Bài giảng lý sinh: Chương 2

Bài giảng lý sinh chương 2 trình bày các vấn đề liên quan đến điện sinh học, đó là cái khái niện, bản chất, nguyên lý của điện sinh học. Cụ thể như sau: Điện thế sinh vật là hiệu điện thế giữa 2 điểm mang điện tích trái dấu trong hệ sinh vật. Bản chất sự hình thành lớp điện tích kép dẫn đến xuất hiện điện thế trong sinh vật nói chung là khác và phức tạp hơn nhiều so với hệ vô sinh. Điện thế sinh vật gây ra do sự tồn tại các gradien hóa lý trong hệ, tuy nhiên các gradien hóa lý có thể thay đổi hay ổn định tùy thuộc vào điều kiện sinh lý hướng và cường độ trao đổi chất của hệ sinh vật. Để tìm hiểu bản chất và cơ chế hình thành điện thế sinh vật việc cần làm là nghiên cứu bản chất và cơ chế các loại gradien hóa lý tạo ra điện thế sinh vật.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng lý sinh: Chương 2 BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG II: ĐIỆN SINH HỌC- Điện thế sinh vật là hiệu điện thế giữa hai điểm mangđiện tích trái dấu trong hệ sinh vật. Bản chất sự hìnhthành lớp điện tích kép, dẫn đến xuất hiện điện thếtrong hệ sinh vật nói chung là khác và phức tạp hơnnhiều so với hệ vô sinh.- Điện thế sinh vật gây ra do sự tồn tại các gradien hóalý trong hệ, tuy nhiên các gradien này có thể thay đổihay ổn định là tùy thuộc điều kiện sinh lý, hướng vàcường độ chuyển hóa trong quá trình trao đổi chất củahệ sinh vật.- Để tìm hiểu bản chất và cơ chế hình thành điện thếsinh vật, trước hết ta nghiên cứu bản chất và cơ chế cácloại gradien hóa lý tạo ra điện thế sinh vật BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG II: ĐIỆN SINH HỌC§1. Một số loại điện thế trong hệ hóa lý:1.1. Điện thế cực: Gồm 3 dạng chính là điện thế cực, điện thế nồng độ và điện thế oxy hóa khử.1.1.1. Điện thế cực: Khái niệm: Là loại điện thế xuất hiện ở chỗ tiếp giáp giữa hai pha, khi chúng có chứa các ion hoặc phân tử phân cực. Ví dụ: Điện thế xuất hiện ở chỗ tiếp xúc giữa một kim loại và dung dịch muối của nó (như thanh Ag và dung dịch muối AgNO3). Có thể xảy ra 3 trường hợp: BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG II: ĐIỆN SINH HỌC1.1.1. Điện thế cực: Ví dụ:+ Thế hóa học của ion kim loại trong điện cực (μic) nhỏ hơn thế hóa học của ion kim loại trong dung dịch (μid): Khi đó xuất hiện gradien điện thế hóa học hướng từ dung dịch vào điện cực, làm cho các ion kim loại chuyển vào điện cực và kết tủa tại đó, kết quả là điện cực sẽ tích điện dương. Số ion kết tủa càng nhiều, điện tích dương của điện cực càng tăng và lớp điện tích âm xung quanh điện cực cũng tăng, giữa lớp điện tích kép này xuất hiện một điện trường có tác dụng ngăn cản sự chuyển dời của ion kim loại vào điện cực. BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG II: ĐIỆN SINH HỌC1.1.1. Điện thế cực: Ví dụ: + Khi gradien điện thế hóa học cân bằng với điện trường của lớp điện tích kép thì quá trình dịch chuyển ion kim loại vào điện cực dừng và ta nói rằng hệ đạt trạng thái cân bằng điện hóa. . Lúc này chênh lệch điện thế hóa học của ion kim loại trong điện cực và dung dịch có trị số bằng hiệu điện thế của lớp điện tích kép: µid – μic = Zi F.ψ Với: µid là thế hóa học của ion kim loại trong dung dịch μic là thế hóa học của ion kim loại ở điện cực Zi là điện tích ion; F là số Faraday Ψ là thế điện cực đối với dung dịch. BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG II: ĐIỆN SINH HỌC1.1.1. Điện thế cực: Ví dụ: + Thế hóa học của ion kim loại trong điện cực (μic) lớn hơn thế hóa học của ion kim loại trong dung dịch (μid) thì xảy ra quá trình ngược lại, tức là điện cực kim loại tan vào dung dịch cho đến khi đạt trang thái cân bằng. + Thế hóa học của ion kim loại trong điện cực (μic) bằng thế hóa học của ion kim loại trong dung dịch (μid) thì không có sự kết tủa hay hòa tan của ion kim loại nên điện thế của điện cực so với dung dịch bằng không. BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG II: ĐIỆN SINH HỌC1.1.1. Điện thế cực: Biểu thức tính: Để lập biểu thức tính điện thế cực (hiệu điện thế giữa bề mặt điện cực và dung dịch), Nerxt đã dựa vào cách tính công làm thay đổi nồng độ ion trong dung dịch (1gam/mol) theo hai cách: BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG II: ĐIỆN SINH HỌC1.1.1. Điện thế cực: Biểu thức tính:• + Bằng cách thẩm thấu, công phải thực hiện để tăng nồng độ dung dịch chất tan, làm thay đổi áp suất thẩm thấu từ P1 thành P2 được tính theo biểu thức: P2 AT = RT.ln P1 với R là hằng số khí lý tưởng, T là nhiệt độ tuyệt đối BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG II: ĐIỆN SINH HỌC1.1.1. Điện thế cực: Biểu thức tính:• + Mặt khác, nồng độ chất có thể thay đổi khi cho dòng điện chạy qua dung dịch, khi đó tùy theo chiều dòng điện mà ion kim loại có thể kết tủa trên điện cực hoặc tan vào dung dịch. Khi đó công của điện trường làm thay đổi nồng độ dung dịch là: AĐ = F.U (với U là điện thế cực) RT P2 Do: AT = AĐ nên : U = F ln P1 BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG II: ĐIỆN SINH HỌC1.1.1. Điện thế cực: Biểu thức tính:• Vì áp suất thẩm thấu tỷ lệ thuận với nồng RT C độ, nên: U = F ln Cd C Với Cc và Cd lần lượt là nồng độ ion của điện cực và dung dịch.• Tổng quát, với kim loại có hóa trị n thì: RT C U = nF ln Cd C BÀI GIẢNG LÝ SINH CHƯƠNG II: ĐIỆN SINH HỌC1.1.2. Điện thế nồng độ: Khi nhúng hai điện cực làm bằng cùng một kim loại vào hai dung dịch muối của kim loại đó, nhưng có nồng độ khác nhau thì điện thế cực xuất hiện ở hai điện cực sẽ khác nhau, do vậy giữa chúng có một hiệu điện thế, gọi là hiệu điện thế nồng độ U. Như vậy: RT C RT CC U = U1 –U2 = nFln C - ...