Cursuri Biofizica - Prof. Neagu

DISCIPLINADISCIPLINA DE BIOFIZICDE BIOFIZIC

DEPARTAMENTUL DE DEPARTAMENTUL DE TIINTIINE FUNCE FUNCIONALEIONALE

1

DISCIPLINA DEDISCIPLINA DE BIOFIZICBIOFIZIC

2

CCOLECTIVUL DISCIPLINEIOLECTIVUL DISCIPLINEI

ef disciplinef disciplinef disciplinef disciplinProf. dr. Prof. dr. Adrian Adrian NeaguNeagu (BF003)(BF003)

Cadre didactice:Cadre didactice:Cadre didactice:Cadre didactice:ConfConf.. drdr.. Monica Monica NeaguNeagu (BF004)(BF004).l..l. dr. dr. OanaOana MunteanuMunteanu (BF005)(BF005)Lector Lector dr. dr. EleonoraEleonora PredaPreda (BF201)(BF201)( )( )drddrd. . BogdanBogdan BarvinschiBarvinschi ((BF201)BF201)

3

Dotarea disciplineiDotarea disciplineippDou sli de laborator :Dou sli de laborator :

Sala Sala ))Sala Sala 11 ((parterparter))(BF001)(BF001)(BF001)(BF001)

4

Sala Sala 22 ((etajetaj IIII)) Dotarea disciplineiDotarea disciplinei(( jj ))((BF205)BF205)

pp

5

Activitatea de laboratorActivitatea de laborator

O iO i l ill il titioo OrganizareaOrganizarea lucrrilorlucrrilor practicepracticeoo PrelucrareaPrelucrarea datelordatelor experimentaleexperimentaleoo 4 4 sptmnisptmni lucrrilucrri pepe echipeechipeoo Test Test ii lucrarelucrare demonstrativdemonstrativ !!oo Test Test ii lucrarelucrare demonstrativdemonstrativ !!oo 4 4 sptmnisptmni lucrrilucrri pepe echipeechipe

T t T t ii ll d t ti d t ti !!oo Test Test ii lucrarelucrare demonstrativdemonstrativ !!oo RezolvriRezolvri de de problemeprobleme !!oo RecapitulriRecapitulri ((ii recuperrirecuperri))oo ExamenExamen practicpractic ((probaproba practicpractic))

6oo ExamenExamen practicpractic ((probaproba practicpractic))

BibliografieBibliografieg fg f

Monica Monica NeaguNeagu, , OanaOana MunteanuMunteanu, , DorinDorin DodenciuDodenciu, , I ifI if I N Ad iI N Ad i NNIosifIosif I. Nagy, Adrian I. Nagy, Adrian NeaguNeagu, , LucrriLucrri Practice de Practice de BiofizicBiofizic, , Edit raEdit ra E robitE robit TimioaraTimioara 2011;2011;EdituraEditura EurobitEurobit, , TimioaraTimioara, 2011;, 2011;

7

Desfurarea lucrrilor practiceDesfurarea lucrrilor practice

99 NoiuniNoiuni teoreticeteoretice99 ImportanaImportana medicalmedicalImportanaImportana medicalmedical99 DescriereaDescrierea aparatuluiaparatului99 M d lM d l d d ll99 ModulModul de de lucrulucru99 TesteTeste de de verificareverificare a a cunotinelorcunotinelor

99 FiaFia de de laboratorlaboratorFiaFia de de laboratorlaboratorrezumatrezumat redactatredactat nainteanaintea oreiorei de de laboratorlaborator !!!!predarepredare la la sfritulsfritul oreiorei !!!! 8predarepredare la la sfritulsfritul oreiorei !!!!

ExamenExamen practicpracticppEliminatoriu ! ! !

Proba practic Proba scris (gril)

APSPPNP ++= 1,04,05,0p (g )

NP = not examen practic;PP = nota obinut la proba practic;PP = nota obinut la proba practic;PS = nota obinut la proba scris;A = nota pe activitatea din timpul semestrului

l

A = nota pe activitatea din timpul semestrului.

9Condiia de promovare a examenului practic: 5PP

RegulamentRegulament de de laboratorlaborator

Halat

Telefoane mobile deconectate

Calculator

Creion, riglCre on, r gl

Tabelele i graficele n creion

Prezena obligatorie (maxim 2 absene

Tabelele i graficele n creion

10Prezena obligatorie (maxim 2 absenecare trebuiesc recuperate) ! ! !

Examen scrisExamen scrisntrebri (gril)

ProblemDurata: 1h 30min.

PINS += 4,06,0NS = nota pentru examenul scrisI b iI = nota pentru ntrebri;P = nota pentru problem;

11

BibliografieBibliografie

G. I. G. I. MihalaMihala, Monica , Monica NeaguNeagu, A. , A. NeaguNeagu, , Curs de Curs de BiofizicBiofizic, , EdituraEditura EurobitEurobit, , TimioaraTimioara, 2008;, 2008;

ParialParialar aar a

PrezenPrezenPrezenPrezen

NPNSN += 25,075,012N = nota final

BIOFIZICA BIOFIZICA caracter interdisciplinarcaracter interdisciplinar

TIINTIINE EXACTE:E EXACTE:

pp

MATEMATICMATEMATIC

CHIMIE CHIMIE FIZICFIZIC

INFORMATICINFORMATIC

TIINTIINEE BIOLOGICE:BIOLOGICE:

FIZIOLOGIEFIZIOLOGIE

BIOCHIMIEBIOCHIMIEBIOCHIMIEBIOCHIMIE

GENETICGENETIC

13DISCIPLINE MEDICALEDISCIPLINE MEDICALE

OBIECTIVEOBIECTIVE

CURSCURS

explicarea mecanismelor intime ale proceselor biologice explicarea mecanismelor intime ale proceselor biologice explicarea mecanismelor intime ale proceselor biologice explicarea mecanismelor intime ale proceselor biologice bazat pe utilizarea tehnicilor fizicebazat pe utilizarea tehnicilor fizice

LABORATOR LABORATOR LABORATOR LABORATOR

-- aprofundareaaprofundarea noiunilornoiunilor teoreticeteoretice prezentateprezentate lala curscurs;;-- formareaformarea deprinderilordeprinderilor dede utilizareutilizare aa aparaturiiaparaturii dindinlaboratorlaborator nn vedereavederea unorunor msurtorimsurtori ctct maimai preciseprecise;;-- exprimareaexprimarea rezultatelorrezultatelor experimentaleexperimentale pepe bazabazateorieiteoriei erorilorerorilor dede msuraremsurare ii prinprin reprezentareareprezentarea

14graficgrafic aa datelordatelor

TEMATICA CURSULUITEMATICA CURSULUI

PARTEA I BIOFIZICA MOLECULAR PARTEA I BIOFIZICA MOLECULAR PARTEA I BIOFIZICA MOLECULAR PARTEA I BIOFIZICA MOLECULAR PARTEA I. BIOFIZICA MOLECULAR PARTEA I. BIOFIZICA MOLECULAR 1. Atomi i molecule 1. Atomi i molecule 2 Apa 2 Apa 2. Apa 2. Apa 3. Termodinamic biologic 3. Termodinamic biologic 4. Echilibre chimice 4. Echilibre chimice 5. Echilibre acido 5. Echilibre acido -- bazice bazice 6. Fenomene de transport 6. Fenomene de transport 7 Si t di 7 Si t di 7. Sisteme disperse 7. Sisteme disperse

PARTEA II.PARTEA II. BIOFIZICA CELULAR BIOFIZICA CELULAR 8. Membrane biologice i fenomene de transport 8. Membrane biologice i fenomene de transport 9. Bioenergetica celular 9. Bioenergetica celular

15gg

10. Mecanismul contraciei musculare10. Mecanismul contraciei musculare

TEMATICA CURSULUITEMATICA CURSULUI

PARTEA III.PARTEA III. BIOFIZICA SISTEMELOR COMPLEXEBIOFIZICA SISTEMELOR COMPLEXE11. 11. BiociberneticaBiocibernetica12. 12. BiofizicaBiofizica senzorialsenzorial13. 13. BiofizicaBiofizica auzuluiauzului14. 14. BiofizicaBiofizica analizoruluianalizorului vizualvizual

PARTEA IV. BIOFIZICA AMBIENTAL PARTEA IV. BIOFIZICA AMBIENTAL 15 15 BazeleBazele biofizicebiofizice ale ale interaciuniiinteraciunii dintredintre radiaieradiaie15. 15. BazeleBazele biofizicebiofizice ale ale interaciuniiinteraciunii dintredintre radiaieradiaieii substansubstan16. 16. AplicaiiAplicaii ale ale biofiziciibiofizicii nn medicinmedicin ii tehnictehnic

1616. 16. AplicaiiAplicaii ale ale biofiziciibiofizicii nn medicinmedicin ii tehnictehnic

http://biofizica.umft.ro

Categorii de cursg

Medicina GeneralaMedicina Generala

Curs Biofizica Medicina GeneralaSeriile A B Seriile A, B

Guest access

17Parola: cb*mgab*2002

NTREBRINTREBRI

ntrebri cu o variant corect

A B C D EA B C D EX

4 PUNCTEX

0 PUNCTEA B C D EA B C D E

0 PUNCTEX XX

18

ntrebri cu mai multe variante corecte

A B C D EA B C D EX X

5 PUNCTEX X

A B C D E2 PUNCTE

X X X2 PUNCTE

19

PROBLEMPROBLEM

calcul de concentraie molar

calcul de pH la soluii de acizi i baze tari

calculul presiunii osmotice a soluieip

precizarea tipului soluiei (molecular, p p (m ,coloidal sau suspensie)

precizarea semnului sarcinii electrice a unei proteine avnd pHi dat, dizolvate

20p p i

ntr-o soluie de pH cunoscut

l l d H l i t t (f l calcul de pH la sisteme tampon (formula Henderson Hasselbalch)

calculul potenialului Nernst de echilibru pentru ionul permeantpentru ionul permeant

calculul volumului de ap ce trebuie l adugat n soluie pentru a modifica

pH-ul cu 1 unitate

precizarea formei ionice predominante a unui acid slab dizolvat ntr o soluie cu unui acid slab dizolvat ntr-o soluie cu pH cunoscut

21

B FTB FTBAFTBAFT

22

PARTEA I

BIOFIZICA MOLECULARBIOFIZICA MOLECULAR

1

CURSUL 1CURSUL 1

1 1 MsurareMsurare UnitiUniti de de msurmsur 1. 1. MsurareMsurare. . UnitiUniti de de msurmsur. . SistemeSisteme de de unitiuniti de de msurmsur. .

TransformriTransformri..

3

Msurare a mrimilor fizice

Exprimare n unitile de msur potrivite

(mrimi adimensionale)

Sistem Internaional de Uniti (SI)Sistem Internaional de Uniti (SI)

(mrimi adimensionale)

Sistem Internaional de Uniti (SI)Sistem Internaional de Uniti (SI)(1960, a 11-a Conferin General de Msuri i Greuti)

mrimi fundamentale mrimi derivate (aria, volumul, densitatea, viteza etc.) mrimi suplimentare (unghi plan i unghi solid) mrimi suplimentare (unghi plan i unghi solid)

4

Mrimi fundamentale ale S.I.Mrimi fundamentale ale S.I.

Mrime fizic Unitate de msur SimbolMrime fizic Unitate de msur SimbolMrime fizic Unitate de msur Simbollungime metru mmas kilogram kg

Mrime fizic Unitate de msur Simbollungimemasmas kilogram kgtimp secund s

i t it t t l i A

mastimp

i t it t t l i intensitatea curentului electric

amper A

temperatur absolut Kelvin K

intensitatea curentului electric

temperatur absoluttemperatur absolut Kelvin Kcantitate de substan mol moli t it t l i d l Cd

temperatur absolutcantitate de substani t it t l i intensitate luminoas candel Cdintensitate luminoas

5

Unitatea de lungime (metrul)

a 107 parte din distana dintre Polul Nord i Ecuator(1792);( )

distana dintre dou repere gravate n vecintateacapetelor unei bare confecionate dintr-un aliaj de platin icapetelor une bare confec onate d ntr un al aj de plat n iridiu (Biroul Internaional de Msuri i Greuti) (1889);

lungimea drumului parcurs de lumin n vid n timp de lungimea drumului parcurs de lumin n vid, n timp de1 / 299.792.458 secunde (1983) (Albert Michelson,Premiul Nobel n Fizic 1907 determinarea vitezeiPremiul Nobel n Fizic 1907 determinarea vitezeiluminii)

6

DeterminareaDeterminarea vitezeivitezei de de propagarepropagare a a luminiiluminii

Galileo Galileo GalileiGalilei (sec XVI)(sec XVI)

Ole Ole RomerRomer (1676)(1676)

sm81025,2 s

7

Armand Armand FizeauFizeau (1849)(1849) m81013,3 s

L i E (1950)L i E (1950) kmLouis Essen (1950)Louis Essen (1950)skm15,299792

8

Unitatea de mas

Unitatea fundamental (kilogramul)

masa unui litru de ap aflat la presiune atmosferic masa unui litru de ap aflat la presiune atmosfericnormal i temperatura de 3,98oC (1799);

masa unui cilindru avnd nlimea i diametrul egale cu 39 masa unui cilindru avnd nlimea i diametrul egale cu 39mm, confecionat dintr-un aliaj de platin i iridiu (BiroulInternaional de Msuri i Greuti) (1799)Internaional de Msuri i Greuti) (1799)

U it t s d ( it t t i d s)Unitatea secundar (unitatea atomic de mas)

a 12-a parte din masa izotopului 12C (1961).1 u. = 1 Da = 1,6605402 1027 kg

9

Ordinul de mrime

8299 792 458 2 99 10 810

Exemple:Exemple:

299.792.458 2,99 10= 10Exemple:Exemple:

134527 = ?134527 = ?0,000572 = ?0,000572 = ?

