Министерство образования и науки РФ
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого
Институт сельского хозяйства и природных ресурсов
__________________________________________________________
Кафедра химии и экологии
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСМОТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ
КЛЕТОЧНОГО СОКА МЕТОДОМ РЕФРАКТОМЕТРИИ
Методические указания к лабораторной работе
По дисциплине физическая и коллоидная химия
для специальности 060501.65 «Фармация»
Великий Новгород
2011
СОДЕРЖАНИЕ
1 Цель работы……………………………………………………………………..3
2 Основные теоретические положения………………………………………….3
2. 1 Осмотическое давление…………………………………………………3
2.2 Рефрактометрический метод……………………………………………4
3 Требования техники безопасности…………………………………………….4
4 Экспериментальная часть………………………………………………………4
4.1 Порядок работы на рефрактометре………………………………………4
4.2 Ход работы…………………………………………………………………5
5 Требования к содержанию отчета……………………………………………..6
6 Примерные контрольные вопросы и задания………………………………..7
1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1. Определить концентрацию клеточного сока и его осмотическое давление.
2ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
2.1 Осмотическое давление
Осмос – явление проникновения молекул растворителя через полупроницаемую перегородку – мембрану. Молекулы растворителя движутся из чистого растворителя в раствор или из разбавленного раствора в концентрированный. Движущей силой процесса является разность концентраций растворителя в в растворе и индивидуальном чистом веществе.
Количественной характеристикой процесса является осмотическое давление. Осмотическое давление численно равно тому давлению, которое необходимо приложить со стороны раствора (или более концентрированного раствора), чтобы осмос прекратился.
Клетка – коллоидная осмотическая система.
Клеточный сок – водный раствор различных органических и неорганических веществ. Его осмотическое давление (осмотический потенциал) зависит от концентрации и степени диссоциации этих веществ. Осмотическое давление клеточного сока определяет способность клетки "насасывать" воду из внешнего раствора.
Метод определения осмотического давления основан на подборе такого наружного раствора, который является изотоническим, т. е. имеет осмотическое давление, равное осмотическому давлению клеточного сока.
Сосущая сила (S) выражает способность растительной ткани поглощать воду. С помощью этого показателя определяют, в каких условиях водоснабжения находится растение, т. е. определяют время полива. Сосущая сила меняется и зависит от осмотического давления в клетке.
p = i·СМ·R T
СМ – молярная концентрация, моль/л;
i – изотонический коэффициент (коэффициент Вант-Гоффа);
R – универсальная газовая постоянная, R=8,314 Дж/(моль·К);
T – температура, К.
Изотонический коэффициент показывает, во сколько раз концентрация частиц в растворе превышает концентрацию растворенного вещества, иными словами, сколько частиц образуется из одной формульной единицы растворенного вещества. Для неэлектролитов изотонический коэффициент
i = 1. Для электролитов i > 1.
Если осмотическое давление наружного раствора больше сосущей силы ткани, то раствор отнимает воду из клеток, их объем уменьшается, концентрация наружного раствора также уменьшается.
Если осмотическое давление наружного раствора меньше сосущей силы ткани, то клетка "насасывает" воду из раствора, увеличивается в объеме, концентрация раствора также увеличивается.
2.2 Рефрактометрический метод
Метод позволяет быстро и точно определить концентрацию клеточного сока и наружного раствора.
Метод основан на определении показателя преломления n, величина которого зависит от концентрации раствора.
Рефрактометр R-3 имеет две шкалы. По одной шкале (n) можно определить показатель преломления жидкости, по второй шкале (C%) можно определить массовую концентрацию водного раствора сахарозы.
3 ТРЕБОВАНИЯ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
Соблюдайте общие требования техники безопасности при работе в химической лаборатории.
Аккуратно работайте на рефрактометре.
4ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
4.1 Порядок работы на рефрактометре
1. С помощью зеркала рефрактометра добиваются хорошего освещения шкалы.
2. На нижнюю полупризму наносят пипеткой 2-3 капли исследуемого раствора и прижимают полупризмы друг к другу.
3. Глядя в окуляр и вращая винт с левой стороны, находят положение, при котором линия раздела проходит через точку пересечения линий в квадратном окне.
