Методическое руководство для аудиторной работы студентов стоматологического факультета (стр. 2 )

2.  Каков физический смысл константы химического равновесия? От каких фак­торов она зависит?

3.  Сформулируйте общий принцип смещения равновесия (принцип Ле Шате­лье).

4.  Напишите выражение для константы химического равновесия для следую­щих обратимых процессов:

2NO2 « 2NO + O2 FeO(тв) + H2(г) « Fe(тв) + H2O (пар)

СаСО3 (тв) « СаО (тв) + СО2 С(тв) + Н2О (пар) « Н2(г)+ СО(г)

5.  В какую сторону сместится равновесие при:

-  увеличении давления;

-  увеличении объема системы;

-  повышении температуры в следующих обратимых реакциях:

2SO2 + O2 « 2SO3 DH = -196 кДж

Н2 + Br2 « 2HBr DH = -73,2 кДж

2N2 + O2 « 2N2О DН = +163 кДж

II. Лабораторная работа

«Смещение химического равновесия при изменении концентрации реагирующих веществ»

Цель работы

Определить направление смещения химического равновесия при измене­нии концентрации исходных и конечных веществ.

Сущность методики

Реакция протекает по уравнению:

FeCl3 + 3KSCN Û Fe(SCN)3 + 3 KCl

Образующийся в реакции роданид железа (III) окрашен в красный цвет, интенсивность окраски зависит от его концентрации. Смещение равновесия наблюдают по изменению интенсивности окраски раствора.

ПРИБОРЫ И РЕАКТИВЫ

Штатив с пробирками, насыщенные растворы FeCl3 и KSCN (или NH4SCN), кристаллический KCl.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

В пробирку налейте 2-3 капли FeCl3 и 1-2 капли KSCN. Полученный рас­твор разбавьте дистиллированной водой до 3/4 пробирки, перемешайте и раз­лейте в 4 пробирки. В 1-ю пробирку добавьте 3 капли раствора FeCl3 , во 2-ю - 3 капли раствора KSCN, в 3-ю - немного кристаллического KCl, а 4-ю - ос­тавьте для сравнения. Отметьте изменение интенсивности окраски раствора в каждой из 3-х пробирок по сравнению с 4-й и наблюдения запишите в таблицу.

Добавленное веще­ство	Изменение интенсив­ности окраски	Направление смещения равновесия

Обсуждение результатов

1.   В таблице отметьте направление смещения равновесия в каждом из рассмотренных слу­чаев.

2.   Напишите выражение константы равновесия для данной реакции.

3.   Объясните направление смещения равновесия в каждом случае на основа­нии:

а) изменения скорости прямой и обратной реакции;

б) постоянства величины константы равновесия;

в) принципа Ле-Шателье.

4.   Сделайте общий вывод о влиянии концентраций исходных веществ и продук­тов реакции на направление смещения равновесия.

5.   Ответьте на вопросы:

а) добавление, какого из реагирующих веществ приводит к наибольшему из­менению окраски раствора и почему?

б) изменились ли равновесные концентрации реагентов при смещении рав­новесия?

в) изменение, каких внешних условий может привести к изменению вели­чины константы равновесия в рассмотренной системе?

выполнения работы

В 3 пробирки налейте по 1 мл раствора NaCl разной концентрации, со­гласно таблице. В каждую пробирку внесите по 1 капле крови, встряхните и оставьте на 5-10 мин.

Опишите в таблице наблюдаемые различия.

№ пробирки	Растворы NaCI	Кровь	Внеш-ний эффект
Концентрация,%	Объем, мл	Вид раствора
1	0,2	1	Гипотонический	1 капля
2	0,9	1		1 капля
3	4,0	1		1 капля

Обсуждение полученных результатов

1.   Нарисуйте схему осмоса, происходящего в каждом из трех растворов.

2.   Объясните, что происходит с эритроцитом в каждом растворе.

3.   К какому случаю относится термин «лаковая кровь»?

4.   Сделайте вывод.

ТЕМА: «РАСТВОРЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ. СИЛЬНЫЕ И СЛАБЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ. ИОННОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ ВОДЫ.
ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ, рН»

ЗНАЧЕНИЕ ТЕМЫ

От присутствия электролитов в организме зависит величина осмотиче­ского давления, возникновение биопотенциалов, протекание окислительно-восстановительных реакций, кислотность физиологических жидкостей, они предохраняют организм от обезвоживания.

I.  Выполните упражнения (САРС)

1.  Для следующих электролитов: CuCl2, Ba(OH)2, KHS, H2SO3, MgOHCl напи­шите уравнения диссоциации

2.  Из приведенных кислот назовите сильные и напишите для них уравнение диссоциации:

HCN, HNO3, H2S, HNO2, HCl, H2CO3, HClO4.

3.  - Что такое константа кислотности?

-  Используя значения Ка для приведенных ниже кислот укажите, какая ки­слота диссоциирует лучше (какая кислота сильнее).

-  Напишите для нее уравнение диссоциации и выражение Ка.

- азотистая кислота и циановодородная (синильная) кислота;

- уксусная кислота и фтороводородная (плавиковая) кислота;

4.  Что такое рКа? Используя значение рКа, укажите, какая кислота сильнее:

-  уксусная кислота и хлоруксусная кислота (рКа = 2,9);

-  муравьиная кислота (рКа = 3,74) и уксусная кислота;

5.  Как влияет на диссоциацию угольной кислоты добавление:

а) HCl б) NаОН

6. Вычислите концентрацию ионов водорода в водном растворе, если концен­трация гидроксид-ионов равна:

а) 10-4 моль/л б) 3,2 ´ 10-6 моль/л.

7. Вычислите рН растворов, в которых концентрация ионов водорода равна:

а) 10-2 моль/л; б) 4,6 ´ 10-4 моль/л; в) 9,3 ´ 10-10 моль/л

Укажите характер среды.

8. Кислотность желудочного сока равна 0,047 моль/л. Рассчитайте его рН.

9. Яблочный сок имеет рН = 3,76. Вычислите концентрацию ионов водорода в нем.

10. Вычислите концентрацию ионов Н+ в плазме крови здорового человека (рН = 7,40) и больного ацидозом (рН = 7,30).

11. Рассчитайте концентрацию ионов ОН - в артериальной крови (рН = 7,36).

II Лабораторная работа.

«Водородный показатель среды, рН»

Цель работы

1. Научиться определять рН растворов индикаторным и потенциометриче­ским методами:

а) индикаторными: - с помощью растворов индикаторов;

- с помощью универсального индикатора;

б) потенциометрическим: - с помощью рН-метра (иономера).

2.Оценить возможности каждого метода.

СУЩНОСТЬ МЕТОДИКИ.

рН раствора можно измерять либо индикаторным, либо ионометрическим (потенциометрическим) методами.

Индикаторный метод основан на использовании кислотно-основных ин­дикаторов – веществ, изменяющих свою окраску в зависимости от рН раствора. Такие индикаторы – это слабые органические кислоты (или основания), у кото­рых окраска нейтральной и заряженной формы различна, а диссоциация проте­кает по уравнению:

HInd « H+ + Ind-

Нейтральная Заряженная

форма рН = рКа форма

окраска 1 переходная окраска 2

окраска

По принципу Ле Шателье, изменение концентрации ионов Н+ (изменение рН) смещает равновесие процесса диссоциации индикатора в сторону той или иной формы. Для каждого индикатора эта зависимость от рН определяется ве­личиной его константы диссоциации (Ка или рКа). При рН = рКа концентрации молекулярной и ионной формы одинаковы.

Промежуток между двумя значениями рН, в котором происходит разли­чимое глазом изменение окраски его раствора, называется интервалом пере­хода окраски индикатора.

Интервалы перехода ОКРАСКИ

КИСЛоТНО-ОСНОВНЫХ индикаторов

Индикатор	Окраска В кислой среде	Окраска В щелочной среде	Интервал перехода индикатора
Метилоранж	Красная	Желтая	3,1 - 4,4
Метилрот	Красная	Желтая	4,2 - 6,2
Лакмус	Красная	Синяя	5,0 - 8,0
Фенолфталеин	Бесцветная	Малиновая	8,3 - 10,0

С помощью данного индикатора количественно оценить величину рН можно только в его области перехода. В других случаях возможна лишь каче­ственная оценка характера среды – кислая (рН<7) или щелочная (рН>7).

Часто для приближенного определения рН используют так называемый универсальный индикатор - в виде раствора или в виде пропитанных им бума­жек. Универсальный индикатор представляет собой смесь нескольких про­стых индикаторов (состав приводится в справочниках и некоторых учебниках), подобранных так, чтобы окраска ее изменилась в широком интервале значения рН (например, от 1 до 10). С помощью универсального индикатора можно оп­ределить рН с точностью до одной единицы рН.. Особенно удобной в практике является универсальная индикаторная бумага, к которой прилагается цветная шкала, показывающая, какие окраски соответствуют различным значениям рН.. Наиболее точно рН можно определить с помощью потенциометрического ме­тода (до 0,01 ед. рН).

ОБОРУДОВАНИЕ И РЕАКТИВЫ

Штатив с пробирками, растворы индикаторов: метиловый оранжевый, лакмус, фенолфталеин, универсальная индикаторная бумага, иономер, стан­дартные растворы с известным значением рН (рН = 2, 4, 6, 9, 12), биологиче­ские жидкости: желудочный сок, желчь в склянках с пипеткой.

Опыт 1. Исследование зависимости окраски кислотно-основных индика­торов от рН растворов

Из имеющихся растворов с известными значениями рН необходимо вы­брать для каждого индикатора три раствора так, чтобы рН двух из них соответ­ствовал значениям до и после интервала перехода окраски индикатора, а рН третьего должен лежать в пределах этого интервала.

Налейте в 3 пробирки по 1 мл раствора и добавьте по 1-2 капли индика­тора, окраску растворов запишите в таблицу.

Сделайте вывод о том, какие значения рН можно достаточно точно опре­делить с помощью растворов: индикаторов.

Индикатор	№ раствора	рН	Окраска рас­твора
Метиловый оранжевый	1
2
3
Лакмус	1
2
3
Фенолфталеин	1
2
3

Опыт 2. Определение рН биологических жидкостей с помощью универ­сального индикатора.

С помощью пипетки нанесите каплю исследуемой жидкости на полоску уни­версальной индикаторной бумаги.

Сравните окраску влажного участка бумаги с колориметрической шкалой рН.

Определите рН исследуемого раствора и запишите его значение.

Рассчитайте концентрацию ионов Н+ в литре каждой из биологических жид­костей (желудочный сок, желчь, слюна).

Опыт 3. Определение рН биологических жидкостей с помощью рН-метра

Перед началом работы убедитесь, что электроды погружены в стаканчик с водой примерно на 1,5 см.

-  включите прибор в сеть, загорается индикаторная лампочка;

-  установите переключатель «род работы» в положение «рН», а переключа­тель «размах» в положение 15;

-  дайте прибору прогреться 15 минут.

-  исследуемый раствор налейте в чистый стаканчик;

-  замените стаканчик с водой на стаканчик с исследуемым раствором, соблю­дая ту же глубину погружения электродов;

-  после остановки стрелки прибора определите значение рН по нижней шкале с точностью до 0,1 единицы рН.

Для более точного определения рН

- необходимо установить переключатель «размах» в положение «3», а переклю­чатель «диапазон измерений» в положение, соответствующее из­меренному значению рН (например, измеренное значение рН = 5,2, пере­ключатель «диапазон измерений» устанавливается в положение 4¸9);

- после установления стрелки по верхней шкале в соответствии с выбранным диапазоном измерений определите точное значение рН с точностью до 0,01 единицы рН..

ВЫВОДЫ ПО ОПЫТАМ 2 И 3.

1.  Сделайте вывод о характере среды в каждой жидкости.

2.  Какова точность каждого метода?

3.  Объясните, в чем преимущества применения

-  универсального индикатора перед растворами индикаторов;

-  рН-метра.

ТЕМА: «БУФЕРНЫЕ РАСТВОРЫ».

ЗНАЧЕНИЕ ТЕМЫ:

Буферные системы в организме поддерживают кислотно-основное равно­весие, то есть постоянное соотношение концентраций Н+-ионов и ОН-ионов, от которого зависит протекание ферментативных биохимических реакций.

I.  Выполните упражнения (САРС)

1.  В воду пробулькивали газообразный SО2. Какое вещество надо добавить к образовавшемуся водному раствору, чтобы получить буферный раствор? Напишите его состав и механизм буферного действия.

2.  Вычислите рН ацетатной буферной системы, полученной смешением 200 мл раствора ацетата натрия с молярной концентрацией 0,4 моль/л и 500 мл ук­сусной кислоты с концентрацией 0,1 моль/л. Какая буферная емкость: ки­слотная или основная выше в этом растворе?

3.  Аммиачный буферный раствор получен смешиванием 500 мл 0,2 М рас­твора NH4ОН и 200 мл 0,4 М раствора NH4Cl.

-  Какая среда в этом растворе: кислая или щелочная?

-  Рассчитайте значение рН.

-  Какая буферная емкость выше – кислотная или основная?

4.  Угольная кислота существует только в растворе за счет растворения углеки­слого газа. Ее концентрацию можно выразить через парциальное давление углекислого газа (рСО2) и коэффициент растворимости СО2 в жидких средах (S).

[H2CO3] = pCO2 ´ S

Тогда формула для расчета значения рН гидрокарбонатной системы имеет вид:

рН = рКа + lg или рН = 6,1 + lg

Рассчитайте рН гидрокарбонатной буферной системы, если рСО2 = 40 мм. рт. ст, S = 0,03, а концентрация гидрокарбонат-иона равна 2,4´10-2 моль/л.

5.  В водных растворах a-аминокислоты, в зависимости от рН среды, сущест­вуют в виде: катиона, нейтральной биполярной молекулы и аниона. На при­мере аминокислоты глицин (Н2N-СН2-СООН) составьте кислотную и основ­ную буферные системы и запишите механизм их буферного действия.

6.  Рассчитайте величину кислотной буферной емкости, если при добавлении

4 мл 0,5 н раствора Н2SО4 к 50 мл буферного раствора, его рН изменился от

4,2 до 3,5.

II.  Лабораторная работа.

«Приготовление буферных растворов, исследование их свойств и опреде­ление буферной емкости»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1.  Приготовить буферные растворы с определенным значением рН и изу­чить их свойства.

2.  Рассчитать значение рН приготовленных буферных растворов и сравнить полученные значения с экспериментальными.

3.  Определить буферную емкость по кислоте приготовленных буферных систем.

ПРИБОТЫ И РЕАКТИВЫ

рН-метр, стаканчики для измерения рН – 2 шт., бюретки, пипетки, ци­линдр на 25 мл, колбы для приготовления и разбавления растворов. Исходные растворы:

уксусная кислота, С = 0,2 моль/л

натрий ацетат, С = 0,2 моль/л

соляная кислота, С = 0,1 моль/л

Опыт 1. Приготовление буферного раствора. Изучение влияния раз­бавления на его свойства.

1. Приготовьте три ацетатных буферных раствора объемом по 40 мл с со­отношением:

Раствор	CH3COOH	CH3CONa	Vк, мл	Vc, мл
1	1	3
2	1	1
3	3	1

Эти растворы в дальнейшем считайте концентрированными.