Растворы. Классификация растворов
По агрегатному состоянию растворы могут быть газообразными, жидкими и твердыми.
Любой раствор состоит из растворенных веществ и растворителя, хотя эти понятия в известной степени условны. Например, в зависимости от соотношения ко–личества спирта и воды эта система может быть рас–твором спирта в воде или воды в спирте.
Обычно растворителем считают тот компонент, ко–торый в растворе находится в том же агрегатном со–стоянии, что и до растворения.
Учение о растворах представляет для медиков особый интерес потому, что важнейшие биологические жид–кости – кровь, лимфа, моча, слюна, пот являются раст–ворами солей, белков, углеводов, липидов в воде.
Биологические жидкости участвуют в транспорте пи–тательных веществ (жиров, аминокислот, кислорода), лекарственных препаратов к органам и тканям, а также в выведении из организма метаболитов (мочевины, би–лирубина, углекислого газа и т. д.). Плазма крови явля–ется средой для клеток – лимфоцитов, эритроцитов, тромбоцитов.
В жидких средах организма поддерживается постоян–ство кислотности, концентрации солей и органических веществ. Такое постоянство называется концентра–ционным гомеостазом.
Классификация растворов
Растворы веществ с молярной массой меньше 5000 г/моль называются растворами низкомолекулярных соединений (НМС), а растворы веществ с молярной массой больше 5000 г/моль – растворами высокомолекулярных соединений (ВМС).
По наличию или отсутствию электролитической дис–социации растворы НМС подразделяют на два класса – растворы электролитов и неэлектролитов.
Растворы электролитов – растворы диссоциирующих на ионы солей, кислот, оснований, амфолитов. Например, растворы KNО3, HCl, КОН, Аl(ОН)3, глицина.
Электрическая проводимость растворов электролитов выше, чем растворителя.
Растворы неэлектролитов – растворы веществ, практически не диссоциирующих в воде. Например, растворы сахарозы, глюкозы, мочевины. Электрическая проводимость растворов неэлектролитов мало отличается от растворителя.
Растворы НМС (электролитов и неэлектролитов) называются истинными в отличие от коллоидных раство–ров. Истинные растворы характеризуются гомогенностью состава и отсутствием поверхности раздела между растворенным веществом и растворителем. Размер растворенных частиц (ионов и молекул) меньше 10-9м.
Большинство ВМС – полимеры, молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся группировок или мономерных звеньев, со–единенных между собой химическими связями. Растворы ВМС называются растворами полиэлектролитов.
К полиэлектролитам относятся поликислоты (гепарин, полиадениловая кислота, полиаспарагиновая кис–лота и др.), полиоснования (полилизин), полиамфоли-ты (белки, нуклеиновые кислоты).
Роль воды и растворов в жизнедеятельности.
Самым распространенным растворителем на нашей планете является вода. Тело среднего человека мас–сой 70 кг содержит примерно 40 кг воды. При этом около 25 кг воды приходится на жидкость внутри клеток, а 15 кг составляет внеклеточная жидкость- плазма крови, межклеточная жидкость, спинно-моз-говая жидкость, внутриглазная жидкость и жидкое содержимое желудочно-кишечного тракта.
Вода – уникальный растворитель, который очень хорошо приспособлен для жизнедеятельности.
Прежде всего вода хорошо растворяет ионные и многие полярные соединения. Такое свойство воды связано с ее высокой диэлектрической проницаемостью (78,5).
В воде хорошо растворяются такие ПОЛЯРНЫЕ органические соединения, как сахар, альдегиды, кетоны, спирты.
Их растворимость в воде объясняется склонностью молекул воды к образованию полярных связей, например с гидроксильными группами спиртов и сахаров или с атомом кислорода карбонильной группы альдегидов и кетонов.
Так как вода составляет основную часть внутренней среды организма, то она обеспечивает процессы всасывания, передвижения питательных веществ и продуктов обмена в организме.
Также вода является конечным продуктом биологического окисления веществ, в частности глюкозы. При этом выделяется большое количество энергии – приблизительно 29 кДж/моль.
Также важны аномальные свойства воды: высокое поверхностное натяжение, низкая вязкость, высокие температуры плавления и кипения и более высокая плотность в жидком состоянии, чем в твердом.
Для воды характерно наличие ассоциатов – групп молекул, соединенных водородными связями.
В зависимости от сродства к воде функциональные группы растворяемых частиц подразделяются на
гидрофильные (притягивающие воду),
легко сольватируемые водой,
гидрофобные (отталкивающие воду)
и дифильные.
К гидрофильным группам относятся полярные функциональные группы: гидроксильная —ОН, амино —NH2, тиольная —SH, карбоксильная —СООН. К гидрофобным – неполярные группы, например углеводородные радикалы: СНз—(СН2)п —, С6Н5 —. К дифильным отно–сят вещества (аминокислоты, белки), молекулы кото–рых содержат как гидрофильные группы (—ОН, —NH2, —SH, —СООН), так и гидрофобные группы: (СН3 – (СН2)п, — С6Н5—).
При растворении дифильных веществ происходит изменение структуры воды как результат взаимодействия с гидрофобными группами. Степень упорядочения молекул воды, близко расположенных к гидрофобным группам, увеличивается, и контакт молекул воды с гидрофобными группами сводится к минимуму. Гидрофобные группы, ассоциируясь, выталкивают молекулы воды из области своего расположения.
