Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Prtakt_fiz_him-och

.pdf
Скачиваний:
81
Добавлен:
31.05.2015
Размер:
3.25 Mб
Скачать

ГОУ ВПО «Пятигорская государственная фармацевтическая академия Федерального агентства по здравоохранению

и социальному развитию»

Кафедра физической и коллоидной химии

ПРАКТИКУМ

ПО ФИЗИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Пятигорск, 2008

УДК: 541.1 (076.5) ББК: 24.5.73

Л12

Авторы: доц. Л.П. Мыкоц, доц. Н.Н. Богдашев, ст. прп. Т.А. Савельева, ст. преп. Е.Н. Распопов, асс. С.Н. Бондарь, асс. Т.Н. Сысоева, доц. А.В. Погребняк.

Под общей редакцией Л.П.Мыкоц.

Рецензенты – Попков В.А. – профессор, академик РАО, зав. каф. общей химии с основами стоматологического материаловедения ММА им. И.М. Сеченова

– Харитонов Ю.Я. – профессор, зав. каф. аналитической, физической и коллоидной химии ММА им. И.М. Сеченова

Печатается по решению Проблемной учебно-методической комиссии по химическим дисциплинам Департамента научно-исследовательских и образовательных медицинских учреждений Минздрава России от 3 мая 2006 г.

Издание 2-ое, исправленное и дополненное.

Пособие для студентов фармацевтических ВУЗов и факультетов «Практикум по физической химии» составлено коллективом преподавателей кафедры физической и коллоидной химии Пятигорской государственной фармацевтической академии в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта на основе «Примерной программы по дисциплине физическая и коллоидная химия для специальности 040500 - Фармация» (Москва, 2002).

Помимо описания лабораторных работ по разделам «Термохимия», «Электрохимия», «Химическое и фазовое равновесия» и «Кинетика химических реакций» настоящее издание содержит краткий теоретический материал по каждой теме, описание приборов и лабораторных установок, а также все необходимые задачи с решениями и вопросы для самоподготовки студентов.

(с) ГОУ ВПО Пятигорская государственная фармацевтическая академия

2

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.........................................................................................................

5

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ И ПРАВИЛА

ПОВЕДЕНИЯ В ЛАБОРАТОРИИ.................................................................

8

ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ........

10

ПРАВИЛА ТАБУЛИРОВАНИЯ ВЕЛИЧИН.............................................

11

ПРАВИЛА ПОСТРОЕНИЯ ГРАФИКОВ ..................................................

13

ТЕМА 1. ТЕРМОХИМИЯ .............................................................................

15

КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ ..................................................................

16

Вопросы для самоподготовки ....................................................................

18

Решение типовых задач..............................................................................

20

Задачи для самостоятельного решения ...................................................

25

РАБОТА 1.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ РАСТВОРЕНИЯ СОЛИ ..........................

28

РАБОТА 1.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ. ..............................

32

ТЕМА 2. ФАЗОВОЕ РАВНОВЕСИЕ...........................................................

35

Вопросы для самоподготовки ....................................................................

37

Решение типовых задач..............................................................................

38

Задачи для самостоятельного решения ...................................................

45

РАБОТА 2.1. ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ ПЛАВЛЕНИЯ БИНАРНОЙ СМЕСИ. .......

48

РАБОТА 2.2. ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ КИПЕНИЯ БИНАРНОЙ СМЕСИ. ...........

54

РАБОТА 2.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ РАСТВОРЕНИЯ ......

57

СИСТЕМЫ «ФЕНОЛ-ВОДА». ...............................................................................

57

РАБОТА 2.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТРЕТЬЕГО

 

КОМПОНЕНТА МЕЖДУ ДВУМЯ ЖИДКИМИ ФАЗАМИ...........................................

62

ТЕМА 3. КОНДУКТОМЕТРИЯ.................................................................

68

Вопросы для самоподготовки. ...................................................................

69

Решение типовых задач..............................................................................

70

Задачи для самостоятельного решения. ..................................................

71

РАБОТА 3.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТАНТЫ И СТЕПЕНИ ДИССОЦИАЦИИ

 

(ИОНИЗАЦИИ) СЛАБЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ.......................

73

РАБОТА 3.2. ПОСТРОЕНИЕ КРИВОЙ КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКОГО ТИТРОВАНИЯ. 81

РАБОТА 3.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ И ПРОИЗВЕДЕНИЯ

 

РАСТВОРИМОСТИ ТРУДНОРАСТВОРИМОЙ СОЛИ. ..............................................

84

3

ТЕМА 4. ПОТЕНЦИОМЕТРИЯ. .................................................................

88

Вопросы для самоподготовки ....................................................................

89

Решение типовых задач..............................................................................

90

Задачи для самостоятельного решения ...................................................

95

РАБОТА 4.1 ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОЕ И КОЛОРИМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ

РН РАСТВОРОВ И КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДОРОДНЫХ ИОНОВ .................................

97

РАБОТА 4.2 ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ БУФЕРНОЙ ЁМКОСТИ..

105

Вопросы для самоподготовки ..................................................................

113

Решение типовых задач............................................................................

115

Задачи для самостоятельного решения .................................................

119

РАБОТА 5.1 ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ РЕАКЦИИ ИНВЕРСИИ САХАРОЗЫ ..............

121

РАБОТА 5.2 ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ РЕАКЦИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ХЛОРИДА

 

ЖЕЛЕЗА С ИОДИДОМ КАЛИЯ ............................................................................

129

РАБОТА 5.3 ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ РЕАКЦИИ ГИДРОЛИЗА СЛОЖНОГО ЭФИРА В

ЩЕЛОЧНОЙ СРЕДЕ ...........................................................................................

135

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА .......................................................

140

4

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

А – энергия Гельмгольца а – активность

С– 1) молярная концентрация

2)теплоемкость

3)вариантность системы Е – 1) энергия

2)ЭДС

3)электродный потенциал Е* – энергия активации

е– элементарный заряд

F – число Фарадея

f – 1) коэффициент активности

2)осмотический коэффициент

G – энергия Гиббса

H – энтальпия

i – изотонический коэффициент

K – 1) константа равновесия

2)коэффициент распределения

3)число независимых компонентов

k – 1) константа скорости

2) константа Больцмана

L – удельная теплота фазового перехода

M – молярная масса m – 1) масса

2) моляльная концентрация

Me – металл

N – молярная концентрация эквивалента

NA – число Авогадро

5

n – количество вещества (в молях) p – давление

Q – количество теплоты

R – универсальная газовая постоянная

S – энтропия

Т – температура t – время

V – 1) объем

2)разведение

χ– мольная (молярная) доля

U – внутренняя энергия системы v – скорость реакции

W – термодинамическая вероятность w – работа

z – заряд иона

α – степень диссоциации к (каппа) – удельная электрическая проводимость

λ – эквивалентная электрическая проводимость

λ- эквивалентная электрическая проводимость при бесконечном разведе-

нии

μ – химический потенциал

π – 1) геометрическая константа

2)осмотическое давление

ν– число ионов в одной молекуле

Φ– 1) фотохимическая эффективность

2)число фаз в системе

φ – объемная доля

ω – массовая доля

6

ВВЕДЕНИЕ

Методическое пособие «Практикум по физической химии» включает в себя подробные описания хода выполнения четырнадцати лабораторных работ, в том числе методик физико химических измерений (с использова-

нием рН метров, фотоколориметров, поляриметров, кондуктометров, ка-

лориметров), проведения соответствующих расчетов и графического представления результатов эксперимента.

В пособие включены также принятые обозначения, элементарные сведения из математики и физики, типовые задачи с решениями, вопросы и задачи для самоподготовки студентов к зачетам по блокам тем и семина-

рам.

Лабораторные работы сгруппированы в пять тем в соответствии с Программой по физической химии. В начале каждого раздела кратко опи-

сывается его прикладное значение и роль в процессе подготовки провизора и при изучении смежных дисциплин. Далее приводится перечень знаний,

умений и навыков, которыми должен овладеть студент при изучении дан-

ной темы. Заключают методические указания справочные данные и пере-

чень рекомендуемой литературы.

7

Общие указания по технике безопасности и правила поведения в лаборатории

Перед началом работы в новом семестре студенты проходят инст-

руктаж по технике безопасности у ведущего преподавателя и расписыва-

ются в специальном журнале.

1.В учебной лаборатории студенту необходимо занять определенное для выполнения текущей работы место и пройти в лаборантскую для полу-

чения оборудования и реактивов.

2.Лабораторные работы выполняются студентом в застегнутом (включая рукава) халате и включенной тяге.

3.Запрещается включать аппаратуру и производить химические опыты до получения инструктажа и разрешения преподавателя.

4.Перед началом работы студент обязан внимательно прочитать еѐ опи-

сание. Возникшие затруднения необходимо разрешать с преподавате-

лем.

5.Собрав прибор или подготовив аппаратуру для выполнения лаборатор-

ной работы, студент должен до начала работы пригласить преподава-

теля или лаборанта для проверки правильности и безопасности эксплуатации собранной установки. После этого разрешается присту-

пать к работе.

6.Все лабораторные работы должны производиться в последовательно-

сти, предусмотренной в разделе “Проведение опыта”. Студент обязан четко выполнять распоряжения и указания преподавателя и дежурного лаборанта, касающиеся выполнения работы.

7.При работе в лаборатории необходимо соблюдать тишину и порядок,

выключить мобильную связь, поддерживать чистоту на рабочем месте.

8.При использовании реактивов необходимо обращать внимание на над-

писи на этикетках. Отмерять растворы следует отдельными пипетками.

8

9.Не допускать попадания кислот, щелочей, фенолов, органических рас-

творителей, растворов солей на кожные покровы. При попадании – смыть под обильной струей воды. При попадании в глаза – промыть

водой и обратиться в лечебное учреждение.

10.В лаборатории категорически запрещается использовать открытое пламя, употреблять пищу и напитки, нарушать порядок проведения ла-

бораторной работы. Все манипуляции с летучими, огнеопасными, ост-

ро пахнущими веществами (кислоты, органические растворители,

фенолы) следует проводить только под тягой.

11.После выполнения лабораторных работ студент обязан показать ре-

зультаты преподавателю и привести в порядок свое рабочее место, а

именно: выключить из сети электрические приборы; вымыть и ополос-

нуть дистиллированной водой посуду своего комплекта, помыть руки;

проверить выключение воды и газа; сдать свое рабочее место дежур-

ному студенту или лаборанту.

12.Перед началом занятий в семестре староста группы назначает дежур-

ных, фамилии которых преподаватель отмечает в кафедральном жур-

нале. Дежурные студенты обычно получают у лаборанта необходимое для всей группы оборудование и литературу, а после окончания заня-

тия – сдают их; принимают рабочие места у студентов после окончания занятия; приводят в порядок лабораторию после занятия и сдают еѐ ла-

боранту.

9

Требования к оформлению лабораторных работ

При оформлении лабораторных работ к ним предъявляются сле-

дующие требования.

1.Под датой четко пишется и подчеркивается название работы, цель работы, целевые задачи, методика выполнения эксперимента.

2.Таблицы экспериментальных данных заполняются четко, без помарок и исправлений.

3.Если графики выполнены на отдельном листе они вклеиваются в журнал таким образом, чтобы не закрывать имеющийся на этой стра-

нице текст.

4.Все расчеты по уравнениям, включая промежуточные результаты,

обязательно должны быть приведены после описания методики экс-

перимента.

5.Работа должна завершаться формулируемым студентом выводом,

кратко и четко отражающим приобретенные знания, умения и навы-

ки, например:

Выводы:

1.Освоена методика поляриметрического определения при помощи прибора “Поляриметр СМ-2”.

2.Измерены углы вращения плоскости поляризации для реакционной смеси, состоящей из 10 мл 1 н. HCl и 10 мл 20%- ного раствора сахарозы в различные моменты времени.

3.Рассчитана константа скорости реакции инверсии сахарозы при 24оС.

4.Рассчитана энергия активации этой реакции.

10

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]