1.Componenta si structura moleculei moleculei de apa. Disocierea Disocierea moleculei de apa. Molecula de apa H2O este formata dintr-un atom de oxigen si doi atomi de hidrogen, uniti de atomul de oxigen prin legaturi covalente. Prin metoda difractiei cu raze X s-a constatat ca molecula de apa poseda o forma triunghiulara. Este considerata o asociere a unui ion O2- si a doi ioni H+ Legaturile OH formeaza intre ele un unghi de !"#$%#. &tructura triunghiulara a moleculei de apa poate fi argumentata si de existenta proprietatilor de dipol electric. 'pa se disociaza in ioni de H( si OH- . )onul de h*drogen neavind invelis electronic, poseda o mare capacitate de hidratare. 'vind o mare mare mo+ilitate, protonul trece de la o molecula la alta. radul de disociere a apei este mic, in apa pura la $ !/ 0H(120OH-12!-3 mol4l - Logaritmul zecimal cu semn schim+at al concentratiei ionilor de h*drogen se numeste pH/ pH 2 -lg0H(1 -&olutii-tampon se numesc lichidele +iologice la care se pot adauga cantitati relativ mari de acizi sau +aze, fara ca pH-ul sa se schim+e simtitor. 5singe-seroproteinele6 2. Momentul electric al dipolului moleculei de apa. 7n dipol electric este un ansam+lu de dou8 sarcini electrice egale 9i de semn contrar ale c8ror centre de greutate nu coincid. :irectia momentului este orientat8 de la sarcina negativ8 spre sarcina pozitiv8, in directia axei dipolului. Momentul dipolar rezultant al moleculei de apa este de ,%" de+*e 5:6 : 2 ;,;;ia masic8 H/O de /%. Exista doua forme ale apei grele/ : $! si :OH. :ota?ul apei grele in apa o+isnuita poate fi determinat prin masurarea indicelui de refractie. :ensitatea apei se modific8 cu cre9terea temperaturii, @ntre ! o 9i "o cre9te cu temperatura, apoi scade astfel @ncAt densitatea maxim8 a apei este, la " o, de g4cm;. 'pa @9i m8re9te volumul la solidificare, ghea>a are densitate mai mic8 decAt densitatea apei la ! o. 'ceste propriet8>i au o importan>8 deose+it8 @n natur8. And timpul se r8ce9te, apele lacurilor, rAurilor etc. se r8cesc la suprafa>8 pAn8 la " o. um apa la aceast8 temperatur8 are densitatea maxim8 se las8 la fund iar la suprafa>8 a?unge ap8 cu temperatur8 mai mare. :up8 ce toat8 masa de ap8 a a?uns la " o stratul de la suprafa>8 se r8ce9te 9i la ! o @nghea>8. hea>a fiind mai u9oar8 decAt apa lichid8 r8mAne la suprafa>8. &tratul de ap8 de pe fundul lacului sau rAului va r8mAne lichid 9i la o temperatur8 @n ?ur de " o, permi>And existen>a vie>ii su+acvatice .
