multemulte

substansubstanee::

dispersantdispersant

dispersatdispersat


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


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


5/36

ConcentraiaConcentraia

parametru intensiv de stare

se msoar n Kmoli/m3 concentraie

molar

CM = Rsolvit/Vsoluie Concentraie molal

Concentraie procentual

Concentraie normal


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


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


8/36

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


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


10/36

Emboliile gazoaseEmboliile gazoase

Decompresii rapide

Degajarea brusc a azotului din snge


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


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)


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


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)


15/36

Dispersia luminii


16/36

SpectrofotometriaSpectrofotometria


17/36

Spectrofotometria

I=I0e

-Elc


18/36

Linii spectrale - emisie

Spectru de absorbtie


19/36

Analiz calitativ

Identificarea substanelor

Natura legturilor chimice Determinarea entropiei i a capacitii

calorice

Analiz cantitativ

Evaluarea concentraiei

Determinarea puritii unei substane

SpectrofotometriaSpectrofotometria


20/36

Factori care influenFactori care influeneaz spectrul deeaz spectrul deabsorbabsorbieie

Natura solventului

Valoarea pH-ului

Concentraia soluiei

efecte inverseefecte inverse

Temperatura

Iradierea substanei


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


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


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


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(!

(

(


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


26/36

Membran selectiv permeabilMembran selectiv permeabil

2

1lnc

c

F

RTE

Cla

Cla

!


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


28/36

TT == VVghgh Osmol / litru

Osmometrul DutrochetOsmometrul Dutrochet


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


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


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)


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


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


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


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


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

biofizica sistemelor disperse mg 2009-2010 pre zen tare power point

Documents