- •Методическая разработка по проведению практических и лабораторных занятий для студентов по учебной дисциплине «Химия»
- •Занятие №1
- •Форма протокола лабораторной работы.
- •Занятие №2
- •Занятие №3
- •Опыт №1. Зависимость скорости реакции от концентрации.
- •Сразу после выпадения осадка быстро вымыть пробирки!!!
- •Опыт №4. Изучение явлений плазмолиза и гемолиза эритроцитов.
- •Занятие №4
- •Опыт № 1. Приготовление буферных смесей с различными значениями рН.
- •Опыт №2. Влияние разбавления на рН буферной смеси.
- •Опыт№3. Определение буферной емкости раствора по кислоте.
- •Занятие №5
- •Опыт № 1. Определение общей жесткости воды.
- •Опыт №2. Определение содержания перекиси водорода перманганатометрическим титрованием.
- •Занятие №6
- •Занятие №7
- •Занятие №8
- •Занятие №9
- •Занятие №10
- •Занятие №11
- •Занятие №12
- •Опыт №1. Изучение влияния электролитов на величину набухания вмс.
- •Занятие №13
- •Билет №
Опыт № 1. Приготовление буферных смесей с различными значениями рН.
Методика: В три одинаковые пробирки наливают из бюреток 0,1 моль/л растворы уксусной кислоты и натрия ацетата в объемах, указанных в таблице.
Таблица №1
|
ПРОБИРКА | ||
№1 |
№2 |
№3 | |
Объем раствора кислоты, мл |
9 |
5 |
1 |
Объем раствора соли, мл |
1 |
5 |
9 |
Соотношение кислота: соль |
9:1 |
1:1 |
1:9 |
Значение рН, найденное в опыте |
|
|
|
Значение рН вычисленное |
|
|
|
Прибавляют к каждому раствору по 3 капли раствора универсального индикатора. Сравнивают окраску растворов с окраской цветной таблицы. Записывают значение рН для каждого раствора. Рассчитывают теоретическое значение рН и записывают в таблицу. Сравнивают измеренные значения рН растворов с расчетными. Растворы сохраняют для проведения следующих опытов.
Опыт №2. Влияние разбавления на рН буферной смеси.
Методика: Берут две чистые пробирки и отбирают в них из пробирки №2 пипеткой 1,0 и 2,0 мл буферного раствора. Разбавляют отобранные растворы в 10 и 5 раз соответственно. Прибавляют к ним по 3 капли раствора универсального индикатора. Сравнивают окраску в пробирках до и после разбавления. Изменяется ли рН при разведении буферного раствора?
Опыт№3. Определение буферной емкости раствора по кислоте.
Методика: Из пробирок №2 и №3 опыта №1 с анализируемыми растворами буферных смесей отбирают пипеткой в колбы для титрования по 2,00 мл буфера, добавляют 2 капли раствора метилового оранжевого и титруют раствором соляной кислоты С(HCI) = 0,1 моль/л до получения окраски индикатора, одинаковой с окраской раствора «свидетеля». Раствор «свидетеля» готовят следующим образом: в колбу для титрования помещают 2 мл буферного раствора с соотношением компонентов кислота: соль – 9:1 (раствор №1, опыт №1), добавляют 2 капли раствора метилового оранжевого, раствор перемешивают.
Записывают объемы кислоты, значение рН растворов. Повторяют титрование 2 раза. Все данные записывают в таблицу.
Таблица №2
Анализируемый раствор |
Результаты анализа | ||||
Vр-ра, мл |
рН1 (до титрования) |
Vкислоты, мл |
рН2 (после титрования) |
В, моль/л | |
Раствор№2 |
|
|
|
|
|
Раствор№3 |
|
|
|
|
|
Для каждого определения рассчитывают значение буферной емкости анализируемых растворов. Сравнивают полученные результаты, формулируют выводы.
Вопросы к защите работы.
Приведите примеры буферных систем с рН больше или меньше 7 при равных концентрациях кислоты и сопряженного основания.
Как изменится буферная емкость при разведении буфера? Изменится ли при этом рН?
Основная литература: 1- 7.
Дополнительная литература: 1-24.
Занятие №5
Тема: Комплексообразование. Свойства комплексных соединений. Гетерогенное равновесие. Окислительно-восстановительное равновесие.
Значение темы: Изучение темы будет способствовать формированию способности анализировать социально-значимые проблемы и процессы, использовать на практике методы естественнонаучных, медико-биологических наук в различных видах профессиональной и социальной деятельности, способности реализовать этические и деонтологические аспекты врачебной деятельности в общении с коллегами, способности выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, использовать для их решения соответствующий физико-химический и математический аппарат, способности к формированию системного подхода к анализу медицинской информации, основанной на поиске решений с использованием теоретических знаний и практических умений в целях совершенствования профессиональной деятельности, способности использовать нормативную документацию, принятую в здравоохранении, терминологию, международные системы единиц (СИ), действующие международные классификации, способностью и готовностью изучать научно-медицинскую информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования, способностью и готовностью к участию в освоении современных теоретических и экспериментальных методов исследования.