Multipli, submultipli

mcm 2101 = gkg 3101 =11

Prefix submultipli

P fi i i ili i d i

Prefix submultipli

Prefix submultiplu

pico nano micro mili centi deci

Si b l dSimbol p n m c d

Factor 1012 109 106 103 102 101conversie

om10A1 10

o =12

Prefix multipliPrefix multipli

Prefix multiplu

deca hecto kilo mega giga tera

Simbol da h k M G T Factor 101 102 103 106 109 1012Factor conversie

10 10 10 10 10 10

13

Metoda scrii (submultipli)

1 dm = ? mm1 dm = 102 mm

+2 cm = ? mm2 cm = 210 mm

+

-1 m = ? dm

3 mm = ? m1 m = 105 dm

3 mm = 3103 m3 mm = ? m3 mm = 310 3 m

14

Excepii:Excepii:

1 min. = 60 s

1 h = 60 min = 3600 s

1 zi = 24 h = 1440 min = 86400 s 1 zi = 24 h = 1440 min. = 86400 s

SiSi T lT l d d U i iU i i (C G S)(C G S)SistemSistem ToleratTolerat de de UnitiUniti (C.G.S)(C.G.S)

Mrime fizic Unitate de msur Simbollungime centimetru cmmas gram gtimp secund s

15

Mrimi fizice scalare vectoriale Mrimi fizice scalare vectoriale Mrimi fizice scalare, vectoriale. Mrimi fizice scalare, vectoriale. Mrimile scalare se specific prin valorile lor numerice Mr m sca ar s sp c f c pr n a or or num r c (temperatura, timpul, masa, numrul de molecule etc.)

kMrimile vectoriale sunt definite prin:

kg2=m

-modulul, care reprezint valoarea sa numeric, fiind un numr strict pozitiv egal cu lungimea segmentului orientat prin care se reprezint mrimea vectorial; rprin care se reprezint mrimea vectorial;

- direcia, reprezentat prin dreapta purttoare; N4FF == r

d rec a, reprezentat pr n dreapta purttoare; - sensul, specificat printr-o sgeat marcat la extremitatea segmentului orientat.

16

r m a a gm n u u r n a .

2 2 TeoriaTeoria atomistatomist a a structuriistructurii materieimateriei2. 2. TeoriaTeoria atomistatomist a a structuriistructurii materieimateriei..

F F int m l ulint m l ulForeFore intramoleculareintramoleculare..

17

Teoria atomist a structurii materiei

DemocritDemocrit (460(460 ))

ATOMOS = INDIVIZIBIL

Modelul mingii de biliard (1803)Modelul mingii de biliard (1803)

t sf i id i di i ibilatom = sfer rigid indivizibil

John Dalton

18(1766 1844)normal deuteranopie

ModelulModelul cozonaculuicozonacului cu cu stafidestafide (plum pudding,1904) (plum pudding,1904)

1906 P i l N b l Fi i 1906 Premiul Nobel n Fizic (descoperirea electronului i studii legate

de conducia electric n gaze)de conducia electric n gaze)

(1897)( )

tub Crookes

Joseph John Thomson(1856 1940)

19electroneutralitatea atomului !

*NNeNq =Ce 19106,1 =

(1923 (1923 P i lP i l N b l N b l Fi i Fi i ))20

(1923 (1923 PremiulPremiul Nobel Nobel nn FizicFizic))

Modelul Rutherford (1911)Modelul Rutherford (1911)

1908 Premiul Nobel n Chimie (cercetri n domeniul dezintegrrii elementelor i g

chimia substanelor radioactive)

Ernest Rutherford21

Ernest Rutherford(1871 1937)

l d i i di i i i

Modelul planetar al atomului

22nucleu de mici dimensiuni concentrat n centru i

electroni care graviteaz n jurul nucleului

ModelulModelul Bohr (1913)Bohr (1913)

1922 Premiul Nobel n Fizic (studii legate de structura atomului)g )

Niels Bohr(1885 1962)

1E 2E n

d t l t23

dou postulate

ModelulModelul orbitaluluiorbitalului atomic (atomic (noruluinorului electronic)electronic)

1924 Louis de Broglie dualismul und - corpuscul1920 principiul de incertitudine al lui Heisenberg

poziia electronului n atom

1920 principiul de incertitudine al lui Heisenberg

poziia electronului n atom

este descris n termeni de

probabilitate de localizare

1932 Premiul Nobel n Fizic- fondator al mecanicii cuantice

Werner Heisenberg

25

g(1901 1976)

1933 Premiul Nobel n Fizic1933 Premiul Nobel n Fizic- fondator al mecanicii cuantice

ecuaia lui Schrdinger (1926)- ecuaia lui Schrdinger (1926)

Erwin Schrdinger

26

g(1887 1961)

Orbital atomic = locul geometric al punctelor n care

electronul poate fi gsit cu maxim probabilitate

1) n numr cuantic principal: 1, 2, 3, definete dimensiunea orbitalilor- definete dimensiunea orbitalilor

2) l numr cuantic orbital: 0, 1, , n 1d fi t f bit lil- definete forma orbitalilor

- numrul de valori = numrul de tipuri de orbitali

) l l3) ml numr cuantic magnetic: l, , 0, + l- definete orientarea orbitalilor

numrul de valori = numrul de orbitali de acelai tip- numrul de valori = numrul de orbitali de acelai tip

4) ms numr cuantic de spin: - , +

27

orbitali de tip s

n fixat

l = 0m = 0ml = 0

28

px py

p

n fixat

l = 1 pzml = -1, 0, 1

29orbitali de tip p

orbitali d i dde tip d

n fixat

l = 2ml = -2, -1, 0, 1, 2

30

ml 2, 1, 0, 1, 2

forbitali de tip f

n fixat

l = 3

31

pml = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3

Structura atomului

ANUCLEU XAZ U23892

PROTONI 1

(99,9 %)

PROTONI mp = 1 u. qp = + e NEUTRONI mn = 1 u. qn = 0

NOR ELECTRONICNOR ELECTRONIC

ELECTRONI me = 1/1835 u. qe = - e

331 u. = 1,66 10 -27 kg; e = 1,6 10 -19 C

The Museum of Natural History

New York USA

35

New York, USA

Atomul de heliu

36

FORFORE INTRAMOLECULAREE INTRAMOLECULAREFORFORE INTRAMOLECULAREE INTRAMOLECULARE

LEGTURA IONIC LEGTURA COVALENT

ENERGIA DE LEGENERGIA DE LEGTURTURENERGIA DE LEGENERGIA DE LEGTURTUR

|W| = ENERGIA NECESAR RUPERII LEGTURII| |

|W| STABILITATEA

37

LEGTURA IONIC

MECANISM:MECANISM:Atracia electrostatic ntre ioni

221

41

rqq

Fro

= Legea lui Coulomb

EXEMPLU:EXEMPLU:NaCl Na (Z = 11): 1s2 2s2 2p6 3s1 [Ne] 3s1

Cl (Z = 17): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 [Ne] 3s2 3p5

ENERGIE DE LEGENERGIE DE LEGTURTUR::

3810 100 kcal/mol (1 cal = 4,18 J)

119 kcal/mol+ NaNa e1

84 kcal/mol+ ClCl e1energia potenial de interaciune

l t t ti di t i i electrostatic dintre ioni 188 kcal/mol

d = 2,76

energia de legtur la NaCl energia de legtur la NaCl 153 kcal/mol

39

CARACTERISTICI:CARACTERISTICI:CARACTERISTICI:CARACTERISTICI:DURITATEDURITATEDU EDU E

TEMPERATURTEMPERATUR DE TOPIRE RIDICATDE TOPIRE RIDICAT

DISOCIERE DISOCIERE N APN AP (PENTRU AP(PENTRU AP 80) 80)DISOCIERE DISOCIERE N APN AP (PENTRU AP(PENTRU AP rr = 80)= 80)

N AER (N AER (rr = 1)= 1) 221

41 qqFaer =(( rr )) 24 roaer

N APN AP ((rr = 80)= 80) 8041

221 aer

apaF

rqq

F == 40

804 ro r

LEGTURA COVALENTMECANISM:MECANISM:

Punere n comun de electroniPunere n comun de electroniTIPURI:TIPURI:

Dup direcia de ntreptrundere Legtur , 10 100 kcal/mol Legtur 30 70 kcal/mol Legtur , 30 70 kcal/mol

Dup simetrieo Legtur polar (atomi diferii)

L l ( i id i i)42

o Legtur nepolar (atomi identici)

EXEMPLE:EXEMPLE:

legturi covalente simple: g ppolare: HCl, HF, HBr, NH3, CH4

l H Clnepolare: H2, Cl2

legturi covalente duble: CO2, C2H4 , O2

l tu i c l nt t ipl : C H Nlegturi covalente triple: C2H2 , N2

44legturi coordinative: NH4+

Dup parcurgerea acestui curs studentul trebuie s:p p g

cunoasc mrimile fundamentale ale SistemuluiInternaional (SI) respectiv ale Sistemului Tolerat (CGS) iunitile lor de msur; transforme o unitate de msur n multiplii respectivsubmultiplii acesteia; fac diferena dintre mrimile scalare i cele vectoriale; cunoasc noiunile fundamentale legate de structura gatomic a substanei: caracteristici ale nucleului atomic,distribuia electronilor n atom i principiul de excluziune all i P li;lui Pauli; surprind diferena ntre modul de formare a legturii i nic sp cti c l nt ;

46

ionice, respectiv covalente;

Dup parcurgerea acestui curs studentul trebuie s:Dup parcurgerea acestui curs studentul trebuie s:

descrie modul de formare a legturii ionice s cunoasc descrie modul de formare a legturii ionice, s cunoascvaloarea energiei de legtur, s dea exemple de substane i s enumere caracteristicile cristalelor ionice; descrie modul de formare a legturilor covalente, scunoasc valoarea energiei de legtur, s dea clasificarea g g ,lor, preciznd exemple din fiecare clas;

47

CURSUL 2CURSUL 2

Fore intermoleculare.Fore intermoleculare.ApaApaApa.Apa.

1

FORFORE INTERMOLECULAREE INTERMOLECULAREd 3 4 raz de aciune

FORE DE TIP VAN DER WAALS

0,5 10 kcal/molenergie de interaciune

FORE DE TIP VAN DER WAALS

ii FFFrrr +=

JONES)(LENNARD)( BAU +respingereatractie FFF +=

JONES)-(LENNARD)( 126 rrrU +=

termen repulsiv

termen atractiv 3

http://phet.colorado.edu/index.php

4

I I IIFORE DE TIP ELECTROSTATIC

Ion Ion IonIonqQrU = 1)(energia potenial de interaciuner

rUro

ii = 4)(electrostatic ion ion Ion Ion DipolDipolIon Ion DipolDipol+q (moment electric dipolar)(moment electric dipolar)dq =q (moment electric dipolar)(moment electric dipolar)q

[ ] 1 D (D b )d . . .[ ] 1 D (Debye)C G S =[ ] 1 C m =

-qP t D b

. .[ ] 1S I C m =

5

Peter Debye(1884 1966)1936 Premiul Nobel n Chimie

DeducereaDeducerea formuleiformulei((facultativfacultativ))

1Qqro

k 41=

2rQq

kF =

Br

QkdQqkL 11 nu depinde de

==

Ar BABA rr

QqkdrrQqkL 112

nu depinde de traiectorie

BAAB LUUU == teorema variaiei energieipoteniale

rqQrU

roii = 4

1)(6

moleculmolecul biatomicbiatomic nepolarnepolarpp

moleculmolecul biatomicbiatomic polarpolar

moment electric dipolar permanentmoment electric dipolar permanentmoment electric dipolar permanentmoment electric dipolar permanent

moleculmolecul polarpolar frfr moment moment electric dipolar permanentelectric dipolar permanentelectric dipolar permanentelectric dipolar permanent

7

DipolDipol electricelectric

InteracInteraciuneiune ion ion dipoldipol pp

energia potenial de interaciune electrostatic ion dipol

Q1 8

rirQrU

roid

rr sdintreunghiulcos4

1)( 2 =

DeducereaDeducerea formuleiformulei((facultativfacultativ))

QqQq

22dr

Qqkdr

QqkUUU qQqQid =++

=+=

22

22

rQk

ddqQk =

2

4rdr

9

ExempluExemplu: : hidratareahidratarea ionilorionilor

n soluiile apoase ale cristalelor ionice

TriaTria interaciuniiinteraciunii ion ion dipoldipol depindedepinde de:de: momentulmomentul electric dipolarelectric dipolar densitateadensitatea de de sarcinsarcin electricelectric 3

1R

= R protonul H+ se gsete n soluiile apoase

10

p g pn exclusivitate n stare hidratat 0,88 fm

HR + =

Cifre de coordinaie:Cifre de coordinaie:

NaNa++ 8, 8,

f f

KK++ 4, 4,

ClCl 22ClCl 2, 2,

CaCa2+2+ 1010

11

hidratareahidratarea ionilorionilorhidratareahidratarea ionilorionilor12

DipolDipol DipolDipoli t i l d i t i l t t ti di l di l

)(1)( 21 fUenergia potenial de interaciune electrostatic dipoldipol

)(4

)( 321 frrU rodd =

ExempluExemplu: leg: legturatura de de hidrogenhidrogen

TriaTria legturiilegturii de de hidrogenhidrogen depindedepinde de:de: presiunepresiune temperaturtemperatur electronegativitateelectronegativitate

N N -- -- -- H H 1,9 kcal/mol1,9 kcal/mol electronegativitateaelectronegativitateaO O -- -- -- H (H (nn apap)) 4,3 kcal/mol4,3 kcal/molF F -- -- -- H H 40 kcal/mol40 kcal/mol

electronegativitateaelectronegativitatea

crcretetee 13

APAWaterWater isis lifeslifes mattermatter andand matrix,matrix, mothermother andand

APA

mediummedium.. ThereThere isis nono lifelife withoutwithout waterwater..(Albert(Albert SzentSzent GyGyrgyirgyi))

LichidulLichidul celcel maimai rrspspnditndit (75 %)(75 %)pp ( )( )

1937 - Premiul Nobel n Fiziologie i Medicin

Alb S G i16

Albert Szent Gyrgyi1893 - 1986

Discovery is seeing what everybody else has seen, and thinking what g

nobody else has thought.

Bruno Straub1914 - 1996

Biological Research Center SzegedBiological Research Center Szeged

STRUCTURA ATOMICSTRUCTURA ATOMIC

17

HHH 3121

11 ,, OOO

188

178

168 ,,6 x 3 = 18

TIPURI

IzotopomeriIzotopomeri aiai apeiapei

apaapa uoaruoar (H(H22O)O)pp s mis mi (HDO (HDO s us u 11HH22HO)HO)apaapa semigreasemigrea (HDO (HDO sausau 11HH22HO)HO)

apaapa greagrea (D(D22O O sausau 22HH22O)O)apaapa hipergreahipergrea (T(T22O O sausau 33HH22O)O)apaapa coninndconinnd oxigenuloxigenul greugreu (H(H221818O)O)

18

apaapa coninndconinnd oxigenuloxigenul greugreu (H(H22 O)O)apaapa dubludublu marcatmarcat (D(D221818O)O)

Apa semigrea apare n natur n proporie de 1 : 3200

Apa grea:p go 1 : 41 milioane moleculeo folosit n reactoarele nuclearefo ingerat n cantiti mari are efecte toxiceo temperatura de ngheare de 3,82oCo temperatura de ngheare de 3,82 Co densitatea 1,1056 g/cm3 (20oC)o temperatura la care densitatea e maxim 11 6oCo temperatura la care densitatea e maxim 11,6 Co vscozitatea 1,25 cP

Apa dublu marcat se folosete n practic n determinarea vitezei metabolice

19

STRUCTURA ELECTRONICSTRUCTURA ELECTRONIC

H (Z = 1): 1s1 O (Z = 8): 1s2 2s2 2px2 2py1 2pz1

electronii de pe orbitalii 2s i 2px ai atomului de O electroni neparticipani;electroni neparticipani;

electronii de pe orbitalii 2py i 2pz ai atomului de O implicai n legturile covalente;

20

p gelectronul de pe orbitalul 1s al atomului de H

se gsete mai aproape de O

21hibridizare sphibridizare sp33

LEGLEGTURI DE HIDROGENTURI DE HIDROGEN

1012 s

23http://www.youtube.com/watch?v=gmjLXrMaFTg&feature=related

PROPRIETPROPRIETI FIZICEI FIZICE

STSTRI DE AGREGARERI DE AGREGARE SOLIDSOLID (t < 0 (t < 0 00C)C) LICHIDLICHID (0 (0 10010000C)C) (p = 1 atm)(p = 1 atm)(( )) (p )(p ) GAZOASGAZOAS (t > 100 (t > 100 00C)C)

CCLDURLDUR SPECIFICSPECIFIC TcmQ =4185 J / kg 4185 J / kg K (foarte mare)K (foarte mare)

TcmQ =

moderator al climei terestremoderator al climei terestre mpiedic supranclzirea esuturilormpiedic supranclzirea esuturilor mpiedic supranclzirea esuturilormpiedic supranclzirea esuturilor

25

legtura de hidrogen: 4,3 kcal/mol

CCLDURI LATENTE SPECIFICELDURI LATENTE SPECIFICE CCLDURI LATENTE SPECIFICE:LDURI LATENTE SPECIFICE: de de topiretopire 340.000 J / kg340.000 J / kg tt mQ = de de vaporizarevaporizare 2.250.000 J / kg2.250.000 J / kg

26

DENSITATEDENSITATEhh (0 (0 00C ) 0 92 /C ) 0 92 / 33gheaghea (0 (0 00C ): 0,92 g/cmC ): 0,92 g/cm33

apap (3,98 (3,98 00C): 1 g/cmC): 1 g/cm3 3 ((importanimportan ecologicecologic))

densitateadensitatea apeiapei cretecrete nn intervalulintervalul (0 (0 3,983,98ooC)C)((anomaliaanomalia densitiidensitii apeiapei))

)(1 00

tt +=

27

PERMITIVITATE ELECTRICPERMITIVITATE ELECTRIC RELATIV RELATIV::rr = 80 (mare)= 80 (mare)

(apa este un bun solvent al cristalelor ionice)(apa este un bun solvent al cristalelor ionice)

1 qq

( p )( p )

221

41

rqq

Fo

aer =

12

21 aerapa

FqqF ==29

804 2roapa r

TENSIUNE SUPERFICIALTENSIUNE SUPERFICIAL = 72,8 = 72,8 mNmN/m (/m (dyndyn/cm)/cm)

PROPRIETI ELECTRICEPROPRIETI ELECTRICE99 rezistivitate electric mare: rezistivitate electric mare: 2525 = 18210 = 18210 33 mm99 conductivitate electric mic: conductivitate electric mic: 2525 = 5,510 = 5,510 66 11m m 1199 pot fi mbuntite prin dizolvarea de substane pot fi mbuntite prin dizolvarea de substane

ioniceionice

PROPRIETI DE SOLVENTPROPRIETI DE SOLVENT substane hidrofile: compui ionici i polarisubstane hidrofile: compui ionici i polari p p p p substane hidrofobe: lipidesubstane hidrofobe: lipide

CARACTER AMFOTERCARACTER AMFOTER30

A se A se citiciti din din carteacartea de curs:de curs:

Efecte ale solviilor asupra structurii moleculare a apei

Rolul biologic al apei i repartiia ei n organismg p p g

Aportul i eliminarea de ap din organismAportul i eliminarea de ap din organism

32

Dup parcurgerea acestui curs studentul trebuie s: defineasc dipolul electric i s scrie formula momentuluielectric dipolar, preciznd unitatea sa de msur; identifice tipurile de fore intermoleculare, s comparetria acestora, s cunoasc expresia matematic a energiei

t i l d i t i t fi i tipoteniale de interaciune corespunztoare fiecrui tip; explice efectul de hidratare a ionilor n soluii apoase; defineasc legtura de hidrogen i s enumere factorii decare depinde tria acesteia.

33

Dup parcurgerea acestui curs studentul trebuie s: descrie structura atomic i electronic a moleculei de ap; descrie structura atomic i electronic a moleculei de ap; enumere proprietile fizice ale apei i s expliceimportana lor biologic;importana lor biologic; descrie caracterul dinamic al legturilor de hidrogenformate ntre moleculele de ap;formate ntre moleculele de ap; surprind rolul legturilor de hidrogen n definireaproprietilor fizice ale apei;proprietilor fizice ale apei; descrie influena diferitelor categorii de solvii asuprastructurii moleculare a apei;structurii moleculare a apei; enumere rolurile biologice ale apei;

d fi hilib l i d hilib l hid i i defineasc echilibrul, respectiv dezechilibrele hidrice i sprecizeze cum se manifest acestea;

i d i tit ti il d i ti enumere i descrie cantitativ cile de ingerare, respectiveliminare de ap din organism. 34

CURSUL 3CURSUL 3

E B E E EECHILIBRE DE DIZOLVARE

1

SoluiiSoluii: : definiiedefiniie compoziiecompoziie exempleexempleSoluiiSoluii: : definiiedefiniie, , compoziiecompoziie, , exempleexemple

l il i mediu dispersant (solvent)mediu dispersant (solvent)

SoluiaSoluiap ( )p ( )

faz dispersat (solut, solvit)faz dispersat (solut, solvit)

AvantajeAvantaje practice ale practice ale soluiilorsoluiilor::

oo locullocul de de desfuraredesfurare a a majoritiimajoritii reaciilorreaciilor chimicechimice;;oo punctepuncte de de topiretopire//solidificaresolidificare maimai sczutesczute dectdect solventulsolventul purpur;;pp pp ppoo proprietiproprieti fizicefizice diferitediferite de ale de ale solventuluisolventului..

2

gazgaz sausau solid solid dizolvatdizolvat nn lichidlichid solvent = solvent = lichidullichidulii d d l l llaceeaiaceeai stare de stare de agregareagregare solvent = solvent = componentulcomponentul

care care predominpredomin cantitativcantitativ

Soluie Stare de agregare DescriereSoluie Stare de agregare DescriereSoluie Stare de agregare DescriereSoluie Stare de agregare Descriereaer gazoas amestec de gazeaer gazoas amestec de gaze

sifon lichid CO2 dizolvat n apaer gazoas amestec de gaze

sifon lichid CO2 dizolvat n apaer gazoas amestec de gaze

sifon lichid CO2 dizolvat n ap2 p2 psaramur lichid NaCl dizolvat n ap

2 psaramur lichid NaCl dizolvat n apamalgam solid Hg (lichid) i Agamalgam solid Hg (lichid) i Ag

(solid)

l l h d b d l l h d b d soluie lichid obinut din soluie lichid obinut din mixarea a dou solidemixarea a dou solide

3

Caracterizarea compoziiei unei soluiiCaracterizarea compoziiei unei soluii

C lit tiC lit ti

p p

Calitativ:Calitativ: soluii diluate (conin relativpuin substan dizolvat)

soluii concentrate (coninrelativ mult substan dizolvat)relativ mult substan dizolvat)

Exemple: HCl Exemple: HCl 37%; H37%; H SOSO 98% 98% Exemple: HCl Exemple: HCl 37%; H37%; H22SOSO44 98% 98%

Cantitativ:Cantitativ: concentraie = cantitatea de substan dizolvat ntr-o de substan dizolvat ntr-o cantitate dat de soluie (sau solvent)

4solvent)

Concentraia procentual de masConcentraia procentual de mas

100w/w% = mc d (% w/w)(% w/w)

Concentraia procentual de volumConcentraia procentual de volum

m

Concentraia procentual de volumConcentraia procentual de volum

Vd 100v/v% = VVc d (% v/v)(% v/v)

Concentraia molarConcentraia molar

(mol/L) sau M(mol/L) sau M)(

ggm

Vc dd ==

(mol/L) sau M(mol/L) sau M

)(LVmolgV

d

5[NaCl] = concentraia molar de NaCl

ExerciiiExerciii

1. 1. SS se se calculezecalculeze concentraiaconcentraia molarmolar a a uneiunei soluiisoluii de de volumvolumVV = 100 = 100 mLmL care care conineconine dizolvatdizolvat mm = 40 mg = 40 mg NaOHNaOHVVss = 100 = 100 mLmL care care conineconine dizolvatdizolvat mmdd = 40 mg = 40 mg NaOHNaOH((MMdd = 40 g/mol).= 40 g/mol). (Rspuns: 10-2 M)2. 2. CeCe volumvolum de de apap ii de de soluiesoluie stocstoc de de NaClNaCl cu cu concentraiaconcentraia ccss 5% 5% lili d d fi i l ifi i l i

(Rspuns: 10 M)

= 5% = 5% suntsunt necesarenecesare pentrupentru a a preparaprepara un un litrulitru de ser de ser fiziologicfiziologic((soluiesoluie apoasapoas de de NaClNaCl cu cu concentraiaconcentraia c = 0,9%)? c = 0,9%)? DiluateDiluatefiindfiind, , densitateadensitatea acestoracestor soluiisoluii esteeste aproximativaproximativ egalegal cu cu densitateadensitatea apeiapei..densitateadensitatea apeiapei..

33.. SS sese calculezecalculeze concentraiaconcentraia molarmolar aa seruluiserului fiziologicfiziologic(Rspuns: Vs = 0,18 L; Va = 0,82 L)

f gf g((solutiesolutie apoasapoas dede 00,,99%% NaClNaCl)).. MasaMasa molarmolar aa NaClNaCl esteesteMM == 5858 55 g/molg/mol 7MM == 5858,,55 g/molg/mol.. (Rspuns: 0,15 M)

Electrolii, neeelectroliiElectrolii, neeelectrolii

Teoria ionic a soluiilor (Svante Arrhenius, 1887)Teoria ionic a soluiilor (Svante Arrhenius, 1887)

ELECTROLIIELECTROLII 1903 Premiul Nobel (Chimie)ELECTROLIIELECTROLII

substane care la dizolvarea n ap disociaz n ioni

( )

substane care la dizolvarea n ap disociaz n ioni

Tipuri:

electrolii tarielectrolii tari

electrolii slabi

8

Electrolii tariElectrolii tari

la dizolvarea n ap disociaz total n ioni

AciziAcizi taritari: HClO: HClO44, HI, , HI, HBrHBr, H, H22SOSO4 4 ((fafa de de primulprimul proton) proton) HClHCl etcetcprimulprimul proton), proton), HClHCl etcetc

BazeBaze taritari: KOH, : KOH, BaBa(OH)(OH)22, , CsOHCsOH, , NaOHNaOH etcetc SruriSruri: : AgClAgCl, , NaClNaCl, NaHCO, NaHCO33, CH, CH33COOK etcCOOK etc

Electrolii slabiElectrolii slabi

la dizolvarea n ap disociaz parial n ioni

AciziAcizi slabislabi: CH: CH33COOH, HCOOH, H22COCO33, H, H33POPO4 4 etcetc9 BazeBaze slabeslabe: NH: NH33, H, H22O etcO etc

ObservaieObservaie: : Reaciile de disociere n ioni ale electroliilor Reaciile de disociere n ioni ale electroliilor 10ObservaieObservaie: : Reaciile de disociere n ioni ale electroliilor Reaciile de disociere n ioni ale electroliilor tari sunt tari sunt ireversibile !!!ireversibile !!!

ObservaieObservaie: : Reaciile de disociere n ioni ale electroliilor Reaciile de disociere n ioni ale electroliilor ObservaieObservaie: : Reaciile de disociere n ioni ale electroliilor Reaciile de disociere n ioni ale electroliilor slabi sunt slabi sunt reversibile !!!reversibile !!!

NeelectroliiNeelectrolii

la dizolvarea n ap nu disociaz n ioni

glucozaglucoza ureeaureea

12

Legea aciunii maselor

)(3)( 2 gHgCO + )()( 24 gOHgCH + 1k

)(3)( 2 gHgCO + )()( 24 gOHgCH +2k

14Cato Guldberg, Peter Waage (1867)Cato Guldberg, Peter Waage (1867)

Reacie chimic reversibil:Reacie chimic reversibil:

2211 AA + 1k 4433 AA + d h l b d h l b

2k

33

Constanta de echilibru:Constanta de echilibru:

21

4343

ccccKc = 21

21 cc

interpretarea calitativ a desfurrii reaciei;interpretarea calitativ a desfurrii reaciei; precizarea sensului de desfurare a reaciei;precizarea sensului de desfurare a reaciei; precizarea sensului de desfurare a reaciei;precizarea sensului de desfurare a reaciei; calculul concentraiilor de echilibru.calculul concentraiilor de echilibru.

15

ReacieReacie reversibilreversibil cu cu atingereaatingerea striistrii de de echilibruechilibru dinamicdinamic

16

ReacieReacie ireversibilireversibil rapidrapid

17

SolubilitateaSolubilitatea

A (A ( ) ) A (A ( ll ii ))

SolubilitateaSolubilitatea

A (A (purpur) ) A (A (solusoluieie))

solutiec ][

][KAA=

pur][A

const.A =pur][ pur][

AsA == solutiecK ][18

VariaiaVariaia cu cu temperaturatemperatura a a solubilitiisolubilitii unorunor compuicompui ioniciionici19

T T T mare T mare agitaieagitaie termictermic puternicputernic probabilitateprobabilitate mare de mare de dislocaredislocare a a

moleculelormoleculelor de de solutsolut din stare din stare cristalincristalin

http://phet.colorado.edu/index.php

proceseprocese de de dizolvaredizolvare: : proceseprocese de de dizolvaredizolvare: : -- exotermeexoterme ((NaOHNaOH, CaCl, CaCl22, MgSO, MgSO44))

d td t (NH(NH NONO )) 20-- endotermeendoterme (NH(NH44NONO33))

oo NesaturateNesaturate

Soluii:Soluii: oo SaturateSaturate

oo SuprasaturateSuprasaturate

Ex: NaEx: Na22SS22OO33 s(20s(20ooC) = 500 g/LC) = 500 g/L

oo SuprasaturateSuprasaturate

Ex: NaEx: Na22SS22OO33 s(20s(20 C) 500 g/LC) 500 g/L

s(100s(100ooC) = 2300 g/LC) = 2300 g/L

21

Produs de solubilitateProdus de solubilitate

AB (pur) AB (pur) AA++ + B+ B-- (solutie)(solutie)AB (pur) AB (pur) AA + B+ B (solutie)(solutie)

ABPBAK == + l til ti ][][ ABc PBAK solutiesolutie ][][oo Ex: Formarea calculilor renaliEx: Formarea calculilor renali

22

Formul chimicFormul chimic Produs de solubilitate Produs de solubilitate (M(M22))

CHCH33COOAgCOOAg 210 210 33

MgCOMgCO 1010 55MgCOMgCO33 10 10 CaSOCaSO44 2,410 2,410 55

SOSO 1 1 101 1 10 1010BaSOBaSO44 1,110 1,110 1010

AgClAgCl 1,810 1,810 1010

CuSCuS 610 610 3636

HgSHgS 1 6101 610 5252HgSHgS 1,6 10 1,6 10

23

oo Efectul de ion comunEfectul de ion comun

291083 MP ) ?=C COsExemplu

108,33

MPCaCO =a) n apb) n Na2CO3 0,1 M

?3CaCOs

) 2 3 ,

a) n ap+ + 22 COCaCaCO + 33 COCaCaCO

DizolvareaDizolvarea are loc are loc pnpn cndcnd::DizolvareaDizolvarea are loc are loc pnpn cndcnd::

3][][ 23

2CaCOPCOCa = +

s1 s124MPs CaCO 51 101,63

==

b) n Na2CO3 0,1 M

+ + 2332 2 CONaCONaMCONaCO 1,0][][ 321

23 ==

Dizolvarea are loc pn cnd:

3][][ 23

2CaCOtotal PCOCa = + 3

s2 s2+[CO32-]1

Ms 82 108,3= (soluia ecuaiei de gradul II)(soluia ecuaiei de gradul II)

25MPs CaCO 51 101,63==

Solubilitatea gazelorSolubilitatea gazelor

A (gaz) A (soluie)gazl tigaz][ s

gaz

gaz

gaz

solutiegaz][ps

pKH ==

oo Legea lui HenryLegea lui HenrygazHgaz pKs =26oo Solubilitatea gazelor crete cu creterea presiuniiSolubilitatea gazelor crete cu creterea presiunii

dependenadependena de de presiunepresiune a a solubilitiisolubilitii gazelorgazelor28

p p pp gg

oo Solubilitatea gazelor scade cu creterea temperaturiiSolubilitatea gazelor scade cu creterea temperaturii

EfecteEfecte ale ale modificriimodificrii presiuniipresiunii asupraasupra solubilitiisolubilitii gazelorgazelor::-- scafandriiscafandrii de mare de mare adncimeadncime

29-- anesteziceanestezice aflateaflate nn stare stare gazoasgazoas

oo CoeficientulCoeficientul luilui Bunsen: Bunsen:

( )numar volume gazoo CoeficientulCoeficientul luilui Bunsen: Bunsen:

( )( )

numar volume gaz1 volum solutie

=

Ex: Ex: (CO(CO22) = 0,52; ) = 0,52; (O(O22) = 0,024) = 0,02422 22

V R T V:gaz gaz gazp V R T V =

gaz gazps

K R T =g ggazs R T= gaz HK R T =30

oo AplicaAplicaii ale ii ale legiilegii luilui HenryHenry

31

Repartiia unei substane ntre doi solveniRepartiia unei substane ntre doi solveni

A (solvent A (solvent ) ) A A (solvent (solvent ))A (solvent A (solvent ) ) A A (solvent (solvent ))

Coeficient de partiie:Coeficient de partiie:

PAK ][ :c PAK ==

][][

Octanol: COctanol: C88HH1717OH (similitudini cu lipidele)OH (similitudini cu lipidele)Octanol COctanol C88HH1717OH (similitudini cu lipidele)OH (similitudini cu lipidele)

A][ octapaoct A

AP][][

: =32apa

A][

Clasificarea solviilor:Clasificarea solviilor:

-- Hidrofili:Hidrofili: 1apa:octanol P-- Hidrofobi:Hidrofobi: 1apa:octanol >P

33

S diS di i di id li di id lStudiuStudiu individualindividual

MihalaMihala et al., Curs de et al., Curs de BiofizicBiofizic, , EdituraEditura EurobitEurobit, , TimiTimioaraoara, p. 51, p. 51--52: 52: TimiTimioaraoara, p. 51, p. 51 52 52 ConcentraiiConcentraii: : problemeleproblemele 1 1 ii 44

SolubilitateaSolubilitatea gazelorgazelor: : problemaproblema 11

RepartiiaRepartiia uneiunei substanesubstane ntrentre doidoi solvenisolveni: : problemaproblema 11RepartiiaRepartiia uneiunei substanesubstane ntrentre doidoi solvenisolveni: : problemaproblema 11

34

DupDup parcurgereaparcurgerea acestuiacestui curscurs studentulstudentul trebuietrebuie ss:: cunoasc definiia i compoziia unei soluii dnd exemple; cunoasc definiia i compoziia unei soluii, dnd exemple; caracterizeze calitativ o soluie; scrie formulele de definiie pentru concentraia procentual scrie formulele de definiie pentru concentraia procentualde mas, de volum i concentraia molar i s aplice acesteformule n rezolvrile de probleme;formule n rezolvrile de probleme; caracterizeze evoluia n timp a unei reacii chimicereversibile;reversibile; scrie expresia matematic a legii aciunii maselor; defineasc electroliii i neelectroliii, dnd exemple de clasedefineasc electroliii i neelectroliii, dnd exemple de clasede substane din fiecare tip; defineasc solubilitatea unei substane ntr-un solvent i s identifice factorii de care depinde aceasta; cunoasc noiuni legate de dizolvarea electroliilor respectiv g pgazelor ntr-un solvent; descrie repartiia unei substane ntre doi solveni

35p

nemiscibili.

CURSUL 4CURSUL 4CURSUL 4CURSUL 4

ECHILIBRE ECHILIBRE ACIDO ACIDO BAZICEBAZICE

1

Disocierea apei

2 H2 H22O O HH33OO++ + OH+ OH-- HH33OO++ HH++ PRODUS IONIC AL APEI:PRODUS IONIC AL APEI:

)25(10][][ 2142

CMPOHHK oOHc+ === )(

2OHc

7 N APA PURN APA PUR MPOHH OH

710][][2

+ ===

MH 710][ + > NTRNTR--O SOLUIE ACIDO SOLUIE ACID MH 10][ >7+

NTRNTR O SOLUIE ACIDO SOLUIE ACID

2MH 710][ +

APLICAIEAPLICAIE

SS se se precizezeprecizeze naturanatura uneiunei soluiisoluii care care conineconine: : SS se se precizezeprecizeze naturanatura uneiunei soluiisoluii care care conineconine: : a) [OH a) [OH ] = 10 ] = 10 55 MMb) [H b) [H ++] = 10 ] = 10 44 MMc) [OH c) [OH ] = 10 ] = 10 22 MM

P 14M

OHP

H OH 9514

101010

][][ 2

+ ===a)a)OH 10][

MH 710][ + < soluie bazicsoluie bazic3

HH22SOSO44, HNO, HNO33 (1300)(1300)22 44,, 33 ( )( )acidus = acru (latin)

TEORIA ARRHENIUS (1890)TEORIA ARRHENIUS (1890)

Acidul este o substan care produce Acidul este o substan care produce ioni de hidrogen cnd este dizolvat n apioni de hidrogen cnd este dizolvat n apioni de hidrogen cnd este dizolvat n apioni de hidrogen cnd este dizolvat n ap

Baza este o substan care produce Baza este o substan care produce Baza este o substan care produce Baza este o substan care produce ioni hidroxil cnd este dizolvat n apioni hidroxil cnd este dizolvat n ap

TEORIA BRNSTED TEORIA BRNSTED LOWRY (1923)LOWRY (1923)

Acid = substan capabil s cedeze protoni (HCl)Acid = substan capabil s cedeze protoni (HCl)

4Baz = substan capabil s accepte protoni (NHBaz = substan capabil s accepte protoni (NH33))

Forme ionice ale unui acid

OHHA 2+ + + OHA 3OHHA 2+ + OHA 3

PP form protonat form protonat ( id)( id)

D D formform deprotonatdeprotonat((bb j tj t))(acid)(acid) ((bazabaza conjugatconjugat))

AcidAcid Baz conjugatBaz conjugatHH OO OH OH ]][[ AHK

+=HH22OO OH OH

HH22COCO33 HCOHCO33][HA

Ka =22 33 33

NHNH44++ NHNH33KKaa -- constantconstant de de

aciditateaciditate

5CHCH33COOHCOOH CHCH33COO COO

Tria unui acid

OHHCl + + + OHClOHHCl 2+ + OHCl 3OHCOOHCH 23 + + + OHCOOCH 33

Acid tareAcid tareAcid tareAcid tare Acid slabAcid slabAcid tareAcid tareechilibru deplasat echilibru deplasat

puternic spre dreaptaputernic spre dreapta

Acid tareAcid tare Acid slabAcid slabechilibruechilibru deplasatdeplasat

puternicputernic sprespre dreaptadreaptaechilibruechilibru deplasatdeplasat

puternicputernic sprespre stngastngaputernic spre dreaptaputernic spre dreapta

baz conjugat slabbaz conjugat slab

puternicputernic sprespre dreaptadreapta puternicputernic sprespre stngastnga

baz conjugat slabbaz conjugat slab baz conjugat tarebaz conjugat tarej gj g

Ka > 1 (valoare mare)Ka > 1 (valoare mare)

j gj g j gj g

KKaa > 1 (> 1 (valoarevaloare mare)mare) KKaa < 1 (< 1 (valoarevaloare micmic))

