Тетрадь для лабораторных
.pdf
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
_________________________________________________________________
Вопросы к защите работы:
1.Приведите примеры растворов, для которых изотонический коэффициент может иметь максимальное значение, равное 2 и 3.
____________________________________________________________________
__________________________________________________________________
2. При какой температуре будет закипать 5% раствор Na2S04?
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
_________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
_________________________________________________________________
3. Рассчитайте осмотическое давление анализируемого раствора при 37°С.
____________________________________________________________________
__________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
_________________________________________________________________
4.Какую цель преследуют, посыпая снег на тротуаре солью?
___________________________________________________________________
_________________________________________________________________
5.Почему при аллергических реакциях, сопровождающихся отёками тканей, в организм вводят высококонцентрированные растворы хлорида кальция (10%) и глюкозы (20%).
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
________________________________________________________________
Занятие 1.1.4.
ТЕМА: Протолитические реакции. Буферные растворы.
ЦЕЛЬ: На основе теории кислотно-основных равновесий уяснить сущность протолитических процессов, протекающих в организме, механизмов действия буферных систем организма, их взаимосвязь и роль в поддержании кислотноосновного гомеостаза.
11
Лабораторная работа №3 Свойства буферных растворов
ЦЕЛЬ: Приобрести навыки в приготовлении буферных смесей с определенным значением рН; изучить некоторые свойства буферных растворов.
Оборудование: Штатив с пробирками, бюретки-3 шт., пипетки вместимостью 2 и 10 мл, конические колбы вместимостью 50 мл.
Реактивы: Растворы уксусной кислоты (0,1 и 1 моль/л), натрия ацетата (0,1 и 0,01 моль/л), НС1 (0,1 и 0,01 моль/л), NaOH (0,1 моль/л), 0,9%-ный NaCI;
раствор универсального индикатора или универсальная индикаторная бумага и цветные таблицы для определения рН по окраске универсального индикатора.
Выполнение эксперимента.
Опыт 1. Приготовление буферных смесей с различным значением рН
В три одинаковые пробирки налейте из бюретки растворы уксусной кислоты (С = 0,1 моль/л) и натрия ацетата той же концентрации в объемах, указанных в таблице 1.
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 |
|
|
|
|
Прибавьте к каждому раствору по 3 капли раствора универсального индикатора. Сравните окраску растворов с окраской в специальной цветной таблице, прилагаемой к универсальному индикатору, при различных значениях рН. Запишите в таблицу 1 значения рН для каждого из растворов. Рассчитайте рН и также запишите их в таблицу.
____________________________________________________________________
__________________________________________________________________
Сравните действительные значения рН растворов с расчетными, сделайте выводы. Растворы сохраните для проведения следующих опытов.
Выводы:
12
____________________________________________________________________
__________________________________________________________________
Опыт 2. Влияние разбавления на рН буферной смеси.
Возьмите две чистые пробирки и отберите в них из пробирки № 2 пипеткой 1,0 и 2,0 мл буферного раствора. Разбавьте отобранные растворы водой в 10 и 5 раз соответственно. Прибавьте в разбавленные растворы по 3 капли раствора универсального индикатора.
Сравните окраску в этих пробирках с окраской исходного раствора и с окраской в цветной таблице для универсального индикатора. Изменяется ли рН при разведении буферного раствора? Сделайте выводы.
Выводы:
____________________________________________________________________
__________________________________________________________________
Опыт 3. Действие на буферные растворы кислот и щелочей.
Возьмите 3 чистые пробирки. В одну из них отберите пипеткой 5,0 мл буфера, приготовленного в опыте 1 в пробирке № 3. В другую чистую пробирку налейте 5 мл дистиллированной воды, в 3-ю - 5 мл 0,9%-ного раствора NaCI. В пробирки с водой и NaCI прибавьте по 3 капли раствора универсального индикатора. Для записи результатов наблюдений составьте таблицу №2:
Запишите в таблицу исходные значения рН растворов, определенные по окраске универсального индикатора. Прибавьте в пробирки по 1,00 мл раствора НС1 (С=0,01 моль/л).
Как изменяется окраска растворов в пробирках? Запишите новые значения рН растворов.
Затем прибавьте в эти же пробирки по 1,0 мл 0,1 моль/л раствора НС1. Запишите также полученные значения рН растворов.
|
|
|
Таблица №2 |
|
Пробирка |
Содержимое |
|
Значение рН |
|
|
|
|
|
|
|
|
исходное |
после прибавления НС1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,01 моль/л |
0,1 моль/л |
|
|
|
|
|
1 |
Ацетатный буфер |
|
|
|
2 |
Вода |
|
|
|
3 |
Раствор NaCI |
|
|
|
|
|
|
|
|
13
Проделайте опыт, аналогичный опыту 3 с той лишь разницей, что в качестве исследуемого ацетатного буфера используйте буферный раствор, приготовленный в опыте 1 в пробирке № 1. К 5 мл буфера, воды и раствора NaCI прибавьте по 1,0 мл раствора NaOH вначале с концентрацией 0,01 моль/л, а затем с концентрацией 0,1 моль/л. Запишите также полученные значения рН растворов в таблицу №3
|
|
|
|
|
Таблица №3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Пробирка |
Содержимое |
|
Значение рН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
исходное |
|
после прибавления |
|
|
|
|
|
|
NaOH |
|
|
|
|
|
|
0,01 моль/л |
0,1 |
|
|
|
|
|
|
моль/л |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Ацетатный буфер |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Вода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Раствор NaCI |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сформулируйте выводы из опыта, основанные на наблюдениях.
Выводы:
____________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
Вопросы к защите работы
1. Что называется буферной системой?
____________________________________________________________________
__________________________________________________________________
2.В чём заключается механизм действия буферных систем?
3.Приведите примеры буферных систем, имеющих рН > 7 и рН < 7. Укажите сопряжённые протолитические пары.
14
4.На примере фосфатного буфера запишите механизм его действия при добавлении небольших количеств НСl и KOH.
5. Перечислите буферные системы организма.
___________________________________________________________________
_________________________________________________________________
Занятие 1.1.5.
ТЕМА: Химическая кинетика и катализ.
ЦЕЛЬ: На основе законов кинетики химических реакций научится рассчитывать основные кинетические параметры и экспериментально изучит влияние различных факторов на скорость реакции.
Лабораторная работа №4
Изучение зависимости скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ и температуры
ЦЕЛЬ: Изучить влияние концентрации и температуры на скорость химического процесса.
Оборудование: Мерные пробирки -2 шт; штатив с пробирками - 1шт.; секундомер - 1 ШТ.
Реактивы: Раствор серной кислоты-0,2 моль/л; раствор тиосульфата натрия (Na2S2О3)-0,2 моль/л; вода дистиллированная.
ОПЫТ № 1. Зависимость скорости реакции от концентрации
Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ может быть изучена на примере взаимодействия тиосульфата натрия с серной кислотой:
Na2S2O3 + Н2S04 Na2S04 + H2SO3 + S
Методика эксперимента: Для изучения зависимости скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ приготовить 3 пробирки, в которые налить различные (обозначенные в таблице 1) объемы раствора тиосульфата натрия. К каждому из приготовленных растворов пользуясь мерной пробиркой при перемешивании прилить дистиллированную воду, а затем по 2,0 мл 0,2 моль/л раствора серной кислоты. Отметить и записать в таблицу 1 время, за которое после добавления серной кислоты в пробирке наблюдалось образование осадка коллоидной серы (появление мути). Проделать опыты с различными количествами тиосульфата натрия (отмеченными в таблице 1). Быстро вымыть использованные пробирки.
15
На основе полученных Вами экспериментальных данных рассчитать скорость химической реакции и построить на миллиметровой бумаге зависимость скорости реакции от концентрации тиосульфата натрия V = f[С].
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
||
|
|
|
|
|
|
Концентрация |
Время от |
Скорость |
|||||
|
Взято, мл |
|
|
VNa S O |
начала |
реакции, |
|||||||
|
|
С |
реакции до |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
2 |
2 |
3 |
|
|
1 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
появления |
V |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|||||
|
|
|
|
|
V = V(Na2S2O3)+V(H2O)+ V |
помутнения |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
(H2SO4) |
|
|
|
( t), сек |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
V(Na2S2 |
V(H2O) |
V(H2S0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
О3) |
|
|
|
4) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
6 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
4 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.1 Зависимость скорости реакции от концентрации Na2S2O3
Сделать вывод о характере зависимости скорости реакции от концентрации.
Вывод:
____________________________________________________________________
__________________________________________________________________
___________________________________________________________________
Опыт № 2. Влияние температуры на скорость химической реакции
Пользуясь мерными пробирками, слить в 3 пробирки по 2 мл 0,2 моль/л раствора серной кислоты и по 3 мл дистиллированной воды, а в 3 другие - налить по 2 мл 0,2 моль/л раствора тиосульфата натрия. Две пробирки (одна с
16
H2S04 , а другая с Nа2S2О3) поместить на водяную баню, температура воды в которой не выше 25° С. Через 3 минуты содержимое пробирок слить вместе, отметить время с момента слияния растворов до начала помутнения содержимого нагреваемой пробирки. Опыт с последующей парой пробирок проводить при температуре на 10° С выше предыдущей (например, 35°С), отсчитывая время до момента помутнения раствора. Опыт с последней парой проводить при температуре на 20°С выше первоначальной (например, при 45° С). Аналогично фиксировать окончание реакции. Данные внести в таблицу 2. Построить на миллиметровой бумаге график зависимости скорости реакции от температуры.
|
|
|
Таблица 2 |
N п/п |
Температура, °С |
Промежуток времени |
Скорость реакции |
|
|
от начала реакции до |
1 |
|
|
появления |
V = |
|
|
помутнения, t, сек |
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
25°С |
|
|
|
|
|
|
2 |
35°С |
|
|
|
|
|
|
3 |
45°С |
|
|
|
|
|
|
Рис.2 Зависимость скорости реакции от температуры
Сделать вывод о характере зависимости скорости реакции от температуры.
Вывод:
17
____________________________________________________________________
__________________________________________________________________
____________________________________________________________________
__________________________________________________________________
Вопросы к защите работы:
1.Во сколько раз следует увеличить концентрацию водорода, чтобы скорость реакции N2 + 3Н2 —————> 2NH3, возросла в 1000 раз?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
2. Влияет ли изменение концентрации реагирующих веществ на: а) скорость реакции;
б) константу скорости реакции.
3.Как изменится скорость реакции при увеличении температуры от 20°С до 80°С при температурном коэффициенте, равном 2?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
Занятие 1.2.1.
Химия биогенных элементов. Химия биогенных элементов S-блока.
Лабораторная работа № 5
Химические свойства S-элементов, их применение в медицине Цель: Познакомиться с химическими свойствами S-элементов, определяющих их биологическую значимость и применение в медицине.
Оборудование и реактивы: 1% раствор NaHCO3, 1% раствор Na2B4O7, 1%
раствор NaCl, концентрированный раствор NaOH, 0,01 М раствор KMnO4, 3% раствор H2O2, 1% раствор NaOH, 5% раствор CH3COOH, желудочный сок,10% раствор СаСl2, 10% раствор BaCl2, 10% раствор H2SO4, MgO твердый , CaSO4 1/2 H2O (гипс), фосфатный буферный раствор, щавелевая кислота (НООС-СООН), стеариновая кислота, 5% раствор фторида натрия, фенолфталеин, белок, картофель.
18
Опыт 1. Определение каталазной активности тканей картофеля
Водородопероксид Н2О2 является продуктом метаболизма тканей аэробных клеток (функционирующих в атмосфере кислорода). Пероксид водорода Н2О2 наряду с О2 (супероксидный ион-радикал), ОН (гидроксильный радикал) относят к активным формам кислорода, оказывающим вредное воздействие на организм.
Супероксидный радикал образуется в результате одноэлектронного восстановления кислорода, происходящего при окислении железа (II) в составе гемоглобина
(Fe+2 - е Fe+3)
Ежедневно в норме по этому механизму окисляется до 3% гемоглобина. Пероксид водорода образуется при диспропорционировании супероксидных радикалов по реакции: О2 +О2 + 2Н+ Н2О2+О2. Этот процесс происходит с участием фермента супероксиддисмутазы.
При взаимодействии пероксида водорода с супероксидным анион радикалом образуется гидроксильный радикал ( Н2О2 + О2 ОН +О2 )
Образование высокоактивного ОН радикала может происходить также по реакции (Fe+2 + Н2О2 Fe+3 + ОH + OH-) (реакция Фентона).
Токсичность активных форм кислорода обусловлена их взаимодействием с липидным слоем клеточных мембран, вызывающим их повреждение.
Повышенный уровень активных форм кислорода является причиной многих патологий. В связи с этим одним из важных ферментов антиоксидантной защиты является каталаза, под действием которой водородопероксид превращается в воду и кислород (2Н2О2 2H2О + O2). Одна молекула каталазы может разложить за 1 мин 2 600 000 молекул пероксида водорода.
Принцип метода основан на определении количества пероксида водорода, которое может быть разрушено каталазой в условиях опыта. Непрореагировавший пероксид водорода может быть определен по реакции
2KMnO4 + 5 H2O2 + 3 H2SO4 2 MnSO4 + K2SO4 + 8 H2O + 5O2
Методика эксперимента: В колбочку емкостью 50 мл отмеривают цилиндром и вносят 20 мл дистиллированной воды. В колбочку помещают мелко нарезанный картофель (около 10 г). Встряхивают содержимое колбочки и после отстаивания надосадочную жидкость разливают в 2 пробирки. Одну из пробирок подвергают нагреванию (дезактивируют каталазу). Затем в каждую из пробирок добавляют по 0,5 мл 1% раствора пероксида водорода. Содержимое пробирок перемешивают и оставляют на 10 мин при комнатной температуре. В пробирке, где фермент активен, могут появляться пузырьки газа (кислорода) за счет разложения пероксида водорода каталазой. В пробирке, подвергнутой нагреванию, жидкость остается без изменения. По истечении 10 минут в каждую пробирку добавляют по 1 мл 10% раствора серной кислоты для прекращения действия фермента и создания кислой среды. В обе пробирки
19
добавляют по 1 мл 0,01 М раствора KMnO4. Укажите различия в окраске содержимого 2 пробирок.
Наблюдения:
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
_________________________________________________________________
Обоснуйте вывод. Объясните, почему раствор пероксида водорода используют в качестве антисептика при обработке раневой поверхности.
Вывод:
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
_________________________________________________________________
Опыт 2. Свойства гидрокарбоната натрия.
А) Растворы NaHCO3 (0,5-2% концентрации) применяют для полосканий, промываний, ингалаций в качестве антисептического средства. Его действие основано на том, что в результате гидролиза водный раствор NaHCO3 приобретает слабощелочные свойства, что способствует денатурации (нарушению структуры) белков микроорганизмов и, следовательно, ведет к их гибели.
Методика эксперимента: К раствору NaHCO3 добавьте индикатор (1% раствор фенолфталеина). Напишите молекулярное и ионное уравнения реакции гидролиза.
____________________________________________________________________
__________________________________________________________________
____________________________________________________________________
__________________________________________________________________
____________________________________________________________________
__________________________________________________________________
Отметьте изменение цвета раствора. Сделайте вывод о реакции среды.
Наблюдения:
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
_________________________________________________________________
Вывод:
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
_________________________________________________________________
Б) Растворы NaHCO3 назначают для коррекции метаболического ацидоза (при инфекциях, интоксикациях, наркозе, заболеваниях почек и др.). Механизм снижения кислотности заключается во взаимодействии NaHCO3 с кислыми продуктами (реакция нейтрализации). При этом образуются натриевые соли
20