4. Rolul biologic al apei si repartitia ei in organismul uman.
Bolul apei in organism e determinat de faptul ca reprezinta un constituent principal al materiei vii si participa la procesele fundamentale ale organismului/ -elementul esential care regleaza presiunea osmotica a clor ; sectoare hidrice. -mediul in care au loc multiplele reactii chimice si +iochimice in organism. -participa la mentinerea constanta a temperaturii organismului. -participa la eliminarea deseurilor din organism pe cale renala. -rol in protectia mecanica a fatului. 'pa totala/
p - densitatea fluidului
r-raza conductei. )n functie de valoarea acestui numar deose+im regimuri de curgere/ Be I !!! curgere laminaraJ !!! I Be I $!!! curgere nesta+ilaJ $!!! I Be curgere tur+ulenta. 5. 6enomenul osmo7ei. Presiunea osmotica. :ifuzia solventului din compartimentul cu solutie mai diluata catre cel cu solutia mai concentrata se numeste fenomenul de osmo7a. Presiunea necesara pentru a impiedica transportul solventului catre solutie se numeste presiune osmotica a solutiei. 0. 8egile osmo7ei. Legea concentratiei/ Presiunea osmotica a unei solutii diluate la temperature constanta este direct proportionala cu concentratia molara/ Pos2K = M , K =-constanta exprimata in .m4mol Legea temperaturii/ Presiunea osmotica a unei solutii diluate la concentratie constanta este direct proportionala cu temperature a+soluta/ P os2 Kc =, unde Kc/ . m-$4 !K Legea lui Dan#t Hoff/ Presiunea osmotica nu depinde nici de natura solventului, nici de natura su+stantei dizolvate, ci doar de nr. de particule intr-o unitate de volum. Presiunea osmotica poate fi calculata dupa Legea lui Mendeleev-lape*ron/ P os D2niu B=, unde D-volumul ocupat de solutieJ B-constanta universala a gazelorJ iu-numarul de moliJ =-temperatura a+soluta. Legea lui :alton/ 5pt amestec de solutii6 Presiunea osmotica totala este egala cu suma presiunilor osmotice a fiecarei solutii in parte. 9.Osmometria. Osmometru Dutroc#et. Este confectionat dintr-un vas de sticla, al carui fund este inlocuit cu o mem+rana semipermea+ila. )n parte superioara vasul se prelungeste cu un tu+ cu diametrul mic, situate pe un cadran gradat in milimetri. )n osmometru se introduce o solutie de zahar pina la nivelul inferior al tu+ului vertical si se scufunda intr-un vas cu apa distilata, care tre+uie sa fie la acelasi nivel cu al solutiei din interior. Lichidul din vasul interior va urca incet in tu+ul capilar. )naltimea maxima a coloanei determina presiunea osmotica a solutiei. 1:. Masurarea indirecta a presiunii osmotice. Crioscopul &ec#man. Exista o serie de metode indirecte de masurare a presiunii osmotice , +azate pe procedee de determinare a concentratiei molare a solutiilor, dupa care se calculeaza presiunea osmotica, insa cea mai utilizata metoda este crioscopia 5concentratia molara se determina dupa puntul de solidificare al solutiei6 rioscopul Fecman este prevazut cu un vas confectionat din sticla, in care se introduce amestecul racitor. )n acest amestec se introduce $ epru+ete din sticla, coaxiale. Epru+eta interioara e prevazuta cu $ +rate laterale si pe axa cu un dop perforat prin care se introduce in interior termometrul Fecman. &tratul de aer dintre cele $ epru+ete permite o racire lenta a solutiei. &tarea de suprafuziune se realizeaza agitind
cu o +ara magnetica pusa in miscare de rotatie cu a?utorul unui magnet in forma de potcoava. Magnetul e fixat pe axa unui motor electric, alimentat la reteaua de curent. El este prevazut in partea superioara cu un rezervor suplimentar cu mercur, care comunica cu rezervorul inferior. Mercurul din acest rezervor se foloseste pentru a regla cantitatea de mercur din rezervorul inferior, ceea ce este necesar pentru a face posi+ila masurarea variatiei de temperatura in intervalul dorit. 11. 