Цель занятия: Студент должен
Знать:
правила техники безопасности и работы в химических лабораториях с реактивами, приборами;
физико-химическую сущность процессов, происходящих в живом организме на молекулярном, клеточном, тканевом, органном уровнях;
основные типы химических равновесий (протеолитические, гетерогенные, лигандообменные, окислительно-восстановительные) в процессах жизнедеятельности;
основы химии гемоглобина, его участие в газообмене и поддержании кислотно-основного состояния;
Уметь:
пользоваться физическим, химическим и биологическим оборудованием;
прогнозировать направление и результат физико-химических процессов и химических превращений биологически важных веществ;
производить расчеты по результатам эксперимента,
пользоваться учебной, научной, научно-популярной литературой, сетью Интернет для профессиональной деятельности;
пользоваться номенклатурой IUPAC для составления названий по формулам типичных представителей биологически важных веществ и лекарственных препаратов;
Вопросы для изучения темы
Комплексные соединения. Координационная теория Вернера. Строение комплексных соединений.
Классификация и номенклатура. Получение комплексных соединений.
Внутрикомплексные соединения и их роль в биологических процессах. Полидентатные лиганды. Строение активного центра биологических комплексов: хлорофилла, гемоглобина, цианкобаламина, каталазы. Токсичность солей тяжелых металлов, взаимодействие их с комплексами биогенных металлов.
Антидоты: унитиол, комплексоны, британский антилюизит (БАЛ), тетацин, пенициламин.
Устойчивость комплексных соединений в растворах. Первичная и вторичная диссоциация комплексных соединений. Константа устойчивости и константа нестойкости комплексного иона и их взаимосвязь с устойчивостью комплекса.
Комплексонометрическое титрование. Определение жесткости воды комплексонометрическим методом. Динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) – трилон Б. Металлиндикаторы – кислотный хромовый черный (эриохром черный Т).
Гетерогенные равновесия и процессы. Константа растворимости. Условия образования и растворения осадков. Реакции, лежащие в основе образования неорганического вещества костной ткани гидроксидфосфата кальция. Явление изоморфизма: замещение в гидроксидфосфате кальция гидроксид ионов на ионы фтора, ионов кальция на ионы стронция. Остеотропность металлов.
Механизм функционирования кальциевого буфера.
Реакции, лежащие в основе образования конкрементов: уратов, оксалатов, карбонатов. Применение хлорида кальция и сульфата магния в качестве антидотов.
Классификация и сущность методов осадительного титрования. Аргентометрия.
Электронная теория окислительно-восстановительных реакций (ОВР) (Л.В.Писаржевский).
Окислительно-восстановительные свойства элементов и их соединений в зависимости от положения элемента в Периодической системе элементов и степени окисления элементов в соединениях.
Сопряженные пары окислитель-восстановитель. Окислительно-восстановительная двойственность.
Типы окислительно-восстановительных реакций: межмолекулярные, внутримолекулярные, диспропорционирования. Составление окислительно-восстановительных реакций методом электронного и ионно-электронного баланса.
Механизм возникновения электродного и редокс-потенциалов. Стандартные, реальные, формальные электродные и окислительно-восстановительные потенциалы (редокс-потенциалы). Уравнение Нернста-Петерса. Сравнительная сила окислителей и восстановителей.
Стандартное изменение энергии Гиббса и Гельмгольца окислительно-восстановительной реакции. Прогнозирование направления протекания ОВ реакций по разности ОВ потенциалов. Влияние лигандного окружения центрального атома на величину редокс-потенциала. Влияние среды и внешних условий на направление окислительно-восстановительных реакций и характер образующихся продуктов.
Классификация и сущность методов окислительно-восстановительного титрования. Перманганатометрия, иодометрия.
Вопросы для самоконтроля знаний
Дополните фразы:
Комплексные соединения – соединения, ……..
Комплексные соединения состоят из …… и ….., образующих внутреннюю сферу, и внешней сферы.
С позиций теории валентных связей химическая связь между комплексообразователем и лигандом осуществляется ………….
Комплексообразователи – атомы или ионы, …… электронных пар.
Роль комплексообразователя чаще выполняют …. и …….элементы.
Лиганды – это молекулы и ионы – ………электронных пар.
Формулы лигандов, имеющих названия: аква – ….; аммин – …; гидроксо – ….; циано – ….-; тиосульфато – ….; нитро – ….; хлоро – ….; тиоцианато – …..
Заряд внутренней сферы определяется как алгебраическая сумма ……….
Внешняя сфера комплексного соединения – это …… противоположного знака, нейтрализующие ….. комплексного иона и связанные с ним ……. связью.
Катионными являются комплексные соединения, внутренняя сфера которых имеет ……. заряд.
Анионными являются комплексные соединения, внутренняя сфера которых имеет …… заряд.
Математическое выражение Кн([Co(NH3)6]3+) имеет вид: …………
Чем меньше константа нестойкости, тем комплекс ……. устойчив.
Дентатность - число связей, …………
Комплексообразователем в хлорофилле является ион ……, в молекуле цианокобаламина – ион ……., в гемоглобине - ион ……, в цитохромах – ион ……, в каталазе – ион …...
Лигандом в гемоглобине является ………...
Основные физиологические формы гемоглобина: ……..
Биологическая роль гемоглобина – транспорт ………
Хелатотерапия – ………. организма при помощи …….. на основе образования устойчивых ……….. соединений с ……………. - токсикантов.
Осадок образуется, если в растворе произведение концентраций ионов в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам …….. константы растворимости.
В ненасыщенном растворе Ks …. Пс.
Необходимое условие растворения осадка: Ks …. Пс.
Чем меньше константа растворимости труднорастворимого электролита, тем ……. его растворимость.
Если Ks(PbSO4)=1,6∙10-8; Ks(SrSO4)=3,2∙10-7; Ks(CaSO4)=1,3∙10-4, то растворимость меньше у …….
Если Ks(ВаSO4)=1,1∙10-10; Ks(SrSO4)=3,2∙10-7; Ks(CaSO4)=1,3∙10-4, то растворимость больше у ……
В насыщенный раствор карбоната серебра внесли кристаллы карбоната кальция. Растворимость Ag2CO3 при этом …….
Растворимость электролитов в последовательности: CaHPO4→ Ca4H(PO4)3→ Ca5(PO4)3OH постепенно понижается, поэтому более устойчивой формой фосфата кальция в организме является ………
В состав зубной эмали входит Ca5(PO4)3F. Использование фторсодержащих зубных паст приводит к …….. Пс, Кs ………….
К разрушению зубной ткани, в состав которой входит Ca5(PO4)3OH, будут приводить: ……. рН слюны, ……… концентрации Ca2+ в слюне.
Окислитель (Ox) – частица, ……………...
Восстановитель (Red) – частица, ………….
Восстановление – процесс, в ходе которого окислитель……….. и переходит в сопряжённую ……… форму.
Окисление – процесс, в ходе которого восстановитель ………. и переходит в сопряжённую ……. форму.
Степень окисления – ………………...
Заполните таблицу:
Характерные степени окисления для некоторых элементов
Элементы |
Степень окисления |
Щелочные металлы |
|
Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd |
|
F |
|
H |
|
O |
|
N,Р |
|
S |
|
С |
|
Cl, Br, I |
|
Fe |
|
Mn |
|
Cr |
|
B, Al, Ga, In, Sc, Y, La и большинство лантанидов |
|
Окислительно-восстановительными называют процессы, сопровождающиеся………….
Форма записи в общем виде сопряженной окислительно-восстановительной пары:……..
Для реакции: 3H2O2 + 2KMnO4 → 3O2 + 2MnO2 + 2H2O + 2KOH сопряженные окислительно-восстановительные пары имеют вид:…………..
Стандартным называют потенциал, определенный в стандартных условиях: ………...
Потенциал водородного электрода при стандартных условиях принят равным ……….
Отрицательное значение потенциала говорит о том, что восстановленная форма обладает ……. выраженными восстановительными свойствами, чем Н2.
Положительное значение потенциала говорит о том, что окисленная форма обладает ……… выраженными окислительными свойствами, чем ионы водорода.
Уравнение Нернста-Петерса для расчета окислительно-восстановительного потенциала системы в реальных условиях: ………….
Формула для расчета формального окислительно-восстановительного потенциала системы:………..
В биологических системах при Т=310К потенциал называют ………… потенциалом.
Энергию Гиббса окислительно-восстановительного процесса рассчитывают по формуле: ………
Стандартное значение электродвижущей силы (ЭДС) рассчитывается по формуле:……….
Чем ……… разность стандартных окислительно-восстановительных потенциалов, тем редокс-процесс протекает в большей степени.
Наиболее сильный окислитель взаимодействует с ….. восстановителем с образованием наиболее ……… окислителя и восстановителя.
Чем ……… К равновесия, тем процесс идет полнее.
Важнейшие коферментные формы ферментов класса оксидоредуктаз: ……………
Активные формы кислорода: ………….
Антиоксиданты — соединения, способные …….
Первую линию защиты от свободных радикалов составляют антиоксидантные ферменты, такие как……..
Витамины антиоксиданты: ………..
Перманганатометрия относится к методам ……… титрования.
Ситуационные задачи
Определите степень окисления комплексообразователя в следующих комплексных соединениях: [Co(H2O)5Cl]SO4, K2[HgJ4], [Zn(NH3)4]Cl2, [Pt(NH3)2Cl2J2], Na3[Al(OH)6], K2[SiF6], Na2[PtCl4], Mg[Pt(CN)6], [Ag(NH3)2]Cl, [Pt(NH3)6]Cl4. Назовите эти соединения. Какие из них катионные, анионные, не электролиты?
Запишите выражения для констант нестойкости следующих комплексных соединений: [Ni(NH3)4](OH)2, K2[HgJ4], Na3[Al(OH)6], K2[BiJ4], [Cr(H2O)3Cl3], [Cr(NH3)6Cl3], Na3[Cr(OH)5Cl], K3[Fe(CN)6].
На титрование 50 мл воды с эриохромом черным Т было затрачено 4,58 мл раствора комплексона III с молярной концентрацией 0,05114 моль/л. Рассчитайте жесткость воды. Запишите химизм реакций, находящихся в основе количественного определения жесткости воды.
Отразите химизм взаимодействия унитиола (2,3-димеркаптопропансульфоната натрия) с солями токсичных металлов (ртуть, мышьяк).
Структурными формулами отразите строение активного центра биологических комплексов: хлорофилла, гемоглобина, цианкобаламина, каталазы.
Сформулируйте правило константы растворимости (произведения растворимости). Запишите выражения констант растворимости для сульфата кальция и карбоната кальция. Используя справочные данные, сравните их растворимость.
В растворе присутствуют в равных концентрациях сульфат- и карбонат-ионы. В каком порядке будут образовываться осадки сульфата и карбоната кальция при постепенном добавлении раствора, содержащего ионы кальция?
Сформулируйте условия растворения осадка. При помощи каких приемов и химических реакций можно растворить осадок оксалата кальция (СаC2O4)?
В какой последовательности будут выпадать осадки, если к раствору, содержащему в равных концентрациях ионы Ва2+ Sr2+ Ca2+ Pb2+, постепенно приливать раствор Na2SO4?
Определите степень окисления серы в следующих соединениях: SO2, H2S, Na2SO4, CS2, H2SO3, As2S3.
Какие из следующих реакций являются окислительно-восстановительными?
NH4NO3 → N2O + 2H2O
NH4Cl → NH3 +HCl
2CuJ2 → 2CuJ + J2
3J2 + 6KOH→ KJO3 + 5KJ + 3H2O
Какие из приведенных процессов представляют собой окисление и какие – восстановление?
K → K+; Cl- → ClO3-; S → SO42-; 2H+ → H2; MnO4- → Mn2+.
Допишите уравнения, расставьте коэффициенты используя метод электронного или ионно-электронного баланса:
Н2О2 + KMnO4 + H2SO4 → MnSO4 + O2 + …
Na2HAsO3 + KBrO3 + HCl → Na2HАsO4 + Br2 + …
Si + HNO3 + HF → H2SiF6 + NO + …
AsH3 + HСlO3 → H3АsO4 + НСl
K2Cr2O7 + K2SO3 + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + …
Н2О2 + НIO4 → I2 + O2 + …
Fe2O3 + NaNO3 + NaOH → Na2FeO4 + NaNO2 + …
Используя значения стандартных окислительно-восстановительных потенциалов и учитывая условия направленности процесса, определите, может ли хлор в стандартных условиях окислить:
воду до пероксида водорода;
бромид ион до брома;
ион железа (II) до иона железа (III);
ион марганца (II) до перманганат - иона?
Смешали 20 мл раствора хлорида железа (III) с концентрацией 0,05 моль/л и 25 мл раствора хлорида железа (II) с концентрацией 0,02 моль/л. Вычислите величину редокс-потенциала этой системы при Т = 2980К.
Точную массу магния перекиси (MgO2.MgO), равную 0,2132, растворили в 10 мл разведенной серной кислоты. На титрование лекарственного средства израсходовано 18,5 мл раствора перманганата калия с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л. Напишите уравнение химической реакции, находящейся в основе количественного определения. Рассчитайте массовую долю MgO2 в процентах.
Рассчитайте массовую долю аскорбиновой кислоты (М(C6H8O6) = 176,13 г/моль) в процентах, если точную массу ее 0,1235 г растворили в воде и оттитровали раствором йода с молярной концентрацией эквивалента 0,098 моль/л. На титрование затрачено 14,0 мл раствора йода.
Лабораторная работа №5 «Определение общей жесткости воды», «Количественное определение пероксида водорода».