- •С.А. Сергеева, в.Е. Рябинин Практикум по химии
- •Рекомендовано
- •Оглавление
- •Введение
- •Общие вопросы выполнения лабораторных работ
- •1.1. Правила работы в химической лаборатории
- •Правила оказания первой помощи пострадавшим в химической лаборатории
- •1.3. Правила ведения лабораторного журнала
- •Тема: Растворы. Способы выражения концентрации растворов. Основы титриметрического анализа. Метод нейтрализации
- •1.Основные правила техники безопасности при работе в химической лаборатории и правила ведения лабораторного журнала.
- •2.Растворы (определение, классификация).
- •3.Титриметрический метод анализа (понятие и виды).
- •4. Метод кислотно-основного титрования (определение, основное уравнение).
- •1. Практическая часть
- •1.3. Контрольные вопросы и задачи
- •2. Экспериментальная часть
- •Экспериментальные данные и результаты измерений
- •Экспериментальные данные и результаты измерений
- •I. Информационный раздел
- •Концентрация кодеина и морфина в моче у 3-х испытуемых
- •II. Аналитический раздел
- •Тема: Коллигативные свойства растворов неэлектролитов и электролитов
- •1. Вода как универсальный биологический растворитель.
- •2. Коллигативные свойства растворов (определение, виды).
- •1. Практическая часть
- •Суточный баланс воды в организме взрослого человека
- •Состав растворов Рингера –Локка и Тироде для теплокровных животных
- •II. Давление пара разбавленных растворов. Закон Рауля
- •2.1.Давление насыщенного пара растворителя
- •1.3. Контрольные задачи
- •2. Экспериментальная часть
- •Криоскопическим методом
- •Экспериментальные данные и результаты измерений
- •4. Вопросы по теме для самостоятельного изучения их студентами.
- •Тема: Протолитические равновесия и процессы. Водородный показатель. Гидролиз
- •1. Электролиты сильные и слабые.
- •3.Гидролиз (определение, причина и следствие, смещение равновесия гидролиза).
- •1. Практическая часть
- •1.3. Контрольные вопросы
- •2. Экспериментальная часть
- •Реакция среды при гидролизе солей
- •4. Вопросы по теме для самостоятельного изучения их студентами.
- •Тема: Буферные системы, классификация и механизм действия
- •1. Практическая часть
- •2. Экспериментальная часть
- •Ацетатного буферного раствора по кислоте и щелочи
- •Экспериментальные данные и результаты измерений
- •4. Вопросы по теме для самостоятельного изучения их студентами.
- •5. Практические навыки, которыми должен овладеть студент по теме занятия.
- •Десятичные приставки к названиям единиц
- •Содержание газов в артериальной и венозной крови, л/1 л крови
- •Парциальное давление и напряжение газов, кПа (мм рт. Ст.)
- •Проверка ёмкости мерной посуды
- •Формулы перехода от одних выражений концентраций растворов к другим
- •Константы некоторых жидкостей, применяемых в качестве растворителей
- •Ионное произведение воды при температуре от до:
- •Константы диссоциации некоторых слабых электролитов в водных растворах при
- •Характеристика важнейших индикаторов
- •Средние значения водородного показателя (рН) биологических жидкостей
- •Расчет в растворах кислот и оснований
- •Состав смешанной слюны человека
- •Список литературы Основная литература
- •Дополнительная литература
II. Давление пара разбавленных растворов. Закон Рауля
2.1.Давление насыщенного пара растворителя
Давление пара над раствором нелетучего вещества в каком-либо растворителе всегда ниже, чем над чистым растворителем при одной и той же температуре. Согласно закону Рауля (I закон), относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над идеальным раствором нелетучего вещества равно молярной доле растворенного вещества:
,где
-давление пара над чистым растворителем, Па;- давление пара растворителя над раствором нелетучего вещества, Па; //– абсолютное понижение давления пара над раствором, Па. Величина- относительное понижение давления пара над раствором.
- молярная доля растворенного вещества (Х), которая определяется по формуле:, где- число молей растворенного вещества;- число молей растворителя. Величина– мольная доля растворенного вещества.
Число молей растворенного вещества и растворителя можно находить по формулам: или.
Отсюда можно найти:и
Таким образом, относительное понижение давления пара растворителя над раствором (или депрессия раствора) зависит только от концентрации раствора, но не зависит от температуры. Для разбавленных растворов по сравнениюмало и поэтому его величиной в знаменателе уравнения:можно пренебречь и тогда закон Рауля примет вид: .
Закон Рауля точно соблюдается только для идеальных растворов и приближенно для разбавленных реальных растворов: чем разбавленнее раствор, тем более он приближается к идеальному.