4. Поворотом правого винта добиваются более четкой линии раздела.
5. На шкале n отсчитывают величину показателя преломления с точностью до четвертого знака после запятой.
6. На шкале С% отсчитывают величину процентной концентрации сахарозы с точностью до второго знака.
7. После каждого определения призму протереть сначала влажной, а затем сухой фильтровальной бумагой, чтобы смыть предыдущий раствор.
8. Прибор имеет высокую чувствительность. Работайте аккуратно, используйте чистые пипетки, начинайте измерение с меньших концентраций.
ВНИМАНИЕ! Призма рефрактометра изготовлена из мягкого материала, нельзя прикасаться к поверхности пипеткой или другими твердыми предметами.
4.2 Ход работы
Пронумеруйте 10 пробирок. Пять пробирок используйте для приготовления растворов сахарозы с концентрациями С2, равными 0,1 М; 0,2 М; 0,3 М; 0,4 М; 0,5 М. Объем каждого раствора V2 = 10 мл. Объем исходного раствора V1 определите по формуле: концентрация исходного раствора С1 = 1 моль/л.
V1 С1= V2 С2 ;
V1= V2 С2/ С1.
Концентрация исходного раствора С1 = 1 моль/л.
Налейте в пробирки рассчитанное количество 1 М раствора сахарозы, доведите объем до 10 мл с помощью пипетки или шприца.
В пять других пробирок поместите по 8 – 10 дисков, выбитых сверлом из листовой пластинки (без крупных жилок).
Налейте по 2 мл ранее приготовленных растворов. Диски погружают в раствор с помощью стеклянной палочки. Пробы оставляют в растворе на 30 – 40 минут, периодически встряхивая пробирки.
Измерьте показатель преломления n и С% сначала исходных растворов, а затем опытных (с растительным материалом).
Результаты измерений занесите в таблицу.
Таблица – Показатели преломления и концентрации наружных растворов и клеточного сока
№ про- бир- ки | С2, моль/л | V1, мл | V Н2О, мл | n исх р-ра | С% исх р-ра | n опыт. р-ра | С% опыт. р-ра | ± Dn/ ± DС |
1 2 3 4 5 | 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 |
Рассчитайте осмотическое давление p для раствора, в котором изменение показателя преломления Dn минимально.
Массовую долю сахарозы пересчитайте в молярную концентрацию, выраженную в моль/м3. Плотность раствора сахарозы примите равной 1 г/мл или 1000 г/л. Только в этом случае осмотическое давление будет рассчитано в Па.
Выводы: Приведите значение осмотического давления клеточного сока. Укажите номера пробирок и концентрации гипертонических растворов, при которых раствор «отнимает» воду от клеток и концентрации гипотонических растворов, из которых клетка «насасывает» воду.
5 ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ ОТЧЕТА
1. цель работы;
2. расчеты по приготовлению растворов заданной концентрации;
3. таблицу экспериментальных результатов;
4. расчет осмотического давления раствора изотонического по отношению к клеточному соку;
5. выводы.
6 ПРИМЕРНЫЕ КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
1. Какое явление называют осмосом?
2. В чем заключается закон Вант-Гоффа? К каким растворам применим этот закон.
3. Биологическое значение осмотического давления.
4. Гипертонические, гипотонические, изотонические растворы.
5. Вычислите осмотическое давление, обусловленное растворением 200 мг белка (М=12400 г/моль) в таком количестве воды, чтобы общий объем достиг 10 см3,если мембрана пропускает молекулы воды, но не пропускает молекулы белка. Температура раствора 250С.
6. В 0,5л раствора содержится 5∙1022 молекул растворенного неэлектролита. Вычислите осмотическое давление раствора при 298К.
7. Исходя из допущения, что подъем воды вверх по стеблям растений происходит только за счет осмоса, рассчитайте, какую молярную концентрацию должен иметь раствор в корневой системе, чтобы жидкость поднялась до верхушки 15-метрового дерева при температуре 27°С?
8. Не вычисляя осмотического давления, определите, какой раствор при одной и той же температуре обладает большим осмотическим давлением: содержащий в 1 л бензола 5г нафталина С10Н8 или 5г антрацена С14Н10?
