Визначення буферної ємності ацетатного буферного розчину

Будь-яка буферна суміш практично зберігає сталість рН лише за умови додавання невеликої визначеної кількості кислоти або лугу. Кількісною мірою здатності буферних систем підтримувати рН незмінним є буферна ємність. Вона виражається в моль/л або, частіше, в ммоль/л і обчислюється за такими формулами:

; ,

де: В_к – буферна ємність за кислотою; В_л – буферна ємність за лугом; ΔpH – зміна pН буферної системи при додаванні кислоти (лугу); – об’єм буферного розчину.

Буферна ємність тим більша, чим більша концентрація компонентів буферного розчину, при цьому співвідношення їх концентрацій має дорівнювати одиниці.

 

Завдання:

– Заповнити одну бюретку розчином ацетатної кислоти, другу - розчином натрій ацетату з с ₀(CH₃COOH) = с ₀(CH₃COONa)= 1∙10^-2 моль/л.

– У двох стаканчиках ємністю 25 мл приготувати буферні розчини об’ємом 10 мл із співвідношенням об’ємів розчинів CH₃COOH та CH₃COONa рівним одному.

– Виміряти рН₀ приготовлених буферних розчинів за допомогою рН - метра або іонометра.

– Заповнити одну бюретку розчином хлоридної кислоти, другу - розчином натрій гідроксиду з с (HCl) = с (NaOH)=0,1моль/л.

– До одного із ацетатних буферів додати розчин HCl (c (HCl)=0,1моль/л) при постійному перемішуванні до зміни рН₀ розчину на одиницю – ΔрН_к=рН₀–рН₁=1 (рН₁ розчину контролювати за допомогою рН - метра або іонометра).

– До другого ацетатного буферного розчину за допомогою бюретки додати розчин NaOH (c (NaOH)=0,1моль/л) при постійному перемішуванні до зміни рН₀ розчину на одиницю – ΔрН_осн.=рН₂–рН₀=1 (рН₂ розчину контролювати за допомогою рН - метра або іонометра).

– Виміряні значення об’єму розчинів HCl і NaOH та рН₀, рН₁, рН₂ занести до таблиці.

 

Таблиця

№	Об’єм розчинів, л	рН буферного розчину	Вк Вл.
CH3COONa	CH3COOH	Буферного розчину	HCl	NaOH	рН0	pНi	ΔрН
	5∙10^-3	5∙10^-3			–
	5∙10^-3	5∙10^-3		–

с (CH₃COOH) = моль/л с (CH₃COONa) = моль/л

с (HCl) = моль/л с (NaOH) = моль/л

 

=

=

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

Заняття 7. Колігативні властивості розчинів.

 

Мета (знати, вміти):

– аналізувати взаємозв'язок між колігативними властивостями і концентрацією розчинів;

– застосовувати теоретичні положення осмотичних явищ для пояснення процесів в організмі людини.

Основні поняття теми заняття: колігативні властивості, осмос, ізотонічний коефіцієнт, гемоліз, плазмоліз, онкотичноготиск, кріоскопія, ебуліоськопія.

Література:

1. Медична хімія: Підр. для ВНЗ/В.О. Калібабчук, І.С Чекман, В.І. Галинська та інш.; Під ред. В.О. Калібабчук.- К.: ВСВ Медицина, 2013 – 390 с. [93-104]

2. Медична хімія: Підр. для вузів/В.О. Калібабчук, Л.І. Грищенко, В.І. Галинська та інш.; Під ред. В.О. Калібабчук.- К.: Інтермед, 2006 – 460 с. [119-133]

 

Теоретичні питання:

Колігативні властивості розведених розчинів неелектролітів. Відносне зниження тиску насиченої пари розчинника над розчином. Ідеальні розчини. Зниження температури замерзання та підвищен­ня температури кипіння розчинів у порівнянні з розчинниками. Закони Рауля. Осмос та осмотичний тиск. Закон Вант-Гоффа. Колігативні властивості розведених розчинів електролітів. Ізотонічний коефіцієнт. Гіпо-, гіпер- та ізотонічні розчини.

Кріометрія, ебуліометрія, осмометрія, їх застосування в медико-біологічних дослідженнях. Роль осмосу в біологічних системах. Осмотичний тиск плазми крові. Рівняння Галлера. Онкотичний тиск. Плазмоліз та гемоліз.

 

Тести та вправи до самостійної роботи:

1. Яким буде розчин кальцій хлориду стосовно розчину натрій хлориду, якщо молярні концентрації електролітів однакові:

а) ізотонічним; б) гіпертонічним; в) гіпотонічним?

 

2. Який із розчинів має найбільший осмотичний тиск, якщо масові концентрації розчинених речовин однакові:

а) фруктози; б) мальтози; в) рибози; г) глюкози?

 

3. Який із розчинів має найбільший осмотичний тиск, при однаковій температурі, якщо масові концентрації розчинених речовин однакові:

а) калій хлориду; б) літій хлориду; в) амоній хлориду;

г) кальцій хлориду; д) натрій хлориду?

 

4. У якому із розчинів ізотонічний коефіцієнт для NaCl найбільший:

а) c(NaCl) = 0,1моль/л; б) c(NaCl) = 0,01моль/л;

в) c(NaCl) = 0,05моль/л; г) c(NaCl) = 0,001моль/л?

 

5. Для якого електроліту ізотонічний коефіцієнт найбільший у таких розчинах:

а) c(NaCl) = 0,01моль/л; б) c(KCl) = 0,01моль/л;

в) c(K₂SO₄) = 0,01моль/л; г) c(MgSO₄) = 0,01моль/л?