6

Noiunea de pH

E E E E E E PENTRU ORICE SOLUIE APOASPENTRU ORICE SOLUIE APOAS::

+ ][lg += HpH][l OHOH ][lg= OHpOH

RELAIA DINTRE pH I pOH (25RELAIA DINTRE pH I pOH (25ooC)C):

14=+ pOHpHRELAIA DINTRE pH I pOH (25RELAIA DINTRE pH I pOH (25 C)C):

14+ pOHpH

7(S(SRENSEN, 1909)RENSEN, 1909)

lg10][][ 14 = + OHH g][][1410lg][lg][lg + =OHH 10lg][lg][lg = OHH

14=+ pOHpHExprimarea [H+] ntr-o soluie cu pH cunoscut Exprimarea [H ] ntr-o soluie cu pH cunoscut

][lg += HpH pHH =+ ][lg8pHH + =10][

Funcia logaritmicFuncia logaritmic

xb xb =log b baza logaritmului (b > 0, b 1)b baza logaritmului (b 0, b 1)x argument x > 0

xbyx yb ==logLogaritmiLogaritmi uzualiuzuali

zecimallogaritmlglog10 xx =2 bazain logaritmlog2 x

9naturallogaritmlnlog xxe =

Proprieti ale funciei logaritmiceProprieti ale funciei logaritmice

baba ccc loglog)(log)1 +=

ba lll)2 bab ccc logloglog)2 =

aba cb

c log)(log)3 =aa cb log)(log)4

ba cbc

g)(log)4 =1log)5 =cc

1001log)6 =c

Scara pHScara pH

[ H[ H+ + ] 10] 1000 . . . . 10. . . . 10 --77 . . . . 10. . . . 10 -- 1414[ H[ H+ + ] 10] 1000 . . . . 10. . . . 10 --77 . . . . 10. . . . 10 -- 1414[ H[ H+ + ] 10] 1000 . . . . 10. . . . 10 --77 . . . . 10. . . . 10 -- 1414

pHpH 0 7 140 7 14pHpH 0 7 140 7 14pHpH 0 . . . . 7 . . . . 140 . . . . 7 . . . . 14pHpH 0 . . . . 7 . . . . 140 . . . . 7 . . . . 14

pOHpOH 14 . . . . 7 . . . . 014 . . . . 7 . . . . 0

NEUTRUNEUTRU

11ACIDACID BAZICBAZIC

99 pH = 7 (soluie neutr)pH = 7 (soluie neutr)99 H 7 ( l d)H 7 ( l d)99 pH < 7 (soluie acid)pH < 7 (soluie acid)99 pH > 7 (soluie bazic)pH > 7 (soluie bazic)

creterea concentraiei [Hcreterea concentraiei [H++] determin scderea pH ] determin scderea pH uluiului

][lg += HpHObs.

modificarea pH modificarea pH ului cu 1 unitate corespunde modificrii ului cu 1 unitate corespunde modificrii pp ppconcentraiei [Hconcentraiei [H++] cu 1 ordin de mrime] cu 1 ordin de mrime Obs.

1' += pHpH 10][ =+H

12pp 10

]'[=+H

pH ul soluiilor de acizi tari

((PrincipiulPrincipiul luilui LE CHATELIER)LE CHATELIER)

p

(( pp ))

2 H2 H22O O HH33OO++ + OH+ OH--22 33

MOHH 710][][ + == ][][21410][][ MOHH + =

EXCEPIE FCND SOLUIILE FOARTE DILUATE 13

EXCEPIE FCND SOLUIILE FOARTE DILUATE, DISOCIEREA APEI SE NEGLIJEAZ

Calculul pH ului soluiilor de acizi tarip

HA HA AA + H+ H ++ ][lg += HpHIniIniialial: c 0 0: c 0 0IniIniialial: c 0 0: c 0 0

FinalFinal: 0 c c: 0 c c

cHpH lg][lg == +

ExempleExemple:: HClOHClO44, HI, , HI, HBrHBr, H, H22SOSO4 4 ((pentrupentru primulprimult )t ) HClHCl HNO HNO 14proton),proton), HClHCl, HNO, HNO33

pH ul soluiilor de baze tari

Calculul pH ului soluiilor de baze tari

p

++

Calculul pH ului soluiilor de baze tari

BOH BOH BB++ + OH+ OHll 0 00 0IniIniialial: c 0 0: c 0 0IniIniialial: c 0 0 : c 0 0

FinalFinal: 0 c c: 0 c c

cOHpOH lg][lg == p g][gpOHpH = 14

17EXEMPLE: NaOH, KOH, Ca(OH)EXEMPLE: NaOH, KOH, Ca(OH)22, Ba(OH), Ba(OH)22

Soluiile srurilor provenite dintrSoluiile srurilor provenite dintr--un acid tare i o baz tareun acid tare i o baz tarepH = 7 (soluii neutre)pH = 7 (soluii neutre)

Exemple: NaCl, KCl, NaNOExemple: NaCl, KCl, NaNO33, KNO, KNO33, NaI, KI, CaCl, NaI, KI, CaCl22 etc.etc.pp 33 33

Soluiile srurilor provenite dintrSoluiile srurilor provenite dintr--un acid tare i o baz slabun acid tare i o baz slabpH < 7 (soluii acide)pH < 7 (soluii acide)pH 7 (soluii acide)pH 7 (soluii acide)

Exemple: NHExemple: NH44Cl, NHCl, NH44NONO33, etc., etc.

AplicaieAplicaie ((facultativfacultativ): ): AplicaieAplicaie ((facultativfacultativ): ): SS se se calculezecalculeze pH pH ulul uneiunei soluiisoluii de NHde NH44Cl de Cl de concentraieconcentraie

d d d d dd ll0,1 M 0,1 M dacdac pentrupentru NHNH44++ constantaconstanta de de aciditateaciditate are are valoareavaloareaKa = 5,5610 Ka = 5,5610 1010. .

20

SoluiileSoluiile srurilorsrurilor proveniteprovenite dintrdintr--un acid slab un acid slab ii o o bazbaz taretarepH > 7 (pH > 7 (soluiisoluii bazicebazice))pp

ExempleExemple: NaHCO: NaHCO33, CH, CH33COONa, KCN, COONa, KCN, NaFNaF, KF, , KF, NaCNNaCN etc.etc.

Soluiile srurilor provenite dintrSoluiile srurilor provenite dintr--un acid slab i o baz slabun acid slab i o baz slabsoluii neutre dac Ka = Kbsoluii neutre dac Ka = Kbsoluii neutre dac Ka = Kbsoluii neutre dac Ka = Kbacide, dac Ka > Kbacide, dac Ka > Kbb i d K Kbb i d K Kbbazice, dac Ka < Kbbazice, dac Ka < Kb

21

pH ul soluiilor de acizi slabi

HAHAAA-- + H+ H ++p

HA HA AA + H+ H

I iI ii li l 0 00 0I iI ii li l 0 00 0IniIniialial: c 0 0: c 0 0IniIniialial: c 0 0: c 0 0

FinalFinal: c : c x x xx x x

2xHA

AHKa ==+ 2

][][][LEGEA ACIUNII LEGEA ACIUNII

MASELORMASELORxcHAa ][

22

cxcx 0CHCH33COOHCOOH33

c = 1 Mc = 1 M c = 10 c = 10 33 MMpH = 2 38pH = 2 38 pH = 3 91pH = 3 91pH = 2,38pH = 2,38 pH = 3,91pH = 3,91

CHCH33COOH 99,59 %COOH 99,59 % CHCH33COOH 87,78 %COOH 87,78 %CHCH33COOCOO 0,41 %0,41 % CHCH33COOCOO 12,22 %12,22 %

HH22COCO33c = 1 Mc = 1 M c = 10 c = 10 33 MMc = 1 Mc = 1 M c = 10 c = 10 33 MM

pH = 3,18pH = 3,18 pH = 4,69pH = 4,69HH22COCO33 99,93 %99,93 % HH22COCO33 97,95 %97,95 %HCOHCO33 0,066 %0,066 % HCOHCO33 2,052 %2,052 %

2333 33

COCO3322 5,610 5,610 99 %% COCO3322 5,610 5,610 66 %%

SubstanaSubstana FormulaFormula KKaa pKpKaaSubstanSubstanaa FormulaFormula KKaaAcid Acid aceticacetic

CHCH33COOHCOOH 1,7 101,7 10--55 4,84,8Acid Acid aceticacetic

CHCH33COOHCOOH 1,7 101,7 10--55

Acid Acid carboniccarbonic

HH22COCO33 4,3 104,3 10--774 8 104 8 10--1111

6,16,110 210 2

Acid Acid carboniccarbonic

HH22COCO33 4,3 104,3 10--774 8 104 8 10--11114,8 104,8 10 10,210,2

Acid Acid f f if f i

HH33POPO44 6,9 106,9 10--33 2,12,14,8 104,8 10

Acid Acid f f if f i

HH33POPO44 6,9 106,9 10--33fosforicfosforic 6,2 106,2 10--88

4,8 104,8 10--13137,27,2

12,312,3fosforicfosforic 6,2 106,2 10--88

4,8 104,8 10--1313,, ,,

ACIZI POLIBAZICIACIZI POLIBAZICI

,,

aa KpK lg=2 3 3 1 6,1H CO HCO H pK

+ + =TREAPTA ITREAPTA I 2 3 3 1 ,p2 10 2HCO CO H pK + + =TREAPTA IITREAPTA II

253 3 2 10,2HCO CO H pK + =TREAPTA IITREAPTA II

Calculul pH ului soluiilor de acizi slabi

HA HA AA-- + H+ H ++A.A. Se Se cunosccunosc [HA] [HA] ii pKpKaa

][lg][ 2 HApKH +2

][lg][

][ HApKpHHAHK aa ==

B.B. Se Se cunosccunosc [HA], [A [HA], [A ] ] ii pKpKaa][lg][][ DpKpHAHK +==

+

][lg

][ PpKpH

HAK aa +==

26FORMULA HENDERSON - HASSELBALCH

Forma ionic predominantp

][][lg DpKpH a += ][g Ppp a

][][ PDpKpH

DACDAC

][][ PDpKpH a >>

2710lg

CHCH COOHCOOH HH ++ + CH+ CH COOCOO CHCH33COOH COOH H H + CH+ CH33COO COO

pHpHpKpKa a = 4,8 = 4,8

pHpHCHCH33COOHCOOH CHCH33COO COO

33

(forma (forma protonatprotonat))33

(forma deprotonat(forma deprotonat))

PentruPentru pH < pH < pKpKaa predominpredomin CHCH33COOHCOOH

PentruPentru pH > pH > pKpKaa predominpredomin CHCH33COOCOO

28

EXEMPLUEXEMPLU

1,64,7 1 == pKpH?][][ 3 =

COHHCO ,, 1pp][ 32COH

1,61332 =+ + pKHHCOCOH][HCO

][][lg

32

31 COH

HCOpKpH +=][ 32

2010][][

13 ==

pKpH

COHHCO

29][ 32COH

12K 27K 312K1,21 =pK 2,72 =pK 3,123 =pK

30

Soluii tampon

DEFINIIEDEFINIIE

p

DEFINIIEDEFINIIE

MENIN CONSTANT pH MENIN CONSTANT pH ULUL

COMPOZIIE:COMPOZIIE: ACID SLAB (A) + SAREA SA (S)ACID SLAB (A) + SAREA SA (S)

BAZBAZ SLABSLAB (B) SAREA SA (S)(B) SAREA SA (S) BAZBAZ SLABSLAB (B) + SAREA SA (S)(B) + SAREA SA (S)

DISOCIERE: A, B DISOCIERE: A, B PARIAL, S PARIAL, S TOTALTOTAL31

Calculul pH ului sistemelor tampon

][l DKH FORMULA HENDERSON FORMULA HENDERSON ][][lg

PDpKpH a += FORMULA HENDERSON FORMULA HENDERSON HASSELBALCHHASSELBALCH

CAPACITATE DE TAMPONARECAPACITATE DE TAMPONARE:: pHVi

=pH

ObservaieObservaie: : CapacitateaCapacitatea de de tamponaretamponare esteeste optimoptim la la introducereaintroducereapp pp ppsistemuluisistemului tampon tampon ntrntr--un un mediumediu avndavnd pH pH ulul apropiatapropiatde de valoareavaloarea pKpK a a aciduluiacidului slabslab

32de de valoareavaloarea pKpKaa a a aciduluiacidului slab.slab.

