Методичка. Руководство к практическим занятиям по общей химии для студентов медицинского факультета
 Скачать 1.63 Mb.
| Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей |
РАБОТА 5ОСМОС Явление осмоса и осмотическое давление играют исключительно важную роль в процессах регуляции биологических систем. Осмотическое давление – один из факторов, регулирующих состав крови и других жидкостей в организме. Осмос – диффузия растворителя через полупроницаемую перегородку (мембрану) из растворителя в раствор или из раствора с меньшим осмотическим давлением в раствор с большим осмотическим давлением. Осмотическим давлением называют силу, приходящуюся на единицу площади, под действием которой осуществляется этот перенос растворителя. Для разбавленных растворов неэлектролитов осмотическое давление связано с концентрацией согласно закону Вант-Гоффа:  (5.1),где С – молярная концентрация раствора, моль/л, Т – температура, К, R – универсальная газовая постоянная, равная 8,31  . При подстановке величин концентрации и R в указанных единицах осмотическое давление получают в кПа.Для разбавленных растворов электролитов в выражение для осмотического давления включается изотонический коэффициент i:  (5.2).Изотонический коэффициент показывает, во сколько раз увеличивается число частиц растворенного вещества в результате диссоциации. Для растворов электролитов i>1. Определяя в эксперименте осмотическое давление растворов электролитов, можно найти степень диссоциации  (5.3)В случае сильных электролитов эта величина является кажущейся степенью диссоциации. В настоящее время установлено, что сильные электролиты в растворах диссоциируют практически нацело. Однако в эксперименте, в частности при измерении осмотического давления, вычисленное значение оказывается меньше 1 (100 %), что объясняется наличием взаимодействий ионов между собой и с молекулами растворителя. Растворы, у которых осмотическое давление одинаково, называются изотоническими. При их контакте через полупроницаемую мембрану осуществляется равновесный обмен молекулами растворителя. Если в контакте находятся два раствора с разным осмотическим давление, то раствор с большим осмотическим давлением называется гипертоническим, соответственно раствор с меньшим осмотическим давлением называется гипотоническим. Растворитель из гипотонического раствора диффундирует через мембрану в гипертонический раствор, стремясь выровнять осмотическое давление. Система, отделенная от окружающей среды мембраной с избирательной проницаемостью, называется осмотической ячейкой. Все клетки живых организмов являются осмотическими ячейками, которые способны всасывать растворитель из окружающей среды или отдавать его в зависимости от концентраций растворов, разделенных мембраной. При помещении клетки в гипотонический раствор вода проникает из окружающей среды в клетку, происходит набухание с появлением напряженного состояния клетки, называемого тургор. В растительном мире тургор помогает растению сохранять вертикальное положение и определенную форму. Если разница в концентрациях и соответственно осмотическом давлении наружного и внутреннего растворов достаточно велика, а прочность оболочки невелика, то осмос приводит к разрушению клеточной мембраны и лизису клетки. Если речь идет конкретно об эритроцитах, то такое разрушение клеточной мембраны с выделением гемоглобина в плазму называется гемолизом. При помещении клетки в гипертонический раствор вода диффундирует из клетки, и происходит сжатие и сморщивание оболочки клетки, называемое плазмолизом. Гипертонические растворы способствуют плазмолизу микроорганизмов, что используется при консервировании овощей и фруктов, когда их помещают в концентрированные растворы соли или сахара. Особенностью высших животных и человека является постоянство осмотического давления во многих физиологических системах и, прежде всего, в системе кровообращения. Постоянство осмотического давления называется изоосмией. Осмотическое давление в организм человека довольно постоянно и составляет 740-780 кПа. В медицинской и фармацевтической практике изотоническими (физиологическими) растворами называют растворы, характеризующиеся таким же осмотическим давлением, как и плазма крови. Такими растворами являются 0,9%-ный раствор NaCl и 5%-ный раствор глюкозы. В клинической практике при исследовании сыворотки крови и мочи для учета их осмотических свойств используют осмолярность (осмолярную концентрацию) или осмоляльность (осмоляльную концентрацию). Осмолярная концентрация (осмолярность) – суммарное молярное количество всех кинетически активных, т.е. способных к самостоятельному движению, частиц, содержащихся в 1 литре раствора, независимо от их формы, размера и природы. Осмолярность раствора связана с его молярной концентрацией соотношением Сосм.= iС. Ее выражают в миллиосмолях в литре раствора (мОсм/л). Осмоляльная концентрация (осмоляльность) характеризует содержание кинетически подвижных частиц в миллиосмолях в 1 кг растворителя (мОсм/кг). Биологические среды – разбавленные растворы, поэтому разница между их осмолярностью и осмоляльностью незначительна. Цель работы. Наблюдать явление осмоса на границе двух растворов, установить изотонические концентрации растворов электролитов. Реактивы.
Оборудование и посуда.
Выполнение опыта
K4[Fe(CN)6] + CuSO4 = CuK2[Fe(CN)6]↓ + K2SO4 Нерастворимое соединение CuK2[Fe(CN)6] образует на поверхности капли полупроницаемую пленку. Так как раствор CuSO4 обладает большим осмотическим давлением, то пленка CuK2[Fe(CN)6] пропускает внутрь капли воду из окружающего разбавленного раствора. При этом капля, раздуваясь, как бы “лопается”, разрывая перепонку.
При концентрациях CuSO4 меньших, чем изотонические, вода из капли будет переходить в окружающий раствор. Таблица
По результатам наблюдений устанавливают концентрацию раствора CuSO4, изотоничного 2%-ному раствору K4[Fe(CN)6]. Контрольные вопросы и задания.
РАБОТА 6 ИЗМЕРЕНИЕ рН РАСТВОРОВ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ. ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОЕ ТИТРОВАНИЕ Водородным показателем (рН) называется число, определяемое следующим образом  (6.1),где а (Н+) – активность ионов водорода, моль/л. В разбавленных растворах активность можно считать равной концентрации, и тогда водородный показатель определяется как  (6.2),где [Н+] – концентрация ионов водорода в растворе, моль/л. Например, если концентрация ионов водорода [Н+]= 0,0001 моль/л, то рН = –lg0,0001 = –lg10–4 = 4. Наоборот, если рН = 6,4, тогда [Н+]= 10–6,4= 3,98∙10–7 моль/л. Вода является слабым электролитом, т.е. незначительно диссоциирует на ионы по уравнению 2Н2О ОН– + Н3О+или упрощенно Н2О ОН– + Н+ Диссоциация воды называется автопротолизом. Константа равновесия, характеризующая равновесие, называется константой автопротолиза:  (6.3).Экспериментально установлено, что при температуре 25ºС (298К) константа автопротолиза воды равна 1,8∙10–16 моль/л. При такой малой величине Ка(Н2О) активности ионов водорода и гидроксид-ионов можно считать равными концентрациям, а концентрацию недиссоциированной воды постоянной и равной 55,56 моль/л ([Н2О]= n(Н2О)/V(Н2О) моль/л или 1000 г/18 г/моль = 55, 56 моль/л). Отсюда [Н+]∙[OH–] = Kа(Н2О) ∙ [Н2О] = 1,8∙10–16∙ 55,56 =10–14. Произведение Кw = [Н+]∙[OH–] называется ионным произведением воды. При 25ºС (298К)  (6.4).В нейтральном растворе концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов равны и [Н+] = [OH–] = 10–7 моль/л. В таком растворе рН = – lg [Н+] = – lg10–7 = 7. В растворе, где концентрация ионов водорода выше, чем концентрация гидроксид-ионов [Н+] > [OH–], и [Н+] > 10–7 моль/л, т.е. в кислой среде pH < 7. Соответственно в щелочной среде pH > 7 . Измерение рН Одним из наиболее часто применяемых методов определения рН растворов является потенциометрический метод. Он основан на измерении электродвижущей силы (ЭДС) гальванического элемента. В таком гальваническом элементе имеются два электрода, погруженные в анализируемый раствор. Потенциал одного из электродов зависит от концентрации, а точнее от активности ионов водорода в растворе. Этот электрод называется измерительным или индикаторным. Потенциал второго электрода постоянен и не зависит от концентрации ионов водорода, он называется электродом сравнения. ЭДС гальванического элемента равна разности потенциалов двух электродов и соответственно она связана с концентрацией определяемых ионов, и эту ЭДС можно измерить. В качестве измерительного электрода для определения рН