Реферат: Растворы в организме человека

  Введение
 
  Вокруг нас нет практически чистых веществ - все они находятся в виде смесей, а чаще - растворов. Наш организм не исключение - все жизненно важные вещества, поступающие в организм, уваиваются после того , как будут растворены в жидких средах организма.
  Именно поэтому изучение природы  и свойств растворов имеет огромное значение как с научной , так и с практической точки зрения;зная, какие процессы происходят в растворах  внутри нас, можно научится управлять ими. Этот путь широко исследуется , в том числе и химиками, посколько имеет большое значение для современной медицины.               
[sms]
                                                                    ТЕОРИЯ РАСТВОРОВ

  Объектом рассмотрения в рамках данного реферата являются молекулярные (истинные) растворы, т. е. такие системы, в которых смешиваются молекулы растворителя и растворенного вещества.
  Истинные растворы являются гомогенными; визуально разделить растворитель и растворенное вещество невозможно. На молекулярном уровне растворитель и растворенное вещество взаимодействуют между собой. Об этом свидетельствует изменение объема раствора (он не равен сумме объемов взятых для приготовления раствора веществ). Это, а также выделение или поглощение теплоты при растворении, говорит о том, что растворы нельзя считать механическими смесями. Для их компонентов характерно химическое взаимодействие. Рассматривая свойства растворов, необходимо учитывать этот факт.
  Как растворитель , так и растворенное вещество могут находиться в различных агрегатных состояниях. Однако наиболее часто встречаются и находят более широкое применение растворы в жидкостях, причем первое место по популярности  среди растворителей занимает вода.
  Вещества в различных агрегатных состояниях растворяются в воде при различных  условиях. Если несколько различных веществ находятся в одинаковом агрегатном  состоянии, то на их растворимость существенно влияет их природа.
  Растворимость газов в воде обратно пропорциональна температуре растворителя. Кроме того, большая часть газов плохо растворяется в воде из-за того, что вода  - полимерный растворитель.
 Жидкости растворяются в воде в большинстве случаев ограниченно.Изменение температуры влияет на растворимость различных жидкостей по-разному.
Растворимость в воде твердых веществ также зависит от природы вещества,  однако преимущественно с ростом температуры она увеличивается.

                                                      Буферные растворы
  Важной характеристикой раствора является его кислотность (или щелочность) . Эта велечина отражает концентрацию ионов Н⁺
(или  ОН^-) и обозначается рН( реже рОН):
                 рН= - Ig[ H⁺ ] , где [ H⁺ ] - концентрация ионов Н⁺,
  Для выражения реакции среды  пользуются величиной [H+] , принимая во внимание , что в чистой воде
      [H⁺] = [OH]= 10^-7  моль/л
      рН =рОН=7
  Для любого раствора рН + рОН =14
  В зависимости от концентрации ионов Н⁺  среда  раствора может быть кислой ( рН = 0-7 ), щелочной ( рН = 7-14 ) и нейтральной ( рН=7).
  Часто бывает необходимо, чтобы среда раствора не изменялась, несмотря на протекающие в растворе реакции ( продукты этих реакций способны влиять на среду раствора 0 . Для этих случаев используются буферные растворы- это растворы, способные практически сохранять рН при добавлении умеренных количеств кислот и щелочей.

                                                                 Осмотическое давление

  Важным свойством растворов является осмос (в переводе с греческого-давление, толчок). Представим себе сосуд, разделенный на две части полупроницаемой мембраной. Мембрана является полупроницаемой, поскольку через неё  могут проходить молекулы только одного вида. В нашем случае это молекулы  растворителя. Поместим в оба отсека сосуда растворы одного вещества, но чтобы их концентрации отличались. Молекулы растворителя  будут перемещатся через мембрану из отсека с раствором меньшей концентрации в отсек с  раствором, концентрация которого больше. Это одностороннее перемещение молекул и является осмосом. Сила, вызывающая осмос, называется осмотическим давлением.
   Тот из двух растворов, в котором осмотическое давление больше , называется  гипертоническим, а тот, в котором меньше, - гипотоническим  Молекулы  растворителя будут перемещаться из гипотонического раствора в гипертонический до тех пор, пока осмотические давления не сравняются.
                                              