6enomene celulare dependente de osmolaritatea mediului. )n mediile hipotonice apa patrunde prin endosmoza in interiorul celulei, producind turgescenta la celulele vegetale. )n mediile hipertonice apa iese din celule, provocind separarea celor $ mem+rane la celulele vegetale, fenomen numit plasmoliza. elula se micsoreaza si mem+rane plasmatica se desprinde de invelisul celulozic. 12. Metode !i7ice de cercetare a permeabilitatii membranelor. - Metoda osmotica, care consta in evidentierea vitezei de variatie a volumului celulelor introduse in solutiile hipotonice sau hipertonice. -Metoda indicatorilor, care se +azeaza pe nivelul de variatie a culorii continutului intracellular la patrunderea in celula a anumitor su+stante. -Metoda conducti+ilitatii electrice a mem+ranei. ind masurarile se efectueaza la frecvente ?oase a curentului alternativ, conducti+ilitatea electrica este masura permea+ilitatii mem+ranei. 'ceasta metoda e utilizata numai in studiul permea+ilitatii mem+ranei pt ioni. -Metoda atomilor marcati, care se +azeaza pe folosirea izotopilor radioactivi. Patrunderea su+stantei in celula sau iesirea din celula poate fi inregistrata cu a?utorul controlului de radiatii ionizante. 'cest studio are o mare importanta mai ales pt farmacologie si toxicologie. Efectivitatea preparatelor farmaceutice deoinde in mare masura de permea+ilitatea mem+ranelor celulare pentru ele. 13. Coe!icientul de )isco7itate si unitatile de masura. 6ormula lui ,e;ton. )n fluide, fortele de atractie intermoleculare se opun deplasarii relative a moleculelor vecine, determinind aparitia unei frecari interne, numita )isco7itate. Expresia fortei de frecare este data de formula lui eNton/ 6( % )* unde -forta de frecareJ &-suprafata de contactJ )* < gradientul de vitezaJ -coe!icientul de )isco7itate absoluta o constanta caracteristica fluidului. oeficientul de viscozitate a+soluta este numeric egal cu forta de frecare pe care o exercita un strat mono-molecular din interiorul uni fluid asupra altui strat mono-molecular cind gradientul vitezei relative este unitar. 7nitatea de viscozitate in &) este Pa .s, iar in & in #poise##, de o+icei folosindu-se, centipoise 5cP2!,!P6 14. Curgerea lic#idului prin tuburi capilare. 8egea lui Poiseuille. &tudiind curegerea laminara prin tu+uri capilare, Poiseuille, a sta+ilit ca volumul de lichid D scurs intr-un interval de timp t este dat de relatia/
D2 /r4p*0l t unde p-diferenta de presiune hidrostatica la capetele tu+ului prin care curge lichidul, r-raza tu+ului, l-lungimea tu+ului, - coeficient de viscozitate. Este dificil de determinat coeficientul de viscozitate a+soluta a lichidelor, de aceea in practica se accepta coeficientul de viscozitate relativa, care reprezinta raportul dintre viscozitatea a+soluta a lichidului studiat si cea a unui lichid de referinta. 1. Determinarea coe!icientului de )isco7itate prin metoda lui Ost;ald. ie t timpul de curgere al lichidului cercetat si t: de curgere al apei distillate. :eoarece lungimea si raza capilarului precum si volumele scurse $ si $: are loc relatia/ /r4p*0l t( /r4p*0:l t: &implificind, o+tinem/ p t*(p:t:* : urgerea lichidului se face su+ presiunea exercitata de greutatea proprie a coloanei de lichid, P:( :g# unde # este inaltimea coloanei. deci rezulta/ P( g# )nlocuind, o+tinem/ . g # t* ( : g # t:* : de unde * : ( : t*t: Daloarea lui poate fi usor calculata dupa formula/ ( : . t* :t: 1. 8egea lui %to=es. Coe!icientul de )isco7itate relati)a a singelui. $isco7itatea singelui circulant. umai pentru corpuri sau particule de forma sferica, care se misca cu viteza constanta printr-un fluid, este vala+ila legea lui %to=es, care are urmatorul enunt/ orta de rezistenta 6 opusa miscarii corpului este proportionala cu coeficientul de vascozitate al fluidului, raza corpului si viteza miscarii. 6r(/ r) 'supra particulei actioneaza ; forte/ orta de greutate/ mgJ forta lui 'rhimede 6a> si forta de rezistenta 6r. Miscarea particulei va deveni uniforma cind rezultanta acestor forte va deveni nula/ mg+6a+6r(: 15. ,atura si directia !ortelor de tensiune super!iciala. Coe!icientul de tensiune super!iciala si unitatile de masura.