SISTEME TAMPON ALE SSISTEME TAMPON ALE SNGELUINGELUI:: HH22COCO33 + HCO+ HCO33

HH22POPO44 + HPO+ HPO44 22 HbHb acidacid + + hemoglobinathemoglobinat de Kde K

2010][ 13

pKpHHCO 2010][

1

32

3 == ppCOH

[H[H22COCO33] controlat prin procesul de respiraie] controlat prin procesul de respiraie[H[H22COCO33] controlat prin procesul de respiraie] controlat prin procesul de respiraie[HCO[HCO33] reglat prin eliminare pe cale renal] reglat prin eliminare pe cale renal

33

3,123 =pK

2,72 =pK1,21 =pK

2

36

pH ul unor medii biologice

SSNGE:NGE: 7 38 7 38 7 437 43 SSNGE:NGE: 7,38 7,38 7,437,43 MEDIU INTRACELULAR:MEDIU INTRACELULAR: 6,9 6,9 7,07,0 SUC GASTRIC:SUC GASTRIC: 1 1 22

SALIV:SALIV: 7,1 7,1 7,4 7,4 SUC PANCREATIC:SUC PANCREATIC: 8 8 99 SUC PANCREATIC:SUC PANCREATIC: 8 8 99 URINURIN:: 5,8 5,8 6,26,2 UMOARE APOAS, LIMF:UMOARE APOAS, LIMF: 7,97,9

ACIZI BILIARI:ACIZI BILIARI: 3 8 3 8 4 3 4 3 ACIZI BILIARI:ACIZI BILIARI: 3,8 3,8 4,3 4,3

37

Dup parcurgerea acestui curs studentul trebuie s:

scrie formula de definiie a produsului ionic al apei; defineasc pH ul i pOH ul unei soluii i s scrie relaiade legtur ntre cele dou mrimi; reprezinte scara pH, delimitnd domeniile sale; aplice n probleme procedura de calcul a pH ului unei soluii aplice n probleme procedura de calcul a pH ului unei soluiide acid tare;

li bl d d l l H l i i l ii aplice n probleme procedura de calcul a pH ului unei soluiide baz tare; defineasc i s descrie compoziia unui sistem tampon; calculeze pH ul unui sistem tampon s dea exemple de calculeze pH ul unui sistem tampon, s dea exemple de sisteme tampon sanguine i s cunoasc valorile pH ului unormedii biologice.

39medii biologice.

CURSUL 5CURSUL 5

TEME D PER ETEME D PER ESISTEME DISPERSESISTEME DISPERSE

pH pH UL IZOELECTRIC AL PROTEINELORUL IZOELECTRIC AL PROTEINELOR

CARACTER AMFOTER:CARACTER AMFOTER:

)) GRUPGRUPRI CARBOXIL (RI CARBOXIL ( COOH)COOH)(( t tt t id)id)((comportamentcomportament acid)acid)

)) GRUPRI AMINO (GRUPRI AMINO ( NHNH22))((comportamentcomportament bazicbazic))

COOH COO H + +2 3NH H NH

+ + +

SEMNUL SARCINII ELECTRICE DEPINDE DE pHSEMNUL SARCINII ELECTRICE DEPINDE DE pH

DEFINIIE (DEFINIIE (pIpI sausau pHpHii):):

pp

DEFINIIE (DEFINIIE (pIpI sausau pHpHii):):

DETERMINARE EXPERIMENTAL: ELECTROFOREZ DETERMINARE EXPERIMENTAL: ELECTROFOREZ

PRECIZAREA SEMNULUI SARCINII ELECTRICE PRECIZAREA SEMNULUI SARCINII ELECTRICE ZZ::

DETERMINARE EXPERIMENTAL: ELECTROFOREZ DETERMINARE EXPERIMENTAL: ELECTROFOREZ

PRECIZAREA SEMNULUI SARCINII ELECTRICE PRECIZAREA SEMNULUI SARCINII ELECTRICE ZZ::

)) pH < pH < pIpI ZZ > 0> 0pp pp)) pH = pH = pIpI ZZ = 0= 0)) pH > pH > pIpI ZZ < 0< 0

1. pH < 1. pH < pIpI ((mediumediu acid; [Hacid; [H++] ] -- mare)mare)

COOH COO H + +ProbabilitateProbabilitate micmic de de deprotonaredeprotonare

2 3NH H NH+ + + 2 3

Probabilitate mare de protonareProbabilitate mare de protonare

Z > 0Z > 0Z > 0Z > 0

2. 2. pH > pI (mediu bazic; [HpH > pI (mediu bazic; [H++] ] -- micmic))

COOH COO H + +Probabilitate mare de deprotonareProbabilitate mare de deprotonare

2 3NH H NH+ + + 2 3

Probabilitate micProbabilitate mic de protonarede protonare

Z < 0Z < 0Z < 0Z < 0

Z = 0Z > 0 Z < 0pH

Z 0

(NH(NH ++))

Z > 0 Z < 0

(NH(NH ))pI(NH(NH33 ))xxRR

(NH(NH22))xxRR

pI

(COOH)(COOH)yy (COO (COO ))yy

DETERMINARE PRIN ELECTROFOREZDETERMINARE PRIN ELECTROFOREZ

ClasificareaClasificarea soluiilorsoluiilor nn funciefuncie de de

masamasa molecularmolecular (M) (M) ii

diametruldiametrul (() al ) al particulelorparticulelor fazeifazei dispersatedispersatediametruldiametrul (() al ) al particulelorparticulelor fazeifazei dispersatedispersate

MOLECULARE: M < 10 3 Da, ,

< 10

COLOIDALE: 10 3 Da < M < 10 8 Da,

10 < < 10 3 10 < < 10 3

SUSPENSII: M > 10 8 Da,

> 10 3

SOLUSOLUII MOLECULARE:II MOLECULARE:-- NU SUNT RENU SUNT REINUTE DE FILTRE;INUTE DE FILTRE;

-- NU SEDIMENTEAZ;NU SEDIMENTEAZ;

-- DIFUZEAZ UDIFUZEAZ UOR;OR;

-- SUNT OPTIC VIDE.SUNT OPTIC VIDE.

SOLUSOLUII COLOIDALE:II COLOIDALE: SOLUSOLUII COLOIDALE:II COLOIDALE:-- VIZIBILE LA ULTRAMICROSCOP;VIZIBILE LA ULTRAMICROSCOP;-- FENOMENE INTERFACIALE;FENOMENE INTERFACIALE;

-- COAGULARE;COAGULARE;

-- ELECTROFOREZ.ELECTROFOREZ.

SUSPENSIISUSPENSII::-- VIZIBILE LA MICROSCOPUL OPTIC;VIZIBILE LA MICROSCOPUL OPTIC;-- SEDIMENTEAZ;SEDIMENTEAZ;

-- SUNT RESUNT REINUTE PRIN FILTRARE.INUTE PRIN FILTRARE.

a) S se precizeze tipul unei soluii (molecular, coloidal sau

i ) i di lsuspensie) care conine dizolvate:

CaCl2 (M1 = 111 g/mol)

NaOH (M2 = 40 g/mol)

C6H12O6 (M3 = 180 g/mol).

b) Se modific tipul soluiei dac n ea se introduc macromolecule

proteice avnd M4 = 55 kDa?proteice avnd M4 55 kDa?

c) Dar dac se adaug bacterii cu diametrul = 8 m ?

PROPRIETPROPRIETI ALE SOLUIILOR COLOIDALE I ALE SOLUIILOR COLOIDALE

MIMICAREA BROWNIANCAREA BROWNIANT T vv

COAGULAREACOAGULAREA

T T vv

pH = pH = pIpI Z = 0Z = 0 FFRR = 0= 0((separareasepararea uneiunei proteineproteine dintrdintr un un amestecamestec))((separareasepararea uneiunei proteineproteine dintrdintr--un un amestecamestec))

((ovalbuminaovalbumina)) ((caseinacaseina))

EFECTUL TYNDALL EFECTUL TYNDALL FARADAY FARADAY

2

0VnkII =

mprtiereamprtierea RayleighRayleigh

SEDIMENTAREA SEDIMENTAREA I ULTRACENTRIFUGAREA I ULTRACENTRIFUGAREA

The Svedberg

( ) RmRmF == 22 2 ( ) RmRmFcf == 2

= sTRM

=sD

M 1 d

m t d d p p ti l l f i di p t metod de separare a particulelor fazei dispersate dup masa molecular

SCHIMBSCHIMBRI DE STARRI DE STARE N SOLUIILE COLOIDALEE N SOLUIILE COLOIDALE

SOL SOL PROPRIETPROPRIETI DE LICHIDI DE LICHID

GELGELGELGEL

NU CURGENU CURGE ELASTIC LA DEFORMELASTIC LA DEFORMRI MICIRI MICI PLASTIC LA DEFORMPLASTIC LA DEFORMRI MARIRI MARI PLASTIC LA DEFORMPLASTIC LA DEFORMRI MARIRI MARI CONDUCTIBILITATE ELECTRICCONDUCTIBILITATE ELECTRIC BUNBUN MEDIU IDEAL PENMEDIU IDEAL PENTRU REACTRU REACIIII PERMITE DIFUZIAPERMITE DIFUZIA PERMITE DIFUZIAPERMITE DIFUZIA NU PERMITE CONVECNU PERMITE CONVECIAIAPRECIPITAT PRECIPITAT PROPRIETPROPRIETI DE SOLIDI DE SOLID

CITOPLASMACITOPLASMA

NTRE SOL NTRE SOL I GELI GEL

SOLUSOLUIIE MOLECULARE MOLECULAR: : (molecule mici microioni)(molecule mici microioni)(molecule mici, microioni)(molecule mici, microioni)

E E SOLSOLUUIIE COLOIDALE COLOIDAL: : (macromolecule proteice(macromolecule proteice))

SUSPENSIE:SUSPENSIE:( l l( l l ) ) (organite celulare(organite celulare) )

PREPARAREA I PURIFICAREA SOLUIILOR PREPARAREA I PURIFICAREA SOLUIILOR COLOIDALECOLOIDALECOLOIDALECOLOIDALE

PREPARAREA:PREPARAREA:

DIZOLVARE (COLOIZI LIOFILI)DIZOLVARE (COLOIZI LIOFILI)

OPERAII SUPLIMENTARE (COLOIZI LIOFOBI):OPERAII SUPLIMENTARE (COLOIZI LIOFOBI): OPERAII SUPLIMENTARE (COLOIZI LIOFOBI):OPERAII SUPLIMENTARE (COLOIZI LIOFOBI):

TRATAMENT CU ULTRASUNETETRATAMENT CU ULTRASUNETE

AGITARE MECANICAGITARE MECANIC PUTERNICPUTERNIC

ADADUGARE DE AGENI TENSIOACTIVIUGARE DE AGENI TENSIOACTIVI

PURIFICAREA:PURIFICAREA:

FILTRAREAFILTRAREA

ULTRAFILTRAREAULTRAFILTRAREAULTRAFILTRAREAULTRAFILTRAREA

DIALIZA (DIALIZA EXTRARENAL)DIALIZA (DIALIZA EXTRARENAL)

ELECTRODIALIZAELECTRODIALIZA

FILTRAREAFILTRAREA

P Permite separarea particulelor n

suspensiesuspensie

DIALIZADIALIZA

DIALIZA EXTRARENALDIALIZA EXTRARENAL

ELECTRODIALIZAELECTRODIALIZA

Permite eliminarea rapid a ionilorPermite eliminarea rapid a ionilor

DupDup parcurgereaparcurgerea acestuiacestui curscurs studentulstudentul trebuietrebuie ss::

defineascdefineasc pHpH ulul izoelectricizoelectric alal uneiunei proteineproteine ii ss descriedescrie pepe

scurtscurt tehnicatehnica experimentalexperimental dede determinaredeterminare aa acestuiaacestuia;;scurtscurt tehnicatehnica experimentalexperimental dede determinaredeterminare aa acestuiaacestuia;;

precizezeprecizeze semnulsemnul sarciniisarcinii electriceelectrice aa uneiunei proteineproteine cucu pHpH

i l t ii l t i d td t i t d i t d t t didi dd HH ttizoelectricizoelectric datdat introdusintrodus ntrntr--unun mediumediu dede pHpH cunoscutcunoscut;;

clasificeclasifice sistemelesistemele dispersedisperse ii ss deadea exempleexemple;;

enumereenumere ii descriedescrie pepe scurtscurt proprietileproprietile soluiilorsoluiilor coloidalecoloidale;;

denumeascdenumeasc schimbrileschimbrile dede starestare nn soluiilesoluiile coloidalecoloidale;;

descriedescrie metodelemetodele dede prepararepreparare ii purificarepurificare aa soluiilorsoluiilor

coloidalecoloidale ii ss expliceexplice principiulprincipiul dede funcionarefuncionare aa rinichiuluirinichiului pp p n p up n p u fun nfun n n u un u u

artificialartificial;;

CURSUL 6CURSUL 6

TERMODINAMICTERMODINAMICFENOMENE DE TRANSPORT: FENOMENE DE TRANSPORT: FENOMENE DE TRANSPORT: FENOMENE DE TRANSPORT:

DIFUZIADIFUZIADIFUZIADIFUZIA

1

Stri de agregare ale substanei

a) Starea solid:

au form proprie;

rigiditate;rigiditate;

au volum propriu (incompresibilitate).

b) Starea lichid:b) Starea lichid:

nu au form proprie;

2au volum propriu (incompresibilitate).

c) Starea gazoas:

nu au form proprie;

nu au volum propriu.nu au volum propriu.

Modelul de gaz ideal:Modelul de gaz ideal:1. numr foarte mare de particule identice;2 dimensiunile moleculelor sunt neglijabile (puncte 2. dimensiunile moleculelor sunt neglijabile (puncte materiale);3 micare brownian (micare de agitaie termic);3. micare brownian (micare de agitaie termic);4. forele intermoleculare se neglijeaz;5 traiectoriile moleculelor ntre dou ciocniri succesive 5. traiectoriile moleculelor ntre dou ciocniri succesive sunt rectilinii;6 ciocnirile ntre molecule i pereii vasului se consider

36. ciocnirile ntre molecule i pereii vasului se consider perfect elastice.

Sisteme termodinamice

Termodinamica

ramur a fizicii care studiaz procesele termice care nsoesc fenomenele din naturcare nsoesc fenomenele din natur

Sistem termodinamic

ansamblu bine delimitat

de corpuri macroscopice

4

Tipuri de sisteme termodinamice

IZOLATEIZOLATE nu schimb nici energie nici mas

Ex: fluid nchis ntr o incint cu perei rigizi i5

Ex: fluid nchis ntr-o incint cu perei rigizi itermoizolani


NCHISENCHISE schimb energie dar nu schimb mas

6Ex: gaz nchis ntr-un cilindru cu piston mobil


DESCHISEDESCHISE schimb att energie ct i mas

7Ex: celul bacterian n mediul de cultur

EXTENSIVI:EXTENSIVI:Parametri de stare

Proporionali cu cantitatea de substan

Au proprietatea de aditivitate:: E = EE = E11 + E+ E22Exemple: V, m, N, , E, S etc.

INTENSIVIINTENSIVIINTENSIVI:INTENSIVI:

Nu depind de cantitatea de substanNu depind de cantitatea de substan

Nu au proprietatea de aditivitate:: I I II11 + I+ I22Exemple: p, T, n, , c, , etc.

8Pot fi exprimai ca raportul a doi parametri extensivi

m = m1 + m2

mm11 mm22

T T1 + T2mm11(T(T11))

mm22(T(T22))

Ecuaia termic de stare:Ecuaia termic de stare:

0...),,,( =TVpfLegea gazului ideal: (1834, Emile Clapeyron)Legea gazului ideal: (1834, Emile Clapeyron)

TRVp = JR 83149Kkmol

R = 8314

Ecuaia termic de stare a gazului real Ecuaia termic de stare a gazului real

(1873, Johannes van der Waals)(1873, Johannes van der Waals)

(1910 Premiul Nobel n Fizic)(1910 Premiul Nobel n Fizic)(1910, Premiul Nobel n Fizic)(1910, Premiul Nobel n Fizic)

( ) TRbVVap mm

=

+ 2Vm

VV = volum molarvolum molarVm = volum molarvolum molara a msur a forelor de atracie intermolecularemsur a forelor de atracie intermoleculare

b b volumul exclus de un mol de particule de gaz volumul exclus de un mol de particule de gaz 10

b b volumul exclus de un mol de particule de gaz volumul exclus de un mol de particule de gaz

Stri termodinamice

Stri de echilibru

Parametrii intensivi au aceeai valoare n toate prile sistemuluiprile sistemului

Nu trec fluxuri prin sistem

Nu se modific atta vreme ct nu se schimb condiiile externe

Stri de neechilibru Stri staionare

Exist gradieni nenuli Exist gradieni constani

11 Evolueaz n timp Reclam consum energetic

Procese termodinamice

CVASISTATICECVASISTATICE

D f t l t t il i t di t fi Decurg foarte lent, strile intermediare pot fi considerate stri de echilibru

NESTATICENESTATICE

Trecerea din starea iniial n starea final se face Trecerea din starea iniial n starea final se face printr-o succesiune de stri de neechilibru

12

REVERSIBLEREVERSIBLE

Sistemul poate reveni n starea iniial trecnd prin aceleai stri intermediare ca n procesul directaceleai stri intermediare ca n procesul direct

IREVERSIBLEIREVERSIBLE

Starea iniial nu poate fi atins pe aceeai cale, iar p f p ,strile intermediare sunt de neechilibru

15

Fore i fluxuri termodinamice

Flux Flux termodinamictermodinamic::C tit tC tit t d d b t b t (( i i l t i l t i ii CantitateaCantitatea de de substansubstan ((sarcinsarcin electricelectric, , energieenergie, , etc) care etc) care traverseaztraverseaz unitateaunitatea de de suprafasuprafa normal normal l l tt it tit t d d titi ((JJ ))la la aceastaaceasta nn unitateaunitatea de de timptimp ((JJii))

ForFor termodinamictermodinamic::GradientulGradientul unuiunui parametruparametru intensivintensiv (X(Xii))

16

ForFor FluxFlux FenomenFenomen

pp JJvv CurgereCurgereTT JJ T f d T f d ldld TT JJqq Transfer de cTransfer de cldurldurcc (()) JJii DifuzieDifuziecc (()) JJii DifuzieDifuzie II Curent electricCurent electric JJww OsmozOsmoz

AAii //TT vvii Reacie chimicReacie chimic

J = 117tS

Ji =

FENOMENE DE TRANSPORT: DIFUZIA

DEFINIIE:DEFINIIE:

TRANSPORTUL DE SUBSTANTRANSPORTUL DE SUBSTAN SUB SUB ACIUNEA GRADIENTULUI DE ACIUNEA GRADIENTULUI DE ACIUNEA GRADIENTULUI DE ACIUNEA GRADIENTULUI DE

CONCENTRAIE DIN ZONELE DE CONCENTRAIE DIN ZONELE DE CONCENTRACONCENTRAIE MARE CTRE CELE DE IE MARE CTRE CELE DE CONCENTRACONCENTRAIE MARE CTRE CELE DE IE MARE CTRE CELE DE

CONCENTRACONCENTRAIE MIC DATORITIE MIC DATORITAGITAAGITAIEI TERMICEIEI TERMICEAGITAAGITAIEI TERMICEIEI TERMICE

CARACTERISTICCARACTERISTIC::

GAZELORGAZELOR

19LICHIDELORLICHIDELOR

mm11 mm2211(p(p11))

22

(p(p22))(p(p11)) (p(p22))

21

Adolf Adolf EugenEugen FICKFICK1829 1829 19011901

Ad lf G st n Ad lf G st n Eu nEu n FICKFICK1855 1855 legilelegile difuzieidifuziei

Adolf Gaston Adolf Gaston EugenEugen FICKFICK1852 1852 19371937 ((legilelegile luilui FickFick))

tonometrultonometrul231887 1887 lentilalentila de contactde contact

tonometrultonometrul

dd1LEGEA I A LUI FICK:LEGEA I A LUI FICK:

xdcdD

tdd

S=1

scmD SGC

2

... =xdtdS sSGC ...

Flux (Jx) For (gradxc)

kdzdcj

dydci

dxdcc

rrr ++=gradLEGEA II A LUI FICK:LEGEA II A LUI FICK:

dzdydx

2

2 cdDcd =242xd

Dtd

COEFICIENT DE DIFUZIECOEFICIENT DE DIFUZIE

MICROMOLECULE (M < 10MICROMOLECULE (M < 1033 Da):Da):

108 5 /scm108 25

MD = /scm10 25D

MACROMOLECULE (10MACROMOLECULE (1033 Da < M < 10Da < M < 1088 Da):Da):

/scm102,3 235

D= /scm10 28D

PARTICULE SFERICEPARTICULE SFERICE

3 M/scm10D

PARTICULE SFERICE:PARTICULE SFERICE:

TkD k Ei i 25rD 6= Stokes - Einstein

Studiu individualStudiu individual

1 S se calculeze coeficientul de difuzie pentru:1. S se calculeze coeficientul de difuzie pentru:a) micromolecule: O2 (M = 32), N2 (M = 28), CO2 (M = 44)

b) macromolecule: protein avnd M = 8 106

2 Problemele 1 2 3 4 pag 69 (Curs de Biofizic)2. Problemele 1, 2, 3, 4 pag 69 (Curs de Biofizic)

26

ROBERT BROWNROBERT BROWN

1773 1773 -- 185818581773 1773 18581858

271827

2 Einstein Einstein -- SmoluchowskiSmoluchowskitD2x2 =D = 10 5 cm2/s

t = 50 ms = 10 3 cm (celul bacterian)

t = 50 ms

D = 10 5 cm2/st 14 h

d = 1 cm (organism pluricelular)

t2=

28SISTEM CIRCULATORSISTEM CIRCULATOR Dt

2

CIRCULAIA SISTEMICCIRCULAIA SISTEMIC

Snge oxigenatSnge oxigenati i ( t i l t i t t ) i i ( t i l t i t t ) t i t iinim (ventricul stng prin artera aorta) inim (ventricul stng prin artera aorta) esuturiesuturiSnge deoxigenat:Snge deoxigenat:

29g gg g

esuturi esuturi inim (atriul drept prin vena cava)inim (atriul drept prin vena cava)

CIRCULAIA PULMONARCIRCULAIA PULMONAR

Snge deoxigenatSnge deoxigenati i ( t i l d t i t l l ) i i ( t i l d t i t l l ) l il iinim (ventricul drept prin arterele pulmonare) inim (ventricul drept prin arterele pulmonare) plmniplmniSnge oxigenat:Snge oxigenat:

30g gg g

plmniplmni inim (atriul inim (atriul stngstng prin venele pulmonare)prin venele pulmonare)

Schimbul de gaze la nivelul alveolelor pulmonareSchimbul de gaze la nivelul alveolelor pulmonarei al esuturilori al esuturilor

300 milioane300 milioanesuprafasuprafa 50 50 100 m100 m22suprafasuprafa 50 50 100 m100 m22puternic vascularizateputernic vascularizateperete subperete subire (30 ire (30 m)m)

31perete subperete subire (30 ire (30 m)m)

Oxigenul este transportat:Oxigenul este transportat:Oxigenul este transportat:Oxigenul este transportat:2% dizolvat 2% dizolvat n plasmn plasm98% sub forma complexului Hb(O98% sub forma complexului Hb(O ))

3298% sub forma complexului Hb(O98% sub forma complexului Hb(O22))44

difuzia COdifuzia CO22 din din esut esut n plasmn plasmpp

Dioxidul de carbon este transportat:Dioxidul de carbon este transportat:7 % dizolvat 7 % dizolvat n plasmn plasm7 % dizolvat 7 % dizolvat n plasmn plasm23 % sub forma complexului HbCO23 % sub forma complexului HbCO2270 % sub forma ionului HCO70 % sub forma ionului HCO --

3370 % sub forma ionului HCO70 % sub forma ionului HCO33

difuziadifuzia COCO22 din din snge nsnge nalveolele pulmonarealveolele pulmonare

34

Traversarea fantei sinaptice a plcii motorii Traversarea fantei sinaptice a plcii motorii de ctre moleculele de AChde ctre moleculele de AChde ctre moleculele de AChde ctre moleculele de ACh

35


clasifice sistemele termodinamice i s dea exemple; enumere, clasifice i caracterizeze parametrii ce definesct i i t t di istarea unui sistem termodinamic;

caracterizeze tipurile de stri termodinamice, cu referire lastarea staionar a sistemelor vii;starea staionar a sistemelor vii; defineasc i caracterizeze tipurile de procesetermodinamice; defineasc forele i fluxurile termodinamice i s deaexemple;

d fi dif i i d l defineasc difuzia i s dea exemple; s enune legile care descriu fenomenul, cu aplicarea lor lasisteme biologice;sisteme biologice; s defineasc coeficientul de difuzie i s precizeze factoriide care depinde acesta;

36p

s cunoasc i aplice formula Einstein Smoluchowski pentrucalculul duratei procesului de difuzie n situaii concrete.


FENOMENE DE TRANSPORT: FENOMENE DE TRANSPORT: FENOMENE DE TRANSPORT: FENOMENE DE TRANSPORT:

OSMOZAOSMOZAOSMOZAOSMOZA

OSMOZA

Dispozitiv experimental, definiie

WILHELM PFEFFERWILHELM PFEFFER 1877WILHELM PFEFFERWILHELM PFEFFER1845 1845 -- 19201920

18772

hg= hgSgSh

SgV

Sgm

SGp =====

hg = SSSS

hOsmometru DUTROCHET

h3

HENRI DUTROCHETHENRI DUTROCHET

1776 1776 -- 18471847

DEFINIIE:DEFINIIE:

TRANSPORTUL MOLECULELOR DE SOLVENTTRANSPORTUL MOLECULELOR DE SOLVENTPRINTR-O MEMBRAN SEMIPERMEABILDINTR-O SOLUIE MAI DILUAT NTR-O DINTR O SOLUIE MAI DILUAT NTR O

SOLUIE MAI CONCENTRAT

SOLUIE DILUATSOLUIE DILUAT

SOLVENTSOLVENT

SOLUIE CONCENTRATSOLUIE CONCENTRATSOLUIE CONCENTRATSOLUIE CONCENTRAT

4

pP i ti i t Presiunea osmotic reprezint presiunea mecanic necesar stoprii osmozei

5

Formula presiunii osmotice

VTRVp := TRc =LEGEA VANT HOFFLEGEA VANT HOFF

)25(molatmL25 CtTR o==

mol

1901 1901 Premiul Nobel (Chimie)Premiul Nobel (Chimie)

JACOBUS HENRICUS JACOBUS HENRICUS VANT HOFFVANT HOFFVAN T HOFFVAN T HOFF

1852 1852 -- 19111911 7

cTR = osmcTR = = iiosm cnc i

iiosm

LEGEA VANT HOFF GENERALIZATLEGEA VANT HOFF GENERALIZAT

ni > 1 pentru electroliii tari

ni 1 pentru electroliii slabi

ni = 1 pentru neelectroliini 1 pentru neelectrolii

8

?APLICAIEAPLICAIE

)111(111 MC ClmLV 100=

?=osc )111(111 121 == MCaClmgm)60(60 22 == Mureemgm )( 22 g)17(17 333 == MNHmgm

32 12

2 =+ + nClCaCaCl12 = nureeuree

133 nslabelectrolitNHosMcncncncos

2332211 105

=++=

)25(l

atmL25 CtTR o==

mol

atmmolatmL

LosmolRTcos 25,125105

2 =

==

1 METODE DIRECTE (OSMOMETRU)Metode de determinare a presiunii osmotice

1. METODE DIRECTE (OSMOMETRU)

hh

hg = 12

k Pamsm

mkghgp 523

3 10)(101010 =

==

E D EB P E D EB P

2. METODE INDIRECTE

A. METODA EBULIOSCOPICA. METODA EBULIOSCOPIC

l tl ti pursolventf

solutiefeb ttt =

osebeb cKt = )(/52,0 apaMCK oeb =LEGEA LUI RAOULTLEGEA LUI RAOULT

ebtTR )(32)(52,0 2

CClinCt

OHinCto

b

oeb

==

eb

eb

KTR = )(32 4CClinCteb =

14

B. METODA CRIOSCOPICB. METODA CRIOSCOPIC

solutiet

pursolventtcr ttt =

cKt =LEGEA LUI RAOULTLEGEA LUI RAOULT

oscrcr cKt )(/86,1 apaMCK ocr =LEGEA LUI RAOULTLEGEA LUI RAOULT

APLICAII: APLICAII:

crtTR =-- antigelulantigelul

-- topireatopirea gheiigheii ((NaClNaCl sausau CaClCaCl22 ?)?)

crKTR= pp g g (( 22 ))

-- determinareadeterminarea maseimasei molecularemoleculare15

1)1) METANOL CHMETANOL CH33OHOH

toxic;toxic; toxic;toxic; foarte volatil;foarte volatil; i fl bili fl bil

2) ETILENGLICOL (CH2) ETILENGLICOL (CH22))22(OH)(OH)22

inflamabil.inflamabil.