наиболее широкое применение нашел стеклянный электрод. В качестве электрода сравнения чаще всего используется хлорсеребряный электрод. Потенциометр измеряет значение ЭДС этого гальванического элемента. Потенциометрический метод широко используется в биологии и медицине для измерения рН биологических жидкостей (желудочного сока, мочи, крови, кровезаменителей и др.). Кроме того, можно измерять рН при проведении реакции нейтрализации по мере добавления кислоты к щелочи или наоборот. Этот метод называется потенциометрическим титрованием. При нейтрализации кислоты щелочью при добавлении первых порций раствора титранта рН изменяется мало, но вблизи точки эквивалентности рН повышается резко от незначительного прибавления раствора щелочи. После точки эквивалентности рН меняется опять незначительно. Результаты титрования представляют графически в виде кривой потенциометрического титрования (рис. 6.1). На оси абсцисс откладывают число миллилитров раствора щелочи в последовательные моменты титрования, а на оси ординат – соответствующую величину рН (или ЭДС). Для нахождения точки эквивалентности продолжают линейные участки кривой титрования, как показано на рис.6.1. Затем проводят прямую через участок резкого увеличения рН. Полученный отрезок АВ делят пополам, опускают перпендикуляр на ось абцисс (см. рис.). Находят объем титранта в точке эквивалентности.  Рис. 6.1. Кривая потенциометрического титрования Расчет концентрации кислоты по результатам титрования производят по закону эквивалентов (см. работу 1):  .Преимущества потенциометрического метода определения рН и потенциометрического титрования заключаются в следующем. Во-первых, рН определяется более точно, чем с помощью индикаторов. Во-вторых, можно определять рН и проводить титрование в окрашенных и мутных средах. В-третьих, точка эквивалентности при потенциометрическом титровании определяется по кривой титрования более точно, чем по изменению окраски индикатора, в этом случае исключен субъективный фактор оценки цвета раствора. Цель работы.
Реактивы.
Один из последних растворов – стандартный, т.е. точно известной концентрации. Концентрацию другого необходимо установить. Оборудование и посуда.
Подготовка прибора ЭВ-74 к работе (Иономер ЭВ-74)
После настройки прибора по двум буферным растворам измеряют рН третьего стандартного буферного раствора с рН=6,86. Если измеренное значение совпадает со стандартом, значит прибор настроен правильно.
Опыт №1. Измерение рН исследуемых растворов (кислоты и щелочи)
Опыт №2. Потенциометрическое титрование
Таблица Результаты потенциометрического титрования
Обработка результатов. По данным таблицы на миллиметровой бумаге строят кривую потенциометрического титрования. Определяют по ней точку эквивалентности и рассчитывают концентрацию анализируемого раствора. Контрольные вопросы.
 Рис. 6.2. Вид преобразователя спереди: 1 – шкала прибора прибор; 2 – кнопки выбора рода работы; 3 – выключатель сети; 4 – индикация включения; 5 – кнопки выбора диапазона измерения; 6 – ручки оперативного управления прибором; 7 – оси переменных резисторов заводской настройки регулировки прибора; 8 – корректор нуля; 9 – лицевая панель  перейти в каталог файлов | Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей |