Biofizika fanidan amaliy mashg’ulotlar kitobchasi

2-laboratoriya mashg’uloti


Biologik suyuqliklarning ba’zi bir fizik xossalari. Biologik suyuqliklarning sirt tarangligini o’lchash
Sirt aktiv moddalar eritmalarida mitsella hosil bo’lishining kritik kontsentratsiyasini aniqlash


Ishdan maqsad: Biologik suyuqliklarning sirt tarangliklarini o’rganish.
Ish uchun kerakli jihozlar: Qulaylashtirilgan rebindenr asbobi, issiq va sovuq qonli xayvonlar uchun ishlatiladigan fiziologik va Ringer eritmalari, oleat natriyning 0,1%li eritmasi, etil spirti, efir, probirkalar, pipetkalar, probirka shtativi.


Nazariy tushuncha. Tabiatda va texnikada suyuqlik unda havoning tarkibidagi gazlar oz miqdorda erigan holda uchraydi. Bosim ortishi yoki temperatura kamayishi bilan erigan gazlar miqdori ortadi va aksincha, bosim kamayganda yoki temperatura ortganda ularning miqdori kamayadi. Shuning uchun bosim kamayishi yoki temperatura ortishi bilan suyuqlikdagi erigan gazlarning bir qismi ajralib chiqib, pufakchalar hosil qiladi, ya'ni yuqorida aytilganga ko`ra bosim kamayganda suv ham bug`lanadi lekin yengil komponent sifatida erigan gazlar tezroq ajralib chiqib, pufakchalar ho­sil qiladi. Boshqacha aytganda - bu holat suyuqlikdagi bosimning undagi gazning to`yingan bug`lari bosimiga teng bo`lganida vujudga keladi. Gaz pufakchalari pay­do bo`lishi bilan suyuqlikning tutashligi buziladi va tutash muhitlarga taalluqli qonunlar o`z kuchini yo`qotadi. Bu hodisa kavitasiya deyiladi. Pufakchalar suyuqlik ichida past temperaturali yoki yuqori bosimli sohalar tomonga qarab harakat qiladi. Agar u yetarli darajadagi bosimga ega bo`lgan sohaga kelib qolsa, yana erib ketadi (agar bug` bo`lsa, kondensatsiyalanadi). Erigan gaz o`rnida paydo bo`lgan bo`sh­liq­qa suyuqlik zarrachalari intiladi va bo`shliq keskin yopiladi. Bu esa hozirgina bo`shliq bo`lgan yerda gidravlik zarbani vujudga keltiradi va natijada bu yerda bosim keskin ortib, temperatura keskin kamayadi.
Bunday gidravlik zarba va uni vujudga keltirgan kavitasiya hodisasi truba de­vorlari va mashinalarning suyuqlik harakat qiluvchi qismlarining buzilishiga olib keladi (kavitasiyaga qarshi kurash usullari to`g`risida keyinсhalik to`xtalamiz).
Ideal suyuqlik modeli. Suyuqliklarning harakati tekshirilganda, odatda, hamma kuсhlarni hisobga olib bo`lmagani uсhun, ularning suyuqlik muvozanati yoki harakati holatiga ta'siri katta bo`lganlarini saqlab qolib, ta'siri kiсhiklarini tashlab yuboramiz. Shu usul bilan suyuqliklar uchun ideal va real suyuqliklar modeli tuziladi. Hozirgi vaqtda suyuq­lik harakatini ifodalovсhi umumiy tenglamalar juda murakkab bo`lib, uni yechishni osonlashtirish uchun yuqorida aytilgandek soddalashtirishlar kiritiladi. Bunday soddalashtirishlar esa suyuqliklar-ning fizik xossalariga сhegara qo`yadi va bu suyuqliklar ideal suyuqliklar deyiladi. Ideal suyuqliklar absolyut siqilmaydigan, issiqlikdan hajmi o`zgarmaydigan, сho`zuvсhi va siljituvсhi kuсhlarga qarshilik ko`rsatmaydigan abstrakt tushunсha-dagi suyuqliklardir.
Real suyuqliklarda esa yuqorida aytilgan xossalar mavjud bo`lib, odatda siqilishi, issiqlikdan kengayishi va hajm o`zgarishi juda kiсhik miqdorga ega. Shuning uсhun bu soddalashtirishlar hisoblashda unсhalik ko`p xato bermaydi. Ideal suyuqliklarning real suyuqliklardan katta farqqilishiga olib keladigan asosiy sabab, bu – siljituvсhikuchga qarshilik ko`rsatish xossasi, ya'ni ichki ishqalanish kuchi bo`lib, uning bu xususiyatini qovushoqlik degan tushunсha orqali ifodalaniladi. Shunga asosan ideal suyuqliklarni noqovushoq (nevyazkiy), real suyuqliklarni esa qovushoq suyuqlik deyiladi.
Suyuqliklarning sirt tarangligi (kapillyarlik) deganda, suyuqlik bilan uning bug'lariaro chegara bo'limidayuzaga keladigan ortiqchaerkin energiyatushu-niladi.
Suyuqlikning yuza bo'limida joylashgan molekulalar, uning chuqurligidagi tortishish kuchlari o'zaro tenglashgan molekulalardan, faqat yuza bo'lim tagida joylashgan molekulalarning bir tomonlama tortishlariga duchor bo’lishi bilan farqlanadi. Molekulalar tortishish kuchlarining tenglashmaganligi natijasida, yuza bo’limida ortiqcha erkin energiya paydo bo'ladi. Shu holda paydo bo'lgan erkin energiya miqdori F quyidagi munosabat orqali ifodalanadi:

bu erdagi σ-suyuqliksirt taranglik koeffitsienti, S-yuza maydoni.
Demak, yuza bo'limida kelib chiqadigan ortiqcha erkin energiya yuza maydoni kattaligiga to'g'ri proportsianaldir. Sirt taranglik koeffitsienti (σ)ni suyuqlik yuza maydonini 1 sm ga kattalashtirish uchun talab etiladigan ish sifatida tasavvur etish mumkin ya’ni:

Agarda ish A ni erg larda, yuza maydoni Sni sm larda ifodalansa, у xolda sirt taranglik koeffitsienti erg*sm^-2da o'lchanadi. Ma'lumki, lerg=ldin*sm, shunga ko'ra, biz quyidagiga ega bo'lamiz:erg-sm^-2=dm-sm^-1
Suyuqlik sirt taranglik koeffitsientini sybqlik yuza bo'lim perimetrining 1 sm.ga oshirish uchun zarur kuch tarzida ham tasavur etish mumkin. Tasavvurlar-ning qanday bo'lishidan qat'iy nazar, har ikkala holda birliklari bir hil natijaga olib keladi, ya'ni erg-sm^-2=din-sm^-1
Suyuqliklarning sirt tarangligi haroratga bog'liq bo'lib, harorat oshganda kamayadi va aksincha. Bu xol suyuqlik yuza bo'limidagi bug' bosimining haroratga bog'liq ravishda o'zgarishi bilan izoxlanadi. Suyuqliklar sitr tarangligi ba'zi bir kimyoviy moddalar, masalan, bir atomli spirtlar, efir, yog' kislotalari va ularning gomologlari ta'siridan juda kamayib ketadi. Bu hil sirt tarangligi kamaytiryvchi moddalar – sirt faol moddalar deb ataladi. Qandlar sirt tarangligini o'zgartirmaydi. Mineral tuzlar esa sirt tarangligini biroz oshiradi.
Gibbs ta'kidlanganidek, yuza energiyasining hamon minimumga intilishi “erigan” sirt faol modda molekulalarining eritma yuzasiga yif’ilishiga sabab bo'ladi. Bu xildagi yuza bo'limida “erigan” modda kontsentratsiyasining suyuqlik chuqur qatlamlaridagi kontsentratsiyaga nisbatan oshish hodisasi adsorbtsiya nomi bilan yuritiladi. Erigan moddaning sirt aktivlik xusuyiyati qanchalik kuchli bo'lsa, uning yuza bo'limidagi adsorbtsiyasi ham shuncha kuchli bo'ladi. Demak, u suyuqlikning sirt tarangligini shunchalik kuchli kamaytiradi.
Adsorbtsiya vaqt talab jarayondir. Shunga ko'ra, sirt modda eritmasining yangi hosil bo'lgan yuzaga xarakterli sirt tarangligi, o'sha yuzada adsorbtsiya tamom bo'lganidan keyin qaror topadigan sirt tarangligidan hamma vaqt katta bo'ladi. Demak, bu xildagi eritmalarda, sirt tarangligining qaysi paytda o'lcha-nishiga bog’liq holda, o'lchov natijalari har xil bo'lib chiqadi. Birinchi gol uchun mos keladigan sirt taranglik dinamik sirt taranglik (σ_din) deb atalib, sirt tarkibi suyuklikning ichki qatlamlari bilan bir xil bo'lgan yuzasi xarakterlandi. Ikkinchi holga mos sirt taranglik statik sirt taranglik (σ_stat) deb atalib, adsorbtsiya tamom bo'lganidai keyingi yuzaning sirt tarangligini aks ettiradi.
