Giáo trình Lý sinh học: Phần 2

Giáo trình gồm 8 chương, phần 2 giáo trình gồm nội dung chương 6 đến chương 8. Chương 6 giới thiệu các loại điện thế sinhvật, bản chất và cơ chế hình thành điện thế sinh vật. Chương 7 nêu lên các quá trình quang lý và quang hóa xảy ra sau khitương tác của ánh sáng với vật chất. Chương 8 giới thiệu cácnguồn bức xạ ion hóa, các thuyết giải thích cơ chế tương tác củabức xạ ion hóa với hệ thống sinh vật.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Lý sinh học: Phần 2 Chương 6 ĐIỆN THẾ SINH VẬT Vào cuối thế kỷ thứ 18 các nghiên cứu của Galvani chothấy rằug hệ thống sinh vật có khả năng tích năng lượng điện.20 - 25 năm sau nhồ một số công trình nghiên cứu trên tế bàocho ta thấy tính chất của điện thế sinh vật. Nghiên cứu tính chất của điện thế smh vật gặp nhiều khókhăn, vì đốì tượng sinh vật có kích thưóc nhồ và những thay đổiuhanhnhư thần kỉnỉi và cđ. Các đối tượng sinh vật không thể nghiên cứu một quátrìiih cô lập. Nguyên nhân xuất hiện điện thế sinh vật là có cácgradien hóa lý khác nhau. ở một khâu nào đó của quá trình trao đổi chất, gradỉennày giữ cố định, ta nhận được hiệu số điện th ế không đổi đặctrưng cho hệ thống ồ trạng thái tùứi. Trong một số trưòng hợpđiện thế xuất hiện nhanh và lại biến mất. Để hiểu những cớ chế của điện thế sinh vật, cần hiểu mộtsấ điện th ế hóa lý có Uên quan là cở sồ của sự hình thành điệnthế sinh vật.6.1 MỘT S ố LOẠI ĐIỆN THẾ TRONG HỆ HÓA LÝ 6.I.Ĩ. Điện ♦ thế điện • cục » Nếu hai pha tiếp xúc vối nhau c6 chứa các ion hay cácphâu tử phân cực thi trên danh giới giữa hai pha sẽ xuất hiệnlớp điện kép. Ví dụ: Nếu lấy thanh kim loại nhứng vào muối củakim loại đó (thanh bạc nhúng vào nitrat bạc). Nếu th ế hóa họccùa ion Ag* trong kim loại nhỏ hớn thế hóa học của nổ trong 119dung dịch (Píki < Hiđd). để cân bằng, một phần ion trong dungdịch sẽ chuyển vào thanh kim loại. Như vậy sẽ có hai lực đốì lậpnhau. Lực đầu tiên là gradien thế hóa học. lực này tạo quátrình chuyển động Ag* vào kim loại. Khi thanh kim loại đã tíchđiện tích dương thi thanh kỉm loại và các ỉon trong dung dịchtích điện cừug dấu, lúc đó nó sẽ cản trỏ không cho các ion Ag*chuyển dịch tiếp (lực đẩy tĩnh điện), lực này càng mạuh khiđiện tích dương trong kim ỉoại càng lớn. Chuyển động ion bạcvào thanh kim ỉoại dừng khi hai ỉực này cân bằng nhau, lức nàyhệ thấng ỏ trạng thái cân bằng điện hóa. Thanh kim loại tíchđiện dudng và xung quanh thanh kim loại sẽ có một lớp SỉOsbao bọc và tạo thành lớp điện kép. ở trạng thái cân bằng điệnhóa sự chênh lệch đỉệỉi thế hóa học giữa điện cực và dung dịchcó giá trị của ỉớp điện kép. ZjFJB = Ịiịii * (6-1) m: thế hóa học. Zj: điện tích của ion. F: hằng số Paraday. E: điện th ế của điện ỉực so với dung dịch. Nếu }ijki > mdd: các ion Ag* sẽ di ra khỏi thanh kiin loại vàodiing dịch, đỉện cực tích điện âm và xung quanh điện cực có lớpÂg*. Trạng thái cân bằng điện hóa ià khỉ cân bằng giữa ỉực đẩycác ion bạc ra khỏi thanh kim loại và lực hút các ion bạc của cácđiện tử tự do trong thanh kim ỉoạỉ. Khỉ )J^dd = ^tki: không cho ionbạc giải phóng ra tiếp, không có chuyển dịch ion nên điện thếđiện cực bằng 0. Nerts đă tính hiệu sấ điện thế trên biên giới giữa kỉm loạivà dung dịch dựa vào công thẩm thấu cần thiết phải thực hiệnkhỉ tăng nổng độ của dimg dịch ỉên 1 gam/moỉ chất hòa tan, tứclà thay đổi áp suất thẩm thấu từ Pi -> Pị.120 A = RTlnặ- (6.2) Pi Á: công thẩm thấu Nếu ta gọi E là thế điện cực thì công của quá trình điệnhóa bị mất đi để biến đổi nồng độ ion của dung dịch bằng EF sẽbằng công thẩm thấu. A = EFZ (6.3) RT In ^ = EFZ (6.4) p. RT. P2 ----- > E = — I n ^ (6.5) FZ p, Áp suất thẩm thấu có thể thay bằng nồng độ (P = aCRT). E = ^ l n ^ (6 .6) Fz c , Muốh đo hiệu số điện thế cần so sánh hiệu số điện th ế củađiện cực nghiên cứu vổi điện thế của điện cực khác nào đó.Ngưòi ta thưòng dừng điện cực hydro làm điện cực tiêu chuẩn. * Điện th ế nồng độ. Khỉ ta nhúng hai điện cực cừng kim loại vào hai dung dịchirniâ của kìm loạỉ đố cỏ nồng độ khác nhau (Ci * C2). Sau khỉ mỗiđiện cực đạt trạng thái cân bằng điện hóa, sẽ có một điện thế nhấtđịnh tỷ ìệ vói nồng độ ion trong dung dịch và (£ện cực. Nếu ta n âhai điện cực đó sẽ có một dòng điện. Thế diện động E bằng: c_ c /0 n E= Ec. -Cr - = _ I I ^ * Điện thếoxy hóa khử. Điện thế ôxy hóa khử là một dạng của điện thế điện cực.trong cơ thể thưòng xảy ra một loạt phản ứng oxy hóa khử.Trong những điều kiện nhất định, những phản ứng như thế cóthể là những nguồn xuất hiện thế điện động. Nếu hai điện cựclàm từ kim loại trơ (platin) uhúng vào hai bình đựng dung dịchđều chứa FeCl2 và PeCla. Nồng ...