Fortele de tensiune superficiala iau nastere ca urmare a interactiunii moleculelor la frontiera dintre 2 faze, tinzind sa micsoreze suprafata interfetei. Pe fiecare portiune a conturului suprefetei libere, aceste forte actioneaza perpendicular pe contur si tangential la suprafata lichidului. Marimea fortei de tensiune superficiala, ce revine la o unitate de lungime a conturului suprafetei li+ere a lichidului este numita coe!icient de tensiune super!iciala ? ' Q24l oeficientul de tensiune superficiala se poate defini si prin relatia/ ?(;*s unde ;- este variatia energiei li+ereJ
s- variatia suprafetei stratului interfazic. Bezulta ca valoarea coeficientului de tensiune superficiala este egala cu valoarea lucrului mechanic consumat pentru marirea suprafetei li+ere a lichidului cu o unitate. 7nitatea de masura pentru coeficientul de tensiune superficiala este/
-)n &)/ 0?1&) 2 4m2R4m$
-)n sistemul tolerat 5&6 0?1& 2d*n4cm 10. 6enomene capilare. 6ormula lui 8aplace. Bidicarea lichidului aderent si co+orarea lichidului neaderent intr-un tu+ capilar are loc su+ actiunea presiunii suplimentare create de suprafata cur+a a meniscului. Daloarea acestei presiuni depinde de raza de cur+ura r a meniscului si de tensiunea superficiala a lichidului, conform !ormulei lui 8aplace' P(2 ? * r :aca in lichidul din capilar se afla o +ula de gaz si presiunile la capetele capilarului sunt egale, atunci sunt egale si razele celor $ cur+uri. Prin urmare si presiunile suplimentare sunt egale. ind o presiune din exterior pune lichidul in miscare are loc modificarea am+elor meniscuri. Bezultanta acestor presiuni se opune presiunii din exterior. La un numar n de +ule de gaz aceasta presiune poate deveni egala cu valoarea presiunii din exterior sint in rezultat curgerea prin capilare se va stopa. ind mai multe +ule de gaz nimeresc in capilarele sistemului vascular sangvin se formeaza embolia ga7oasa. 19. %talagmometrul. Determinarea coe!icientului de tensiune super!iciala prin metoda relati)a. O picatura de lichid de masa m se va desprinde de gura capilarului daca greutatea picaturii devine egala cu forta de tensiune superficiala/ 2 sau mg2 ? l mg2$ / r ? unde r-raza raza capilarului, l2$ / r lungimea conturului gurii capilarului. :aca notam cu M masa lichidului si cu n numarul picaturilor de masa m putem scrie/ M(m.n . Masa unei picaturi se poate exprima in functie de densitatea p si volumul $ al lichidului/ M2 p Dm n2 p D, deci m2 p D4n )nlocuind pe m din ultima relatie, o+tinem/ p D4n . g 2 $ S r Q Pentru solutia de referinta vom avea/ p 0 D4n ! . g 2 $ S r Q ! , unde ? : - coeficientul de tensiune superficiala al apei distilateJ D-volumul lichiduluiJ p 0 - densitatea apei distillateJ n ! nr. picaturilor de apa distilata.
)mpartind ultimele $ relatii, o+tinem/ p n ! 4 p 0 n 2 Q4 Q ! Belatia din care se poate exprima coeficientul de tensiune superficiala a solutiei/ Q 2 Q ! . n! p 4 n p 0 %talagmometrul @raube reprezinta un capilar fixat vertical intr-un stativ. Portiunea de mi?loc a capilarului reprezinta un rezervor cu volumul D, delimitat cu un reper superior ' si unul inferior F. La extremitatea superioara se gaseste atasat un tu+ de cauciuc, cu a?utorul caruia se aspira lichid in stalagmometru. 2:. Determinarea coe!icientului de tensiune super!iciala prin metoda desprinderii inelului. %ubstante tensoacti)e.
