STRUCTURA MOLECULARA A SOLUTIILOR APOASE SI NOTIUNI DE FIZICA A SISTEMELOR DISPERSE

1

Scoala Sanitara Postliceala Carol Davila, Elev: Ioja Ionela, Clasa: 1M

2

Cuprins: Notiuni de fizica moleculara a lichidelor Solutii apoase Notiuni de fizica a sitemelor disperse

3

NOTIUNI DE FIZICA MOLECULARA A LICHIDELOR Notiuni de baza

Tipuri de legaturi moleculare in lichide:

- Legaturi Van der Waals

➔dipol permanent – dipol permanent

➔dipol indus – dipol indus

➔dipol permanent – dipol indus

- Legaturi de hidrogen (H) (coordinative)

- Interactii ion-ion

- Interactii ion-dipol

4

Dipoli Dipoli permanenti: Molecule in care exista o distributie permanenta a sarcinilor pozitive spre

unul din polii

moleculei si a sarcinilor negative spre celalalt pol(molecule polarizate permanent).

Dipoli indusi: Molecule nepolarizate permanent, dar care devin polarizate sub influenta

unui camp

electric extern.

5

LEGATURI VAN DER WALLS

6

LEGATURI DE H

7

TIPURI DE LICHIDE

- Lichide simple - Contin doar legaturi Van der Waals

Exemplu: gaze rare lichefiate, halogeni - Br 22

- Lichide complexe - Contin tipuri multiple de legaturi

Exemplu: apa

- Structuri particulare: Cristale lichide

8

MODELE MOLECULARE ALE STARII LICHIDE

- Modelul cinetico-molecular

- Lichidele sunt considerate gaze foarte comprimate

- Aplicabil doar lichidelor formate din molecule monoatomice

- Modelul cristalin

- Lichid format din celule identice, ocupate de o molecula /neocupate

- Moleculele pot trece dintr-o celula in alta

- Modelul vacantelor fluidizante

- In lichid exista goluri = vacante fluidizante

- Vacantele au o miscare similara cu agitatia termica

- Numarul de vacante pe unitatea de volum = nr. Avogadro

9

10

CRISTALE LICHIDE Sunt faze intermediare

(mezofaze),anizotrope, de trecere de la solid la lichid pentru anumite substante.

Au proprietati:

De lichid  – fluiditatea

De solid – structura ordonata spatial(cristalin)

11

Tipuri de cristale lichide: Termotrope : tranzitia la faza de cristal lichid

influentata de temperatura ➔Nematice ➔Smectice (ex: mielina) ➔Colesterice - sunt optic

active (ex: colesterolul) Liotrope : tranzitia la faza de cristal lichid e

influentata de concentratie (si mai putin de temperatura)

➔Exemplu: Membranele celulare

12

CRISTALE LICHIDE TERMOTROPE

Smectice - Moleculele ordonate cu axul mare paralel - Ordonare in straturi care pot aluneca unul peste celalalt - Tip A: axul perpendicular pe planul stratului - Tip C : axul oblic fata de planul stratului

Nematice - Moleculele ordonate cu axul mare paralel - Nu se diferentiaza straturi - Optic active

13

Colesterice - Moleculele orientate paralel intr-un strat- Structura helicoidala- Optic active - Isi schimba culoarea in functie de temperatura: - Reflecta lumina cu lungimea de unda = pasul helicoidei (p)- Temperatura modifica

pasul helicoidei 

14

CRISTALE LICHIDE LIOTROPE

15

SOLUTII APOASE

Solutii electroliticeFenomen de solvatare a ionilor - Disocierea ionilor (favorizata de

constanta electrica mare a apei ) - Orientarea dipolilor de apa in jurul

ionului,cu polul de polaritate opusa spre ion

16

SUBSTANTE CARE FORMEAZA LEGATURI DE H Se interpun in reteaua

de legaturi de hidrogen

17

SUBSTANTE HIDROFOBE

Sunt substante fara moment dipolar ( nepolarizate) Sub influenta apei formeaza dipoli instantanei → legaturi Van der

Waals slabe cu moleculele de apa Sistemul tinde catre stabilizare energetica prin formarea unui

numar maxim de legaturi:

- Intre moleculele de apa → cavitati de clatrare (clatrati)

- Intre moleculele hidrofobe → legaturi hidrofobe

18

CLATRATI

19

MOLECULE AMFIFILE

Zone hidrofile → legaturi electrostatice ; apa de hidratare

Zone hidrofobe→legaturi hidrofobe intre ele, apa formeaza clatrati

Structura apei din jurul unei macromolecule este reorganizata =>apa legata

20

SISTEM DISPERS Amestec de doua sau mai multe substante, având doua

componente:dispersanta si dispersata.

Criterii de clasificare a sistemelor disperse, în functie de:

1 . Dimensiunile particulelor: grad de dispersie

- solutii adevarate

- solutii coloidale   

- suspensii  

2 . Starea de agregare a dispersantului

- gazoasa

- lichida

- solida

3 . Faze – monofazice

- polifazice

4 . Afinitatea dintre componenti:

- liofile

- liofobe

- solutie pentru cristaloizi (Na, Cl, K..)

- dispersie (elemente figurate)

- coloid (proteine: serumalbumine, globuline..)

21

În sistemele biologice prezinta interes deosebit cazul în care dispersantul este lichid:

De exemplu, sângele este soluţie pentru cristaloizi (Na, Cl, K), coloid, suspensie.

Lichidul cefalo rahidian (LCR) are substanţe cristaloide, deci este soluţie, în concentraţie scăzută are şi albumine, deci este coloid, are şi foarte rare celule endoteliale şi limfocite, fiind astfel reprezentată şi componenta de suspensie.

Solutia moleculara - amestec omogen cuprinzând mai multi constituenti dintre care unul este numit solvent iar ceilalti - solviti. Au diametrul particulelor solviţilor mai mic decât 1 nm.Daca unul dintre constituenti este lichid, acesta este solventul. Daca doi sau mai multi constituenti sunt lichide, solventul este, prin definitie, cel care se afla în cantitatea cea mai mare. Exceptie, apa, care este întotdeauna solventul.

Se imparte in:

- solutie ideala

- solutie saturata

22

Suspensiile - Sunt sisteme disperse care au gradul de dispersie cuprins în intervalul 105 – 107 m-1, dimensiunile particulelor lor fiind mai mari decât 10-7

m şi mai mici decât 10-5 m. Suspensiile pot fi solide şi lichide sau gazoase.

Emulsiile - Sunt sisteme alcătuite dintr-un lichid dispersat într-un lichid (laptele care este o emulsie de globule mici de grăsime într-o soluţie apoasă de săruri minerale, lactoză, proteine etc.), dintr-un gaz dispersat într-un lichid (spuma) sau dintr-un lichid dispersat într-un gaz (ceaţa). Formarea unei emulsii presupune o creştere a suprafeţei interfaciale dintre cele două faze nemiscibile (Fig. 72), şi este însoţită de o creştere a energiei libere.

23

Solubilitate - peste o anumita cantitate de solvit acesta nu mai este dizolvat , precipita. Se ajunge la o solutie saturata. Concentratia limita a solutiei saturate se numeste solubilitate

Depinde de ;

-natura solventului, natura solvitului, temperatura, uneori de presiune

Solutii de gaz în lichid Legea lui Henry - cantitatea de gaz ce se dizolva în

unitatea de volum de lichid este proportionala cu presiunea gazului (sau cu presiunea partiala la amestecuri).

Dizolvarea gazelor în sânge si tesuturi Hiperbarism - creste solubilitatea gazelor în sânge

dupa o lege exponentiala, constanta de timp a procesului fiind functie de tipul de tesut.

24

Solutii solid în lichid. Solubilitatea creste cu cresterea temperaturii (spre

deosebire de gaze). Depinde de interactiunile dintre moleculele de lichid, cele de solid si solid – lichid.