2.2. Температура кипения и замерзания растворителя и раствора (II закон Рауля)
Изучая кипение и замерзание растворов, Рауль (1882) установил, что повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания разбавленных растворов неэлектролитов пропорционально моляльности растворов. Эта закономерность называется вторым законом Рауля и его математическим выражением являются уравнения:
- моляльность раствора;
- эбуллиоскопическая постоянная растворителя (от лат. «ebbulire» — выкипать);
- криоскопическая постоянная растворителя (от греч. «криос» - холод);
- температура кипения и замерзания раствора;
–температура кипения и замерзания чистого растворителя.
Постоянные константы ине зависят от природы растворенного вещества, а характеризуют лишь растворитель. Справочные значения константидля некоторых растворителей приведены в таблице (см. приложение 6).
На измерениях температур кипения и замерзания основаны эбуллиоскопический и криоскопический методы определения молекулярных масс веществ:
Второй закон Рауля иногда называют следствием первого. Ряд ученых подразделяют все закономерности, установленные Раулем на три закона:
тоноскопический (понижение давления пара над раствором);
криоскопический (понижение температуры замерзания раствора);
эбуллиоскопический (повышение температуры кипения раствора).
В целом, обобщенные формулы для разбавленных растворов электролитов и неэлектролитов имеют вид:
-
Для растворов неэлектролитов
Для растворов электролитов
1.
2.
3.
4.
1.
2.
3.
4.
Задача №1. Применение соединений цинка в медицине основано на том, что цинк дает соединения с белками – альбуминаты растворимые и нерастворимые, последние обычно образуют пленку на тканевой поверхности и оказывают подсушивающее действие, что способствуют заживлению тканей, а растворимые оказывают действие от слабовяжущего до резко прижигающего. Осмотическое давление 0,1 М. ZnSO4 при 0°С равно Па.Определить кажущуюся степень диссоциации соли в данном растворе.
Решение.
Для растворов электролитов применяем формулу: , из которой находим изотонический коэффициент:.
Соль при диссоциации образует 2 иона (К=2).
Согласно (3) , отсюдаили.
Ответ..
Задача №2. Определить концентрацию раствора глюкозы, если раствор этого вещества при 18°С изотоничен с раствором, содержащим 0,5 моль/л хлорида кальция. Кажущаяся степень диссоциации СаCI2 в растворе при указанной температуре составляет 65,4%.
Решение.
Согласно (1) и (2) , а.
Так как оба раствора изотоничны, то .
При диссоциации молекулы соли образуется 3 иона (К=3),.
Согласно формуле (3): . Следовательно, .
Ответ.моль/л.
Задача №3. В медицине раствор формальдегида применяется для консервации анатомических и биологических препаратов и не может быть назначен внутрь, т.к. является протоплазматическим ядом. Определить температуру кипения раствора, содержащего 6 г формальдегида в 100 г воды.град∙кг/моль.
Решение.
Согласно закону эбулиоскопии(Рауля): град.
Тогда
Ответ.
Задача №4.По фармакологическим свойствам этиловый спирт относится к веществам наркотического действия. Воздействуя на кору головного мозга, он вызывает характерное алкогольное возбуждение, в больших дозах – ослабление возбудительных процессов коры и угнетение деятельности дыхательного центра. При какой примерно температуре будет замерзать 40 % водный раствор .
Решение.
Из формулы закона криоскопии (Рауля): ,следует:
Отсюда: .
Ответ. Раствор начнет замерзать примерно при .
1.2. Ситуационные задачи №№5, 6, 7,8 для закрепления материала (выполнить в протокольной тетради).
Задача №5. В медицинской практике для компенсации больших потерь крови больному вводят физиологический раствор. Рассчитайте массовую долю (в %) NaCI (с точностью до целых) в физиологическом растворе, осмотическое давление которого при 25оС составляет 762,7 кПа (α=1, ρ=1 г/см3).
Задача №6.С медицинской целью камфору применяют натуральную правовращающую, добываемую из камфорного дерева, либо синтетическую левовращающую, полученного из пихтового масла, либо рацемическую. Криоскопическая постоянная камфоры равна 40,27оС. 0,0113 г фенантрена понизили точку замерзания 0,0961 г камфары на 27,0оС. Найдите молярную массу фенантрена в камфоре.
Задача №7. В медицинской практике фруктозу применяют при лечении белой горячки и американскими учеными предложено ее вводить в состав «отрезвляющих» препаратов, т.к. фруктоза, применяемая в дозе 1 г на кг массы тела одновременно с алкоголем, увеличивает скорость его выведения из организма на 10%, а принимаемая через час – на 20-30%.
Вычислите температуру кипения и замерзания 5% водного раствора фруктозы. К∙кг/моль, К∙кг/моль.
Задача №8. Бензол используется для синтеза поверхностно-активных веществ, в том числе большое количество фармацевтических препаратов. Вычислите давление насыщенного пара над раствором бензола (Mr=78 г/моль), в 83 г которого содержится 12,8 г нафталина - С10Н8 (= 128 г/моль), если давление насыщенного пара бензола при 20оС равна 100 кПа.