ie un inel de metal pentru care lichidul cercetat este aderent. )nelul se aduce in contact cu suprafata li+era a lichiduluiJ la inel adera un strat su+tire de lichid, asupra caruia actioneaza fortele superficiale, care se compun intr-o rezultanta t Luind in consideratie faptul ca stratul mentionat are $ suprafete, forta rezultanta a tensiunii superficiale se determina din relatia/ 6t ( 2 / r 1 ? + 2 / r 2 ? ( 2 / ? Ar 1+r2B unde/ Q-coeficientul de tensiune superficialaJ r raza interioara a ineluluiJ r $ raza exterioara a ineluluiJ Pentru ca sa desprindem inelul de pe suprafata lichidului, tre+uie sa actionamcu forta / 2t :eterminind aceasta forta, cu a?utorul unei +alante de torsiune si tinind cont de relatia de mai sus, o+tinem formula/ ? ( 6* / Ad 1+d2B unde d si d$ sunt diametrele respective ale inelului. 21. Producerea ultrasunetului. nregistrarea ultrasunetului. ltrasunetele sunt vi+ratii mecanice ale particulelor unui mediu elastic ce se propaga in spatiu su+ forma de unde longitudinale, frecventa carora e cuprinsa intre $ . !" Hz si !! Hz. Producerea ultrasunetelor se realizeaza cu a?utorul dispozitivelor numite transductoare de tip piezoelectric sau magnetostrictiv. Efectul piezoelectric direct consta in aparitia diferentii de potential electric pe fetele unor cristale, su+ actiunea unei presiuni din exterior. =ransductorul magnetostrictiv se +azeaza pe modificarea dimensiunilor unui corp fieromagnetic, situate intr-un cimp magnetic exterior. Beceptionarea ultrasunetelor se face cu un dispozitiv care functioneaza in +aza e!ectului pie7oelectric direct. 7ndele ultrasonore duc la polarizarea cristalului piezoelectric si ca urmare la generarea cimpului electric alternativ. Propagarea undelor ultrasonore, prin medii elastice, are loc cu vitee ce depend de elasticitatea si densitatea mediului, fiind cuprinse intre ; . !$ m4s si < . !; m4s. 'vand o lungime de unda mica, ultrasunetele se propaga su+ forma de fluxuri inguste +ine orientate. 22. "!ecte !i7ice ale ultrasunetelor. Efectele fizice ale ultrasunetelor sunt/ mecanice, termice, electrice, optice, chimice. :in efectele mecanice fac parte/ cavitatia, dispersia, precipitarea, degazarea lichidelor, coagularea. Ca)itatia este un fenomen complex urmat de efecte secundare importante, apare la propagarea ultrasunetelor cu energii mari in lichide. &ursele de ultrasunete pot emite oscilatii de energii considera+ile si cu presiuni de zeci de atmosfere. )n asa caz apar ruperi locale ale lichidului cu aparitia unor cavitati initial vidate, dar se umplu rapid cu gaze rarefiate sau cu vaporii lichidului.)n +ulele formate presiunea variaza cu zeci de atmosfere in ritmul impus de frecventa ultrasunetelor. iecare zona a lichidului e supusa unor comprimari si dilatari excesive. Fulele gazoase mici, umplute cu vapori, care se dilate rapid, apoi revin la un volum extrem de mic formeaza implo7ia. Ele provoaca unde de soc cu presiuni mari si produc ruperi de legaturi chimice, provoaca ionizari si duc la distrugerea microstructurii su+stantei.
Dispersia are loc la intensitati si frecvente relative mari. )radierea cu ultrasunete permite formarea unor sisteme de dispersie. Efectul are loc fiindca particulele su+stantei oscileaza cu amplitudini diferite, iar in lichide-datorita cavitatiei. Precipitarea este fenomenul invers dispersiei si apare la intensitati mici ale ultrasunetelor. &u+ influenta presiunii acustice se amplifica miscarea particulelor si duce la cresterea pro+a+ilitatii ciocnirilor si la formarea unor aggregate moleculare. Dega7area lichidului are loc atunci cind cavitati relative sta+ile se unesc si se ridica la suprafata lichidului, emitind gaze dizolvate. "!ectele termice se datoreaza energiei a+sor+ite de catre su+stanta, depinzind de intensitatea si frecventa ultrasunetelor si de coeficientul de a+sor+tie al su+stantei. "!ectele electrice constau in aparitia de tensiuni alternative in lichid ca urmare a oscilatiei particulelor purtatoare de sarcini electrice. )n cavitati apar diferente de potential electric intre peretii lor si pot produce descarcari electrice in gazelle rarefiate. "!ectele optice constau in modicarea indicelui de refractie al su+stantei ca rezultat al comprimarii si dilatarii succesive a mediului in care se propaga undele ultrasonore. :istrugerea +ulelor in timpul cavitatiei e insotita uneori de emisia de radiatii ultraviolete. "!ectele c#imice depend de temperatura mediului si de concentratia su+stantei. &unt legate de cavitatie, constind in declansarea sau accelerarea unor reactii chimice. 