- •Методическая разработка
- •I курса медико-диагностического факультета в I семестре
- •Запись экспериментальных данных
- •Запись экспериментальных данных
- •Масса воды m2
- •6.1 Коллигативные свойства растворов электролитов и неэлектролитов
- •6.2 Понятие о гипо-, гипер- и изотонических растворах. Их применение в медицине
Запись экспериментальных данных
Масса глюкозы в растворе m1
Масса воды (растворителя) m2
Температура замерзания воды, оС t1 (t1 = 0oC)
Температура замерзания раствора, оС t2
Понижение температуры замерзания Δ t = t1 – t2
Используя математическое выражение криоскопического закона Рауля:
, (1)
рассчитайте молярную массу глюкозы. Криоскопическая константа воды К = 1,86. Зная, что истинное значение молярной массы глюкозы 180 г/моль, рассчитайте абсолютную и относительную ошибки определения по уравнениям:
Д = Мэкс. – Мист (2)
(3)
где Д – абсолютная ошибка
Д0 – относительная ошибка
Мэкс. и Мист. – соответственно, экспериментальное и истинное значение молярной массы глюкозы.
Лабораторная работа № 2
Определение изотонического коэффициента и кажущейся
степени диссоциации хлорида натрия криоскопическим методом
Методика проведения опыта: Соберите криоскоп, описание которого приведено выше. В химический стакан налейте 25 мл гипертонического раствора хлорида натрия с известной массовой долей (плотность раствора принять равной 1 г/мл) и опустите стакан в кристаллизатор с охлаждающей смесью. Определите температуру замерзания раствора по появлению первых кристаллов льда в исследуемом растворе.
Запись экспериментальных данных
Масса хлорида натрия m1
Масса воды m2
Температура замерзания воды, оС t1 = 0оС
Температура замерзания раствора, t2
Понижение температуры раствора, оС Δ t = t1 – t2
Определите изотонический коэффициент Вант-Гоффа по уравнению (4):
(4)
Δ tтеор. рассчитывается по уравнению (5):
(5)
Рассчитайте кажущуюся степень диссоциации хлорида натрия по уравнению (6):
(6)
где n – число частиц, на которое распадается электролит (для NaCl n = 2).
Чему равна истинная степень диссоциации хлорида натрия? Объясните, почему кажущаяся степень диссоциации значительно меньше истинной?
5. ХОД ЗАНЯТИЯ:
Коллигативными (общими) называются свойства растворов, зависящие только от их концентрации, точнее от соотношения числа частиц растворителя и растворенного вещества. Коллигативные свойства не зависят от природы веществ.
Важнейшими коллигативными свойствами растворов являются:
1) понижение давления пара над раствором;
2) повышение температуры кипения раствора;
3) понижение температуры замерзания раствора;
4) осмос и осмотическое давление.
Первый закон Рауля: давление пара над раствором нелетучего вещества меньше давления пара над чистым растворителем. Это явление объясняется тем, что нелетучее растворенное вещество связывает часть молекул растворителя в виде сольватов (гидратов), тормозя процесс испарения.
Математическое описание первого закона Рауля для бинарной системы зависит от того электролитом или неэлектролитом является растворенное вещество:
а) для неэлектролитов
б) для электролитов
где i – изотонический коэффициент (коэффициент Вант-Гоффа), характеризующий диссоциацию электролита на ионы.
P – давление пара над раствором нелетучего вещества,
ν (в-во) – химическое количество растворенного вещества, моль.
ν (р-ль) – химическое количество растворителя, моль.
Р0–Р – относительное понижение давления пара над раствором.
Эбулиоскопический закон Рауля: раствор нелетучего вещества кипит при более высокой температуре, чем чистый растворитель. Температура кипения (Ткип) – это температура, при которой давление пара над жидкостью равно атмосферному давлению Математическое описание эбулиоскопического закона:
а) для неэлектролитов: DТкип = Е·Cm,
Сm=
б) для электролитов: DТкип = i·Е·Cm
где i — изотонический коэффициент (коэффициент Вант-Гоффа), характеризующий диссоциацию электролита на ионы
DТкип = Tкип(р-р) – Tкип(р-ль)
Сm – моляльная концентрация раствора, моль/кг
Е – эбулиоскопическая константа растворителя Е (Н2О) = 0,52.
Криоскопический закон Рауля: раствор нелетучего вещества замерзает при более низкой температуре, чем чистый растворитель. Температура замерзания (Тзам) – это температура, при которой давление пара над жидкостью равно давлению над твердым растворителем.
Математическое описание криоскопического закона:
а) для неэлектролитов: DТзам = К·Cm,
б) для электролитов: DТзам = i·К·Cm,
где DТзам = Tзам(р-ль) – Tзам(р-р). Для плазмы крови человека DТзам = 0,56º, а для плазмы животных DТзам = 0,58º.
К – криоскопическая константа растворителя;
Сm – моляльная концентрация раствора, моль/кг
i – изотонический коэффициент (коэффициент Вант-Гоффа), характеризующий диссоциацию электролита на ионы
Эбулиоскопия и криоскопия – это методы, позволяющие экспериментально определить молярные массы растворенных веществ, а также некоторые другие характеристики растворов. Определение молярной массы лекарственных препаратов криоскопическим методом широко применяется в фармакопейных анализах.
Осмос — это односторонняя диффузия растворителя через полупроницаемую мембрану из растворителя в раствор или из разбавленного раствора в более концентрированный. Движущей силой осмоса является стремление к выравниванию концентрации растворенного вещества по обе стороны мембраны. Процесс протекает самопроизвольно и сопровождается увеличением энтропии. Пределом его протекания является состояние равновесия.
Давление, которое оказывает растворитель на мембрану, называется осмотическим давлением (росм). Осмотическое давление описывается уравнением Вант-Гоффа:
а) для неэлектролитов: росм = См·R·T
б) для электролитов: росм = i·См·R·T,
где R — универсальная газовая постоянная, равная 8,13 Дж/моль·K,
T — абсолютная температура, К.
СМ — молярная концентрация раствора, моль/л
i — изотонический коэффициент (коэффициент Вант-Гоффа), характеризующий диссоциацию электролита на ионы
Давление плазмы в норме составляет 740–780 кПа (370C).
В медицинской практике используют растворы, изоосмотичные с кровью (физиологические растворы). Например, NaCl (0,9%), глюкоза (4,5%). Введение физиологических растворов в кровь, спинномозговую жидкость и другие биологические жидкости человека не вызывает осмотического конфликта При введении гипотонического раствора (росм < 740 кПа) в кровяное русло наблюдается набухание эритроцитов вплоть до разрыва клеточной оболочки (гемолиз). Начальная стадия гемолиза наблюдается при падении осмотического давления до 360 – 400 кПа, а полный гемолиз происходит при понижении давления до 260 – 300 кПа.
Плазмолиз (сморщивание эритроцитов) имеет место при введении в кровяное русло гипертонического раствора (росм > 780 кПа).
Применение гипертонических растворов в медицине
а) 10 %-ный раствор NaCl используется для лечения гнойных ран;
б) 25 %-ный раствор MgSO4 применяется как гипотензивное средство;
в) различные гипертонические растворы используются для лечения глаукомы.
Важной характеристикой растворов, применяемых для внутривенных инъекций, является их осмолярность и осмоляльность. Они характеризуют содержание частиц, не способных диффундировать через клеточную мембрану.
6. вопросы ДЛЯ САМОконтроля знаний: