Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng lý sinh: Chương 2
BÀI GI NG LÝ SINHẢ CH NG II: ĐI N SINH H CƯƠ Ệ Ọ - Đi n th sinh v t là hi u đi n th gi a hai đi m mang ệ ế ậ ệ ệ ế ữ ể đi n tích trái d u trong h sinh v t. B n ch t s hình ệ ấ ệ ậ ả ấ ự thành l p đi n tích kép, d n đ n xu t hi n đi n th ớ ệ ẫ ế ấ ệ ệ ế trong h sinh v t nói chung là khác và ph c t p h n ệ ậ ứ ạ ơ nhi u so v i h vô sinh. ề ớ ệ - Đi n th sinh v t gây ra do s t n t i các gradien hóa ệ ế ậ ự ồ ạ lý trong h , tuy nhiên các gradien này có th thay đ i ệ ể ổ hay n đ nh là tùy thu c đi u ki n sinh lý, h ng và ổ ị ộ ề ệ ướ c ng đ chuy n hóa trong quá trình trao đ i ch t c a ườ ộ ể ổ ấ ủ h sinh v t. ệ ậ - Đ tìm hi u b n ch t và c ch hình thành đi n th ể ể ả ấ ơ ế ệ ế sinh v t, tr c h t ta nghiên c u b n ch t và c ch các ậ ướ ế ứ ả ấ ơ ế lo i gradien hóa lý t o ra đi n th sinh v tạ ạ ệ ế ậ BÀI GI NG LÝ SINHẢ CH NG II: ĐI N SINH H CƯƠ Ệ Ọ §1. M t s lo i đi n th trong h hóa lý:ộ ố ạ ệ ế ệ 1.1. Đi n th c c:ệ ế ự G m 3 d ng chính là đi n th c c, đi n th n ng đ ồ ạ ệ ế ự ệ ế ồ ộ và đi n th oxy hóa kh .ệ ế ử 1.1.1. Đi n th cệ ế cự : Khái ni m:ệ Là lo i đi n th xu t hi n ch ti p giáp ạ ệ ế ấ ệ ở ỗ ế gi a hai pha, khi chúng có ch a các ion ho c phân t ữ ứ ặ ử phân c c.ự Ví d :ụ Đi n th xu t hi n ch ti p xúc gi a m t kim ệ ế ấ ệ ở ỗ ế ữ ộ lo i và dung d ch mu i c a nó (nh thanh Ag và dung ạ ị ố ủ ư d ch mu i AgNOị ố 3 ). Có th x y ra 3 tr ng h p:ể ả ườ ợ BÀI GI NG LÝ SINHẢ CH NG II: ĐI N SINH H CƯƠ Ệ Ọ 1.1.1. Đi n th cệ ế cự : Ví d :ụ + Th hóa h c c a ion kim lo i trong đi n c c (μế ọ ủ ạ ệ ự ic ) nh ỏ h n th hóa h c c a ion kim lo i trong dung d ch (μơ ế ọ ủ ạ ị id ): Khi đó xu t hi n gradien đi n th hóa h c h ng t ấ ệ ệ ế ọ ướ ừ dung d ch vào đi n c c, làm cho các ion kim lo i chuy n ị ệ ự ạ ể vào đi n c c và k t t a t i đó, k t qu là đi n c c s ệ ự ế ủ ạ ế ả ệ ự ẽ tích đi n d ng. S ion k t t a càng nhi u, đi n tích ệ ươ ố ế ủ ề ệ d ng c a đi n c c càng tăng và l p đi n tích âm xung ươ ủ ệ ự ớ ệ quanh đi n c c cũng tăng, gi a l p đi n tích kép này ệ ự ữ ớ ệ xu t hi n m t đi n tr ng có tác d ng ngăn c n s ấ ệ ộ ệ ườ ụ ả ự chuy n d i c a ion kim lo i vào đi n c c. ể ờ ủ ạ ệ ự BÀI GI NG LÝ SINHẢ CH NG II: ĐI N SINH H CƯƠ Ệ Ọ 1.1.1. Đi n th cệ ế cự : Ví d :ụ + Khi gradien đi n th hóa h c cân b ng v i đi n tr ng ệ ế ọ ằ ớ ệ ườ c a l p đi n tích kép thì quá trình d ch chuy n ion kim ủ ớ ệ ị ể lo i vào đi n c c d ng và ta nói r ng h đ t tr ng thái ạ ệ ự ừ ằ ệ ạ ạ cân b ng đi n hóa. . Lúc này chênh l ch đi n th hóa ằ ệ ệ ệ ế h c c a ion kim lo i trong đi n c c và dung d ch có tr ọ ủ ạ ệ ự ị ị s b ng hi u đi n th c a l p đi n tích kép:ố ằ ệ ệ ế ủ ớ ệ µ id – μ ic = Zi F.ψ V i: µớ id là th hóa h c c a ion kim lo i trong dung d chế ọ ủ ạ ị μ ic là th hóa h c c a ion kim lo i đi n c cế ọ ủ ạ ở ệ ự Zi là đi n tích ion; F là s Faradayệ ố Ψ là th đi n c c đ i v i dung d ch. ế ệ ự ố ớ ị BÀI GI NG LÝ SINHẢ CH NG II: ĐI N SINH H CƯƠ Ệ Ọ 1.1.1. Đi n th cệ ế cự : Ví d :ụ + Th hóa h c c a ion kim lo i trong đi n c c (μế ọ ủ ạ ệ ự ic ) l n ớ h n th hóa h c c a ion kim lo i trong dung d ch (μơ ế ọ ủ ạ ị id ) thì x y ra quá trình ng c l i, t c là đi n c c kim lo i tan ả ượ ạ ứ ệ ự ạ vào dung d ch cho đ n khi đ t trang thái cân b ng.ị ế ạ ằ + Th hóa h c c a ion kim lo i trong đi n c c (μế ọ ủ ạ ệ ự ic ) b ng ằ th hóa h c c a ion kim lo i trong dung d ch (μế ọ ủ ạ ị id ) thì không có s k t t a hay hòa tan c a ion kim lo i nên ự ế ủ ủ ạ đi n th c a đi n c c so v i dung d ch b ng không.ệ ế ủ ệ ự ớ ị ằ BÀI GI NG LÝ SINHẢ CH NG II: ĐI N SINH H CƯƠ Ệ Ọ 1.1.1. Đi n th cệ ế cự : Bi u th c tính:ể ứ Đ l p bi u th c tính ể ậ ể ứ đi n th c c (hi u đi n th gi a b m t ệ ế ự ệ ệ ế ữ ề ặ đi n c c và dung d ch), Nerxt đã d a vào ệ ự ị ự cách tính công làm thay đ i n ng đ ion ổ ồ ộ trong dung d ch (1gam/mol) theo hai cách:ị BÀI GI NG LÝ SINHẢ CH NG II: ĐI N SINH H CƯƠ Ệ Ọ 1.1.1. Đi n th cệ ế cự : Bi u th c tính:ể ứ • + B ng cách th m th u, công ph i th c hi n đ ằ ẩ ấ ả ự ệ ể tăng n ng đ dung d ch ch t tan, làm thay đ i áp ồ ộ ị ấ ổ su t th m th u t Pấ ẩ ấ ừ 1 thành P 2 đ c tính theo ượ bi u th c: ể ứ A T = RT.ln v i R là h ng s khí lý t ng, T là nhi t đ tuy t ớ ằ ố ưở ệ ộ ệ đ iố 1 2 P P BÀI GI NG LÝ SINHẢ CH NG II: ĐI N SINH H CƯƠ Ệ Ọ 1.1.1. Đi n th cệ ế cự : Bi u th c tính:ể ứ • + M t khác, n ng đ ch t có th thay đ i khi cho ặ ồ ộ ấ ể ổ dòng đi n ch y qua dung d ch, khi đó tùy theo ệ ạ ị chi u dòng đi n mà ion kim lo i có th k t t a ề ệ ạ ể ế ủ trên đi n c c ho c tan vào dung d ch. Khi đó ệ ự ặ ị công c a đi n tr ng làm thay đ i n ng đ dung ủ ệ ườ ổ ồ ộ d ch là: Aị Đ = F.U (v i U là đi n th c c) ớ ệ ế ự Do: A T = A Đ nên : U = ln F RT 1 2 P P BÀI GI NG LÝ SINHẢ CH NG II: ĐI N SINH H CƯƠ Ệ Ọ 1.1.1. Đi n th cệ ế cự : Bi u th c tính:ể ứ • Vì áp su t th m th u t l thu n v i n ng ấ ẩ ấ ỷ ệ ậ ớ ồ đ , nên: U = ln ộ V i Cớ c và C d l n l t là n ng đ ion c a ầ ượ ồ ộ ủ đi n c c và dung d ch.ệ ự ị • T ng quát, v i kim lo i có hóa tr n thì: ổ ớ ạ ị U = ln F RT nF RT Cd C C Cd C C BÀI GI NG LÝ SINHẢ CH NG II: ĐI N SINH H CƯƠ Ệ Ọ 1.1.2. Đi n th n ng đ :ệ ế ồ ộ Khi nhúng hai đi n c c làm b ng cùng m t kim ệ ự ằ ộ lo i vào hai dung d ch mu i c a kim lo i đó, ạ ị ố ủ ạ nh ng có n ng đ khác nhau thì đi n th c c ư ồ ộ ệ ế ự xu t hi n hai đi n c c s khác nhau, do v y ấ ệ ở ệ ự ẽ ậ gi a chúng có m t hi u đi n th , g i là hi u đi n ữ ộ ệ ệ ế ọ ệ ệ th n ng đ U. Nh v y:ế ồ ộ ư ậ U = U 1 –U 2 = ln - ln hay U = ln V i Cớ 1 và C 2 là n ng đ ho t tính c a ion kim lo i ồ ộ ạ ủ ạ trong hai dung d ch.ị nF RT 1 C C C nF RT 2 C C C nF RT 1 2 C C [...]... BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG II: ĐIỆN SINH HỌC 1.1.3 Điện thế oxy hóa khử: • Trong hệ sinh vật luôn xảy ra các phản ứng oxy hóa khử Điện thế xuất hiện trong quá trình đó gọi là điện thế oxy hóa khử • Các dạng oxy hóa khử có thể xảy ra ở chất vô cơ cũng như hữu cơ Ví dụ: Cu2+ +2e Cu Fe3+ + e Fe2+ Hay: C6H4O2 + 2H + 2e C6H4(OH )2 BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG II: ĐIỆN SINH HỌC 1.1.3 Điện thế oxy hóa khử: • Ở chương. .. đều chứa FeCl2 và FeCl3 nhưng có nồng độ một trong hai muối này khác nhau thì điện thế ở hai điện cực sẽ khác nhau và giữa chúng xuất hiện một hiệu điện thế: U= RT nF (ln C13+ C 12 + - 3 C2 + ln C 2 + ) 2 C13+ và C 23 +là nồng độ hoạt tính của ion hóa trị 3 (Fe3+) Với 2 C 12+ và C 2 + là nồng độ hoạt tính của trong hai dung dịch, ion hóa trị 2 (Fe2+ ) trong hai dung dịch đó BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG II:... dạng 1 pha và 2 pha BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG II: ĐIỆN SINH HỌC 2. 2 Điện thế hoạt động: Dạng 1 pha thu được khi cắm một cực lên vùng đo và cực kia vào môi trường chuẩn Trên hình 3 mô tả điện thế hoạt động đo được ở dây thần kinh ốc sên Heliaspersa bằng vi điện cực (đồ thị a) và ở sợi trục khổng lồ cá mực bằng điện cực kim loại (đồ thị b) BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG II: ĐIỆN SINH HỌC 2. 2 Điện thế hoạt... thương ở thực vật cũng mang tính cục bộ Đồ thị đo điện thế tổn thương ở lá cây cũng chứng tỏ điều đó: BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG II: ĐIỆN SINH HỌC 2. 2 Điện thế tổn thương: Đồ thị cho thấy điện thế tổn thương không đáng kể ở những điểm xa vị trí tổn thương BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG II: ĐIỆN SINH HỌC 2. 2 Điện thế hoạt động: • Khái niệm: Là loại điện thế xuất hiện ở cơ thể chỉ ở những nơi có sóng hưng phấn... BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG II: ĐIỆN SINH HỌC 1 .2. 1 Điện thế khuyếch tán: • Độ lớn hiệu điện thế khuyếch tán phụ thuộc vào chênh nồng độ và độ linh động của các ion và được xác định theo công thức: C2 RT V − V UKT = nF V + V ln C + − + − 1 Với V+ và V- tương ứng là độ linh động của của ion dương và ion âm • Ở điều kiện thường (20 0C) thì: C 0,058 V − V UKT = n V + V ln C (2) + − + − 2 1 BÀI GIẢNG LÝ... loại trên được gọi chung là điện thế cực BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG II: ĐIỆN SINH HỌC 1 .2 Điện thế ion: Là điện thế xuất hiện khi có sự phân bố không đồng đều của các ion dương (cation) và ion âm (anion) ở hai hai vùng khác nhau trong dung dịch Các dạng chính là điện thế khuyếch tán và điện thế màng BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG II: ĐIỆN SINH HỌC 1 .2 Điện thế ion: 1 .2. 1 Điện thế khuyếch tán: Ta xét ví dụ:... ngoài màng CZT là nồng độ không thẩm thấu qua màng BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG II: ĐIỆN SINH HỌC 1 .2. 2 Điện thế màng: • + Điện thế màng: C C RT RT Um = n F ln C = n F ln C • Trong trường hợp C là [K+] và CT− là [Cl-] thì [ K ] RT [Cl ] RT Um = F ln [ K ] = F ln [Cl ] (3) + T + N + − N − T − + T + + T N − − N T BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG II: ĐIỆN SINH HỌC 2 Phân loại điện thế sinh vật: Ở hệ sinh vật sống,... oxy hóa khử (như dung dịch chứa muối FeCl2 và muối FeCl3 ) thì trong dung dịch sẽ sảy ra phản ứng oxy hóa khử: Fe3+ + e Fe2+ Fe2+ - e Fe3+ Điện cực sẽ tích điện dương hoặc âm, tạo ra một điện thế gọi là điệ]n thế oxy hóa khử: RT [ Ox nF [ Kh] E = ln + E0 0,058 [ Ox] Ở điều kiệnKh] ường, nhiệt độ 20 0C (hay T = 29 30C) thì: [ th n E= ln + E0 BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG II: ĐIỆN SINH HỌC 1.1.3 Điện thế oxy... điện thế tổn thương ở thực vật thay đổi từ 20 mV đến 120 mV • Khác với động vật, điện thế tổn thương ở thực vật có thời gian tồn tại ngắn hơn rồi biến mất và sau đó có thể đảo cực Chẳng hạn ở loài thực vật Pirus cerasifera sau khi gây tổn thương 1giờ, điện thế tổn thương thay đổi từ -80mV còn -10mV và sau 24 giờ là +6mV BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG II: ĐIỆN SINH HỌC 2. 2 Điện thế tổn thương: • Thời gian tồn...BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG II: ĐIỆN SINH HỌC 1.1 .2 Điện thế nồng độ: Chú ý: Nồng độ hoạt tính của ion kim loại khác với nồng độ tuyệt đối của nó Nếu nồng độ tuyệt đối là c thì nồng độ hoạt tính là C = f.c, với f là hệ số đánh giá các yếu tố ngăn cản sự tiếp xúc của ion với điện cực, gọi là hệ số hoạt độ Ở điều kiện thường, nhiệt độ 20 0C RT 0 (hay T = 29 3 K) thì = 0,058 nên: F C2 0,058 U = n ln C 1 BÀI . đ ho t tính c a ị ồ ộ ạ ủ ion hóa tr 2 (Feị 2+ ) trong hai dung d ch đó. ị nF RT + + 2 1 3 1 C C + + 2 2 3 2 C C +3 1 C +3 2 C +2 1 C +2 2 C BÀI GI NG LÝ SINHẢ CH NG II: ĐI N SINH H CƯƠ Ệ. vô c ạ ử ể ả ở ấ ơ cũng nh h u c .ư ữ ơ Ví d : Cuụ 2+ +2e Cu Fe 3+ + e Fe 2+ Hay: C 6 H 4 O 2 + 2H + 2e C 6 H 4 (OH) 2 BÀI GI NG LÝ SINHẢ CH NG II: ĐI N SINH H CƯƠ Ệ Ọ 1.1.3. Đi n. ki n th ng Ở ề ệ ườ (20 0 C) thì: U KT = . ln (2) nF RT −+ −+ + − VV VV n 058,0 −+ −+ + − VV VV 1 2 C C 1 2 C C BÀI GI NG LÝ SINHẢ CH NG II: ĐI N SINH H CƯƠ Ệ Ọ 1 .2. 1. Đi n th khuy ch tán:ệ