1) Выбрать из приведенных реакций те, которые являются гетерогенными:

1. 2 СО(г) + О2(г)

3. 2Na(T) + Сl2(г)

а) 1, 2, 3;

= 2 СО2(г)	2. S(т) + О2(г) = SО2(ж)
= 2NаСl(т)	4. Nа2СO3(т) + Si02(т) = Na2SiО3(T)		+ CO2(г)
б) 2, 3, 4;	в) 1, 3, 4;	г) 1, 2, 4.

2) Указать, от каких факторов зависит константа скорости реакции.

а) от температуры и концентрации; б) от природы реагирующих веществ и их концентрации;

в) от природы реагирующих веществ и температуры; г) от природы реагирующих веществ, температуры и концентрации.

3) Выбрать правильное кинетическое уравнение для реакции:

CaCО3(г) = СаО(т) + СО2(г)

а) V = k · [СаСО3]; б) V = k · [Ca] · [CO2]; в) V = k · [СО2]; г) V = k

4) Определить, как изменится скорость реакции 2NO(г)+O2(г) = 2NO2(г) если уменьшить реакционный объем в 3 раза.

а) уменьшится в 9 раз;		в) уменьшится в 27 раз;
б) увеличится в 9 раз;		г) увеличится в 27 раз,
5) Указать величину общего порядка реакции:
а) 5	б) 3	2NO(г)+ O2(г) = 2NO2(г)	г) 1
		в) 2

6) Рассчитать, во сколько раз возрастет скорость реакции при повышении температуры от 20 до 70° С, если температурный коэффициент скорости реакции равняется 3.

а) 15 б) 81 в) 243 г) 729

ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ

1) Правильный ответ б).

Гетерогенными называются реакции, реагирующие вещества которых находятся в разных фазах. Это реакции между газом и жидкостью, газом и твердым веществом, двумя жидкостями, которые не смешиваются, или двумя твердыми веществами, которые всегда образуют две разные фазы.

2) Правильный ответ в).

Константа скорости реакции зависит лишь от природы реагирующих веществ и температуры, она равняется скорости реакции при условии единичных концентраций реагирующих веществ.

3) Правильный ответ г).

Поскольку в формальное кинетическое уравнение для гетерогенных реакций не входят концентрации веществ, которые составляют конденсированные фазы и в левой части

68

уравнения реакции только твердое вещество, кинетическое уравнение будет иметь вид: V = k. То есть, с формальной точки зрения, скорость этой реакции, при условии постоянной температуры, будет постоянной величиной.

4) Правильный ответ г).

Кинетическое уравнение для реакции будет иметь вид:

V = k·[NO]2·[O2]

Вследствие уменьшения объема концентрация или парциальное давление любого из газов увеличивается соответственно втрое. Итак, теперь скорость будет равна:

V = k ×[3(NO)]2 ×[3O2 ] = 27k ×[NO]2 ×[O2 ] = 27V

То есть, скорость реакции возрастет в 27 раз.

5) Правильный ответ б).

Общий порядок реакции - это сумма показателей степени концентраций веществ в кинетическом уравнении. В нашем случае это: 2 + 1 = 3.

6) Правильный ответ в).

Изменение скорости реакции по правилу Вант-Гоффа зависит от изменения температуры в соответствии с уравнением:

vt 2	t 2-t1
	= g 10
vt1

где: t1 и t2 - исходная и конечная температуры;

Vt1 и Vt2 - скорость исходная и после изменения температуры; g - температурный коэффициент скорости реакции.

Подставив в уравнения соответствующие данные, будем иметь:

		V70		70-20
			= 3	10 = 35 = 243, или V	= 243×V
	V20			70	20

То есть, скорость реакции возрастет в 243 раза.

8.УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ СТУДЕНТОВ НА ЗАНЯТИИ.

8.1.Определение влияния степени измельчения веществ на скорость гетерогенной реак-

ции.

В сухую пробирку насыпать произвольную порцию сухих кристаллов солей Pb(NO3)2 и KI. После медленного перемешивания наблюдать, происходит ли изменение окраски. После этого смесь тщательно перетереть пестиком в сухой фарфоровой ступке. Отметить, как изменилась окраска. Затем к перетертой смеси прибавить несколько капель дистиллированной воды и отметить цвет образовавшегося раствора . Написать уравнение реакции и указать вещество, придающее системе характерную окраску. Сделать вывод о влиянии степени измельчения веществ на скорость реакции; сравнить скорость гомогенной и гетерогенной реакций.

8.2. Определение зависимости скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. Опыт базируется на реакции образования нерастворимой в воде серы по уравнению:

Na2S203 + Н2S04 = Nа2S04 + S¯ + Н2S03

Используются растворы с молярной концентрацией эквивалента 1 моль/дм3.

В три колбочки (первая серия) налить растворы тиосульфата натрия и дистиллированной воды в соотношениях, которые приведены в таблице.

69

В три другие пробирки (вторая серия) отобрать по 10 мл раствора серной кислоты. Поочередно доливать раствор из пробирки (вторая серия) к раствору в колбочке (первая серия), определяя время ( τ ) от момента объединения растворов к моменту образования чуть заметной мутности. Полученные значения занести в таблицу.

Рассчитать условную скорость реакции по формуле: V = t1

	Объем растворов, мл		Время		Условная скорость ре-
	Первая серия	Вторая серия
			t	,c	акции V, C-1
	Na2 S2O3	H2 SO4
	10	20
	20	10
	30	-

Сделать вывод о влиянии концентрации реагирующих веществ на скорость гомогенной реакции.

8.3. Определение влияния температуры на скорость реакции.

Опыт также базируется на реакции образования нерастворимой в воде серы по уравнению:

Na2S203 + Н2S04 = Nа2S04 + S¯ + Н2S03

Используются растворы с молярной концентрацией эквивалента 0,5 моль/дм3.

Втри сухие пробирки налить по 5 мл раствора серной кислоты (первая серия растворов).

Втри другие пробирки - по 5 мл раствора тиосульфата натрия (вторая серия). Определить температуру растворов термометром (она одинаковая для обоих растворов). Слить вместе раствор первой серии и раствор второй серии и определить время образования едва заметной мутности. Остальные подготовленные пробирки обеих серий нагреть на водяной бане сначала до температуры, которая на 10° С превышает исходную. Снова слить два раствора обеих серий и определить время до образования мутности. Последние две пробирки нагреть до температуры, еще на 10° выше. Слив их содержимое, третий раз определить время до образования мутности.

Все результаты занести в таблицу и подсчитать условную скорость реакции для каждой температуры.

Температура	Время	Условная скорость реакции
t, 0C	t , c	V, c-1

Сделать вывод о том, как зависит условная скорость реакции от температуры. 8.4. Оформление протокола лабораторной работы.

В тетради записать необходимые уравнения реакций, расчеты, заполнить таблицы, сделать выводы по каждому опыту.

9. ЛИТЕРАТУРА.

1.Садовничая Л.П., Хухрянский В.Г., Цыганенко А.Я. Биофизическая химия. К., Высшая школа, I986, с. 140-149, 161-164.

2.Ленский А.С. Введение в бионеорганическую и биофизическую химию. Г., Высшая школа, 1979, с. 55-67, 70-73.

3.Равич-Щербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия. Г., Высшая школа, 1975, с.101-118.

4.Глинка Н.Л. Общая химия. –Ленинград: Химия, 1984.

ЗАНЯТИЕ № 3.

70

1.ТЕМА. Кинетика биохимических реакций.

2.ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ. В живой природе, промышленности, повседневной жизни большую роль играют каталитические процессы. Катализаторы позволяют значительно ускорить скорость реакции, получить такой выход продукта, который делает эффективным промышленное получение. Необходимыми для жизни являются биологические катализаторы - ферменты, активность которых намного больше, чем активность неорганических катализаторов. Практически все биохимические реакции, как в простейших одноклеточных организмах, так и в организме человека, имеют ферментативный характер. Обмен веществ на клеточном уровне обусловлен каталитической активностью ферментов. Определение ферментативной активности все более широко применяется в диагностике заболеваний внутренних органов. Например, определение активности фермента аспартатаминотрансферазы (Асат) в сыворотке крови позволяет с точностью до 96% диагностировать инфаркт миокарда. Ферменты, их активаторы и ингибиторы применяют с лечебной целью (ферментотерапия) и для изучения патогенеза ряда заболеваний.

Итак, представление о катализаторах и особенно о ферментах, их значении для живого организма необходимы студенту-медику для усвоения биохимии, фармакологии, нормальной и патологической физиологии, специальных дисциплин.

3.ЦЕЛЬ. Сформировать представление о механизме действия катализаторов и ферментов, об особенностях ферментативного катализа и его роли в биохимических процессах.

Студент должен знать:

-определение понятий "катализ" и "катализатор";

-суть каталитического действия;

-механизм гомогенного катализа;

-особенности гетерогенного катализа;

-особенности строения и механизма действия ферментов;

-роль ферментов в жизнедеятельности организма, а также в диагностике и лечении;

уметь:

-составлять уравнения каталитических реакций;

-объяснять с помощью энергетических диаграмм суть каталитического действия;

овладеть навыками:

-определения влияния катализаторов на скорость реакции.

4.ОСНОВНЫЕ БАЗОВЫЕ ЗНАНИЯ, УМЕНИЯ И НАВЫКИ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ УСВОЕНИЯ ТЕМЫ.

1) Катализ и катализаторы.

2)Понятие о гомогенном и гетерогенном катализе. (Материал школьной программы по химии).

3)Скорость реакции, энергия активации, простые и сложные реакции.

4) Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций.	(Ма-
териал предыдущих занятий по химии).
5. ГРАФ ЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ.

71