) E LE L L () E LE L L ( 22))22( )( )22 folosit din 1926;folosit din 1926; foarte solubil n ap;foarte solubil n ap; foarte solubil n ap;foarte solubil n ap; toxic (toxic (insuficien renal)insuficien renal)

3) PROPILENGLICOL (CH3) PROPILENGLICOL (CH22))33(OH)(OH)22 f l it i d t i li t f l it i d t i li t folosit n industria alimentar, folosit n industria alimentar, farmaceutic i cosmeticfarmaceutic i cosmetic 16

Presiunea osmotic a plasmei sanguine

COMPOZIIECOMPOZIIE

IONI: NaIONI: Na++, K, K++, Cl, Cl, Ca, Ca2+2+MOLECULE MICI: GLUCOZMOLECULE MICI: GLUCOZ UREE UREEMOLECULE MICI: GLUCOZMOLECULE MICI: GLUCOZ, UREE, UREE PROTEINE: ALBUMINE, GLOBULINEPROTEINE: ALBUMINE, GLOBULINE

PRESIUNE OSMOTICPRESIUNE OSMOTIC

++= PROTEINEMICIMOLECULEIONIPLASMA ++ PROTEINEMICIMOLECULEIONIPLASMA 18

SOLUT PLASM LICHID

INTERSTIIAL CITOPLASM SOLUT PLASM (mosM)

INTERSTIIAL (mosM)

CITOPLASM (mosM)

Na+ 144 137 10Na+ 144 137 10K+ 5 4,7 141

C 2+ 4Ca2+ 2,5 2,4 10 -4Cl- 107 112 4

AMINOACIZI 2 2 8ATP 5

GLUCOZ 5,6 5,6 PROTEINE 1,45 0,2 4

UREE 4 4 4

osll cTR =Mos 3030

plasmaplasma cTR=

673030425

osMcosplasma 303,0=atmplasma 6,7303,04,25 ==

20

CLASIFICAREA SOLUIILOR N RAPORT CU SNGELECLASIFICAREA SOLUIILOR N RAPORT CU SNGELE

HIPOTONICEHIPOTONICE)67(

)3,0( osMccosos

osplasma

ossolutie

21

osll cTR =Mos 3030

plasmaplasma cTR=

673030425

osMcosplasma 303,0=atmplasma 6,7303,04,25 ==

SERUL FIZIOLOGIC (SERUL FIZIOLOGIC (soluiesoluie 0,9% 0,9% NaClNaCl)) !!!!!!

StudiuStudiu individualindividual: S se calculeze concentraia procentual

a unei soluii de glucoz izotonice cu sngele de densitate

1,091 g/mL .23

PRESIUNEA COLOID PRESIUNEA COLOID -- OSMOTICOSMOTIC

atmcTR t iplasma 036,01045,125 3 === atmcTR proteineco 036,01045,125

lplasma

plasmaco mmHg %5,028 ==

27

ROLUL ROLUL co N SCHIMBURILE CAPILAREco N SCHIMBURILE CAPILARE

mmHgp cavavena 10=mmHgpaorta 100=

h dp cahidrostatip

co

CAPCAPT ARTERIAL:T ARTERIAL:

S l i i l l

p >Soluia micromolecular

(ap + substane nutritive)cocahidrostatip > p iese din capilar

ULTRAFILTRAREULTRAFILTRARE

CAPCAPT VENOS:T VENOS:Soluia micromolecular

( d i t b li i)cocahidrostatip < (ap + produi catabolici)intr n capilar p

REABSORBIE

n cazul hemoragiilor:n cazul hemoragiilor:-- volumul sanguinvolumul sanguin volumul sanguinvolumul sanguin-- presiunea hidrostaticpresiunea hidrostatic-- fluxul de ultrafiltrarefluxul de ultrafiltrare-- fluxul de reabsorbiefluxul de reabsorbie

crete volumul de plasm circulantcrete volumul de plasm circulant

nn cazulcazul deshidratrilordeshidratrilor::-- volumulvolumul plasmeiplasmei sanguinesanguine-- concentraiaconcentraia proteinelorproteinelor plasmaticeplasmatice- presiuneapresiunea coloidcoloid -- osmoticosmotic-- fluxulfluxul de de ultrafiltrareultrafiltrare fl lfl l d d b b ib b i-- fluxulfluxul de de reabsorbiereabsorbie

cretecrete volumulvolumul de de plasmplasm circulantcirculant 32

n cazul malnutriiei:n cazul malnutriiei: sinteza proteinelor plasmaticesinteza proteinelor plasmatice-- sinteza proteinelor plasmaticesinteza proteinelor plasmatice

-- presiunea coloid presiunea coloid osmotic osmotic -- fluxul de ultrafiltrarefluxul de ultrafiltrarefluxul de ultraf ltrarefluxul de ultraf ltrare-- fluxul de reabsorbiefluxul de reabsorbie

acumularea de lichid nacumularea de lichid n cavitatea abdominalcavitatea abdominal

33

ncornee = 1,38

numoare = 1,34


defineasc osmoza; descrie experimentul de evideniere a fenomenului de osmoz i s descrie experimentul de evideniere a fenomenului de osmoz i sdea formula de calcul a presiunii osmotice; aplice legea Vant Hoff generalizat n rezolvrile de probleme; descrie metodele directe i indirecte de determinare a presiuniiosmotice a unei soluii; cunoasc compoziia plasmei sanguine i formula general de calculcunoasc compoziia plasmei sanguine i formula general de calcula presiunii sale osmotice; tie valoarea presiunii osmotice a plasmei sanguine i concentraiasa osmolar;sa osmolar; s clasifice soluiile n raport cu sngele; descrie comportamentul unei hematii introduse n diferite tipuri desoluii (hipo / izo / hipertonice); s dea definiia i s tie valoarea presiunii coloid osmotice i sevidenieze importana sa n schimburile de substan la nivelulevidenieze importana sa n schimburile de substan la nivelulcapilarelor sanguine; s defineasc procesele de ultrafiltrare i reabsorbie.


MEMBRANE BIOLOGICE MEMBRANE BIOLOGICE I I MEMBRANE BIOLOGICE MEMBRANE BIOLOGICE I I FENOMENE DE TRANSPORTFENOMENE DE TRANSPORT

1FENOMENE DE TRANSPORTFENOMENE DE TRANSPORT

CELULACELULACELULACELULA

E EE E l dl dERITROCITEERITROCITE 25.000 25.000 miliardemiliardeCELULE GLIALECELULE GLIALE 1.000 1.000 miliardemiliardeNEURONINEURONI 100 100 miliardemiliardeHEPATOCITEHEPATOCITE 100 100 miliardemiliardeHEPATOCITEHEPATOCITE 100 100 miliardemiliarde

ESUTESUTCeluleCelule

ESUTESUT MatriceMatrice extracelularextracelular

2LichidLichid interstiinterstiialial

Parametrii fizici ai celulei:Parametrii fizici ai celulei: FORMFORM

Adi iAdi iCeluleCelule sanguinesanguine

AdipociteAdipocite

M l itM l itMelanociteMelanocite

CeluleCelule muscularemuscularescheletalescheletale

NeuronNeuron

4

DIMENSIUNEDIMENSIUNEneuronineuroni 3 3 4 4 mm

DIMENSIUNEDIMENSIUNE

limfocitelimfocite 6 6 88 mmadipociteadipocite 60 60 120 120 mmadipociteadipocite 60 60 120 120 mm

fibrafibra muscularmuscular 50 50 100 100 mmovulovul 200 200 mm

5

VVSCOZITATE SCOZITATE condicondiionat de vrst, stare normal sau ionat de vrst, stare normal sau

t l i t t t l i t t patologic, temperaturpatologic, temperatur

H H l MEDIULUI INTRACELULARl MEDIULUI INTRACELULAR pH pH ul MEDIULUI INTRACELULARul MEDIULUI INTRACELULARslab acidslab acidslab acidslab acid

TIMP DE VIATIMP DE VIA TIMP DE VIATIMP DE VIAtrombocitetrombocite 5 5 -- 9 9 zilezileit d iiit d ii 21 21 ililmitocondriimitocondrii 21 21 zilezile

eritrociteeritrocite 100 100 -- 120 120 zilezileli f itli f it tt ii ii

6limfocitelimfocite ssptptmmnini aniani

Pri componente ale celulei:Pri componente ale celulei:Membrana celularMembrana celularCitoplasmapNucleulO it l l lOrganitele celulare:

MitocondriiMitocondriiReticul endoplasmaticReticul endoplasmaticLizozomiLizozomiLizozomiLizozomiAparat GolgiAparat Golgi

CitoscheletCitoscheletCitoscheletCitoscheletFilamente de actinFilamente de actinMicrotubuliMicrotubuli

7MicrotubuliMicrotubuliFilamente intermediareFilamente intermediare

MEMBRANA CELULARMEMBRANA CELULAR

MEMBRANA MEMBRANA MEMBRANA MEMBRANA MEMBRANA MEMBRANA PLASMATICPLASMATIC ORGANITELORORGANITELORCELULARECELULARECELULARECELULARE

20 % DIN MASA CELULEI20 % DIN MASA CELULEI

ORGANISM ADULT: ORGANISM ADULT: 10 kg10 kgORGANISM ADULT: ORGANISM ADULT: 10 kg10 kg

100 ha !!!100 ha !!!8

100 ha !!!100 ha !!!

MicroscopieMicroscopie electronicelectronic

TEM (Transmission Electron Microscopy)( py)

SEM (Scanning Electron Microscopy)

9Radiolarian (Radiolarian (ProtozoarProtozoar))

DifracieDifracie de raze Xde raze Xmetod de determinare a distribuiei atomilor n cristal

1) obinerea cristalului adecvat;1) obinerea cristalului adecvat;

2) incidena fasciculului de raze X;

3) analiza computerizat a datelor ielaborarea modelului de distribuieelaborarea modelulu de d str bu eatomic

www rcsb orgwww rcsb orgProtein Data Bank (PDB)Protein Data Bank (PDB)

10www.rcsb.orgwww.rcsb.org

LIPIDELE MEMBRANARELIPIDELE MEMBRANARE

ROL:ROL: Matrice de fixareMatrice de fixare

Tipul celulei Proteine Lipide Carbohidrai

eritrocite 49 % 43 % 8 %

hepatocite 54 % 36 % 10 %

teaca de mielin 18 % 79 % 3 %mielin

DEN EDEN E 55 101066 l l /l l / 2211

DENSITATEDENSITATE:: 55101066 molecule/molecule/mm22

LIPIDELE MEMBRANARELIPIDELE MEMBRANARE

TITIPURIPURI TITIPURI:PURI:FOSFOLIPIDELE: 50 FOSFOLIPIDELE: 50 -- 80 %80 %FOSFOLIPIDELE: 50 FOSFOLIPIDELE: 50 80 %80 % FOSFATIDIL FOSFATIDIL -- COLINACOLINA FOSFATIDIL FOSFATIDIL SERINASERINA FOSFATIDIL FOSFATIDIL -- SERINASERINA FOSFATIDIL FOSFATIDIL -- ETANOLAMINAETANOLAMINA

FOSFATIDIL FOSFATIDIL INOSITOLINOSITOL FOSFATIDIL FOSFATIDIL -- INOSITOLINOSITOL SFINGO SFINGO -- MIELINAMIELINA

COLESTEROL: 10 COLESTEROL: 10 -- 30 %30 %

13GLICOLIPIDE: 0 GLICOLIPIDE: 0 -- 12 %12 %

CaracterCaracterffamfipaticamfipatic

mediul extracelularmediul extracelular

Dublu strat Dublu strat fosfo

Date post:	30-Nov-2015
Category:	Documents
Upload:	alina-mihaela-marian
View:	190 times
Download:	10 times

Cursuri Biofizica - Prof. Neagu

Documents