23. "!ectele biologice ale ultrasunetelor. Efectele +iologice depend de caracteristicile undei ultrasonore/ intensitate, frecventa, doza. :in punct de vedere al efectelor +iologice ultrasunetele au fost clasate in ; grupe' de intensitate mica A:-1 E*cm 2B de intensitate medie A1-3E*cm 2B de intensitate mare A3-1: E*cm2B. La intensitati mici, tesuturile nu sufera schim+ari morfologice, doar functionale. 'pare un curent citoplasmatic ce stimuleaza procesele fiziologice. La intensitati medii curentii citoplasmatici devin puternici si impiedica desfasurarea normala a mecanismelor celulare. &e modifica permea+ilitatea celulara. La intensitati mari se produc modificari structurale ireversi+ile. =esuturile em+rionare si in general celulele tinere sunt mai sensi+ile la iradierea cu ultrasunete decit celulele mature. Pt un +iosistem viu cavitatia e ft periculoasa datorita temperaturilor si presiunilor mar ice insotesc unda de soc a imploziei. La nivel molecular se produc oxidari si polimerizari, apar radicali li+eri. La nivel cellular se produce hemoliza, rupture si luxatii ale unor cili, se modifica permea+ilitatea mem+ranei, creste volumul mitocondriilor. 24. n#alatorul ultrasonor. )nhalatorul ultrasonor e destinat pentru profilaxia si tratamentul sistemului respirator. onstructiv, aparatul include ; elemente principale/ -blocul electronic -camera de pul)eri7are - transductorul pie7oelectric. )n camera de pulverizare se toarna solutia unei su+st. medicamentoase pina la nivelul reperului de sus. apacul cu tu+ul de respiratie se plaseaza astfel ca cea mai ingusta fanta sa coincide cu orificiul in pahar. amera se conecteaza la +locul electronic, apoi inhalatorul la priza curentului in retea. )n camera se o+serva formarea aerosolii, iar peste citeva sec. prin tu+ul de respiratie apare un get vizi+il de aerosol.
2. Relatia Dopler. Determinare )ite7ei de curgere a singelui prin metoda ultrasonora. Metoda ultrasonora +azata pe efectul :oppler se explica prin faptul ca daca unda incidenta intilneste un mediu in miscare, unda reflectata are o alta frecventa decit unda incidenta. 'stfel, se poate determina viteza de miscare a mediului, analizind frecventa undei reflectate de pe hematii. Modificarea frecventei ultrasunetului se poate calcula dupa relatia data de :oppler/ ! ( 2! )*c . cos F unde/ !-frecventa cristalului emitatorJ ! < variatia de frecventa suferita de unda incidentaJ )- viteza singeluiJ c-viteza ultrasunetului in mediul datJ F- unghiul format intre directia fasciculului ultrasonor si directia de deplasare a singelui . 'stfel viteza sangelui se poate calcula dupa relatia/ )( c* cos F . !* ! 2. "lectro!ore7a. Ce !actori in!luentia7a asupra )ite7ei de migrare in solutiiAintr-un mediu a unei particule incarcate intr-un cimp electric omogen. "lectro!ore7a fenomen electrocinetic, in care are loc miscarea orientata intr-un anumit mediu a particulelor incarcate electric, independent de provenienta lor, su+ actiunea cimpului exterior. Migrarea particulelor coloidale, purtatoare de sarcina electrica de acelasi semn intrun cimp electric constant. Mobilitatea particulei' M( )*"> v- viteza miscarii orientate a unei particule. E intensitatea cimpului. :aca E2, atunci M2vJ =isselius a precizat factorii care influentiaza asupra vitezei de migrare in solutie a unei particule incarcate intr-un cimp electric omogen/ forma, marimea particulei; valoarea sarcinii electrice; intensitatea cimpului electric exterior; pH-ul mediului; temperature și vîscozitatea mediului în care se face migraț ia .