                                                   РОЛЬ РАСТВОРОВ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

  Если рассмотреть реакции между различными веществами, протекающие в организме, то мы увидим, что практически все они протекают в растворах.Поскольку  практически все жидкие системы организма человека представляют собой растворы, то становится понятной важность изучения свойств растворов  и условий протекания в них реакций.
  Процесс растворения различных веществ в различных жидкостях - это процесс огромной важности для организма человека. Большое физиологическое значение имеет растворяемость в жидких средах организма различных газов, в особенности кислорода 0₂, оксида углерода(IV) С0_², азота N₂ и других.Большую важность в этом процессе имеет и характер среды, в которой происходит растворение. Громадное влияние на состояние организма оказывает изменение внешних условий, в связи с чем изменяется растворимость газов в крови. Например, если существенно изменится давление, то результат для организма ножет быть самым плачевным. Представим себе ситуацию - водолаз быстро поднимается с глубины. При этом давление понижается, а, следовательно, растворимость газов в жидкостях уменьшается. В результате из крови начинают бурно выделяться растворенные в ней газы. Образующиеся пузырьки представляют большую опасность - они могут закупорить мелкие кровеносные сосуды, что может вызвать гибель человека. То же наблюдается при разгерметизации самолетов, космических кораблей и скафандров космонавтов.
  При значительном понижении давления довольно велика вероятность алкалоза - недомогания, вызванного высокой щелочностью крови. Чаще всего это наблюдается у альпинистов. В разреженной атмосфере резко снижается концентрация растворенного в крови С0₂, что приводит к сверхактивной вентиляции легких. В результате заметно возрастает щелочность крови.
  Для борьбы с описанным явлением используется раствор лимонной кислоты.


                                                                     ОСМОС В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

  Характерным явлением в жидкостных системах организма является осмос. При нормальных условиях (температура тела равна 36,6-37 °С) осмотическое давление  крови равно 755-796 кПа. Это очень высокое значение. Объясняется оно  наличием в крови большого числа ионов,низко - и высокомолекулярных соединений.
  Здоровый организм человека характеризуется постоянным осмотическим давлением крови . Можно сказать иначе - пока осмотическое давление крови не изменяется, с этой стороны болезнь человеку не угрожает. Это же справедливо  и для осмотического давления внутри организма. Именно оно «несет ответственность» за распределение воды между органами, поэтому крайне важно,чтобы его  значение не изменялось.
  Осмотическое давление существует и в клетке. В качестве действующих растворов  выступает содержимое клетки и внешняя среда; полупроницаемой мембраной служат стенки клетки. Если, клетка здорова и условия нормальные ,то  давление клеточного содержимого (тургорное давление или тургор)превышает давление внешней среды.
  В медицинской практике широко используются как гипертонические относительно крови растворы, так и изотонические (т. е, имеющие с кровью равное  осмотическое давление). Гипертонические растворы используются для очищения ран: в тканях марлевых повязок, смоченных такими растворами,  движение жидкости будет направлено в сторону раствора с большим осмотическим давлением, т. е. из раны в ткань.
  Изотонические растворы характеризуются осмотическим давлен , равн  ым по величине осмотическому давлению крови. Как правило, они   используются для восполнения значительных потерь крови и плазмы.

                                                              Буферные системы организма

  Здоровье организма во многом зависит от того, насколько постоянны характеристики жидкостных систем организма. Поскольку главным растворителем в  организме является вода, то важным показателем состояния жидкостных систем служит рН. Колебания уровня рН могут привести к нарушению  жизнедеятельности организма и даже к гибели.
   Чтобы уровень рН оставался постоянным, в организме человека функционируют следующие буферные системы:
1)  гидрокарбонатная;
2) фосфатная;
3) аминокислотная;
4) белковая.
  Гидрокарбонатная буферная система состоит из угольной кислоты и её натриевой или калиевой кислой соли. Соотношение между компонентами этой  буферной системы Н₂0 • С0₂: NaHC0₃ = 1:20. По силе это наиболее мощная буферная система крови - на ее долю приходится 53 % общего буферного действия крови.
  Рассмотрим действие гидрокарбонатного буфера. Пусть в систему добавлены сильная кислота или щелочь. Компоненты буфера вступают в peaкцию следующим образом:

Нг₂  С0₂+NaOH -> NaHC0₃+Н₂О
NaHC0₃+НСl -» NaCl + H₂0  C0₂

  Как видим, принцип действия буфера заключается в том, чтобы превращать вещества, способные существенно изменить рН крови (NaOH, НСl), в вещества не изменяющие среды раствора (Н₂О, NaCl), и компоненты буферного раствора (NaHC₃ H₂0 С0₂).
  Фосфатная буферная система состоит из кислых солей фосфорной кислоты: гидрофосфата Na₂HP0₄ и дигидрофосфата NaH₂PO_{4 .} По важности в крови  эта система занимает второе место, тогда как в тканях и некоторых биологических жидкостях (например, в пищеварительных соках) фосфатный буфер составляет основу буферных систем.
  Аминокислотные буферные системы представляют собой водные растворы аминокислот, которые подвергались гидролизу по уравнению

  Белковые буферные системы обеспечивают буферное действие тканей и клеток организма. В общем виде белковый буфер может быть представлен следующими уравнениями:


 Данный буфер может образовываться белками плазмы, гемоглобином и оксигемоглобином.
  Без сомнения, в .рамках одного реферата невозможно раскрыть все многообразие функций растворов в организме. Однако даже приведенных фактов достаточно для того, чтобы понять, насколько важной отраслью является химия растворов и как важно ее изучение.[/sms]