Mutloq toza suyuqliklar distillingan suv, mutloq spirt, atseton vahokazolar-ning dinamik va statik sirt taranglik kattaliklari o'zaro mos keladi, chunki suyuqlik qalinligi bilan uning yuzasi bir xil tarkibga ega. Eritmada sirt faol modda bor bo'lgan sharoitda uning statik sirt tarangligi dinamik sirt tarangligidan kam bo'lib chiqadi.
Biologik suyuqliklardan eng yahshi o'rganilgani qon plazmasidir. Uning sirt tarangligi 74-77 din.sm^-1 atrofida bo'lib qo'shilgan antikyagylyantlar sitrat, oksilat va hokazolar uning sirt tarangligiga deyarli ta'sir o'tkazmaydi. Ammo eritrotsitlar-ning kam miqdordagi gemolizi plazma sirt tarangligining kamayishiga sabab bo'ladi. Masalan, gemoglobinning 0,1%li eritmasi, uning sirt tarangligini 12-14 din.sm^-1.ga kamaytiradi.
Ba'zi bir kasalliklarda qon plazmasining sirt tarangligi o'zgaradi. Uning sezilarli darajada o'zgarishi anafilaktik shokda qayd etilgan.
Qon zarbodining sirt tarangligi plazmanikidan kam bo'ladi. Uning statik sirt tarangligi faol moddalarga nisbatan ma'lum turg'unlikka ega. Agarda toza suvga oleat natriydan ozgina qo'shilsa, uning sirt tarangligi keskin kamayadi. Bordiyu, berilgan moddaning o'sha miqdorda qon zardobiga qo'shilsa, uning sirt tarangligi dastlabki bir necha minut davomida keskin kamayadiyu, keyin tezlik bilan Osha borib, o'zining dastlabki qiymatiga qaytib keladi. Ba'zi bir suyuqliklarda uchraydi-gan sirt faol moda ta'sirida kamaygan sirt tarangligini avvalgi darajagacha qayta olish qobiliyati sirt buferligi nomi bilan yuritiladi.
D.L.Rubinshteyn va Yu.L.Kuzminalar fikriga ko'ra, qon zardobining bufor-lik xossasi undagi kaltsiy ionlari bilan shartlangan. Kaltsiy ionlori sirt faol modda molekulalarini bog’langan holatga o'tkazib, sirt aktivlik xususiyatidan mahrum qilib qo'yadi.
Qon plazmasi sirt buferligining ro'yobga chiqishida, sirt faol moddalarni adsorbtsiyalaydigan plazma oqsillarining roli ham katta.
Shunday qilib, normal sharoitda qon plazmasining sirt tarangligi uning sirt buferlik xususiyati tufayli doimiy bir darajada o'tib turiladi. Ammo ba'zi bir kasalliklarda bu xususiyat namoyon bo'lmaydi. Shuniig uchun qon zardobi va boshqa suyuqliklarning sirt tarangliklarini o'rganish ilmiy va diagnostika nuqtai nazaridan katta ahamiyatga ega.