 

6. Для якого із водних розчинів температура замерзання найнижча:

а) b(КCl) = 0,1моль/кг; б) b(KNO₃) = 0,1моль/кг;

в) b(K₂SO₄) = 0,1моль/кг; г) b(KBr) = 0,1моль/кг?

 

7. Для якого із водних розчинів температура замерзання найнижча:

а) 10г глюкози на 1000г води; б) 10г рибози на1000г води;

в) 10г фруктози на 1000г води; г) 10г сахарози на 1000г води?

 

8. Який із розчинів натрій хлориду стосовно крові буде гіпотонічним і в ньому буде відбуватися гемоліз:

а) c(NaCl) = 1,5моль/л; б) c(NaCl) = 0,5моль/л;

в) c(NaCl) = 0,15моль/л; г) c(NaCl) = 0,015моль/л?

 

9. Який із розчинів при температурі 37⁰С має найменший осмотичний тиск:

а) с(NaCl) = 0,1моль/л; б) с(KCl) = 0,1моль/л;

в) с(K₂SO₄) = 0,1моль/л; г) c(глюкози) = 0,1моль/л?

 

10. Який осмотичний тиск має бути у розчинах лікарських речовин, що застосовують в медичній практиці як ізотонічні по відношенню до крові:

а) π = 3,8кПа; б) π = 770Па; в) π = 7,7кПа;

г) π = 77,0кПа; д) π = 770кПа?

 

11. Чому буде дорівнювати ізотонічний коефіцієнт Вант - Гоффа для барій нітрату, якщо ця речовина повністю дисоціює у водному розчині:

а) і = 2; б) і = 4; в) і = 3; г) і = 1; д) і = 5?

 

12. У якому випадку відбувається осмос, якщо через напівпроникну мембрану у контакт приведено розчини солей з однаковою молярною концентрацією:

а) NaCl / KCl; б) NaCl / CaCl₂;

в) CaCl₂ / Ca(NO₃)₂; г) NaCl / NaNO₃?

 

13. Розчини натрій хлориду, літій хлориду, амоній хлориду, калій хлориду, кальцій хлориду замерзають при однакових температурах. Моляльність розчину якого електроліту найменша:

а) кальцій хлориду; б) натрій хлориду; в) калій хлориду;

г) літій хлориду; д) амоній хлориду?

 

14. Молярна концентрація якого електроліту найменша, якщо розчини ізотонічні:

а) натрій сульфату; б) натрій хлориду; в) натрій нітрату;

г) калій хлориду; д) калій нітрату?

 

15. Осмос – це:

а) проникнення тільки молекул розчинника через напівпроникну мембрану;

б) проникнення тільки молекул розчиненої речовини через напівпроникну мембрану;

в) не проникнення ні молекул розчинника, ні молекул розчиненої речовини через напівпроникну мембрану;

г) проникнення молекул розчиненої речовини та молекул розчинника через напівпроникну мембрану?

 

16. Найбільш вірогідне значення і в рівнянні π = і с(x) R Т для розчинів електролітів:

а) і < 1; б) і = 1; в) і > 1; г) і > 100.

 

17. Явище гемолізу еритроцитів відбувається в:

а) гіпертонічному розчині; б) розчинах електролітів; в)ізотонічному розчині; г) гіпотонічному розчині; д)розчинах неелектролітів?

18. Значення К_к в рівнянні ΔТ_зам. = К_к b(x) для водних розчинів дорівнює:

а) 1 ; б) 1,86 ; в) 3 ; г) 0,5 .

 

19. Визначення зміни температури замерзання розчину використовується в методі:

а) ебуліометрії; б) кріометрії;

в) кондуктометрії; г) потенціометрії?

 

20. Визначити температуру кипіння та температуру замерзання розчину, отриманого при розчиненні 150г глюкози в 850г води. Температуру виразити за шкалою Цельсія. ; ; ; ; .

21. Обчислити молярну масу неелектроліту, якщо розчин, що містить 25,55г цієї речовини в 200г води, замерзає при –1,32^0С. ; .

22. Розчин, в якому розчинено 41,4 неелектроліту в 300г води кипить при 100,78^0С. Обчислити молярну масу цієї речовини. ; .

 

23. Розчин, що містить 8г в 1000г , кипить при . Визначити ізотонічний коефіцієнт гідроксиду натрію в цьому розчині. ; ; .

24. Обчислити осмотичний тиск розчину білка, що містить 2,5г білка в 0,5л розчину, при температурі 36,6^0С враховуючи, що макромолекула білка має глобулярну форму. ; .

25. Обчислити масу гліцерину, що міститься в 50мл розчину, якщо осмотичний тиск цього розчину при 25^0С дорівнює 4129,4кПа. ; .

26. Визначити ізотонічний коефіцієнт барій гідроксиду в розчині з молярною концентрацією , якщо осмотичний тиск цього розчину при температурі дорівнює 618,8кПа, .

Заняття 8. Теплові ефекти хімічних реакцій в розчинах. Направленість процесів.

Мета (знати, вміти):

– трактувати хімічні та біохімічні процеси з позиції їх теплових ефектів;

– використовувати термодинамічні функції для оцінки спрямованості процесів, пояснювати енергетичне супряження в живих системах;

– вміти проводити термохімічні розрахунки і використовувати їх для визначення калорійності харчових продуктів;

 

Основні поняття теми заняття: термодинамічна система, функція стану, внутрішня енергія, тепловий ефект хімічної реакції, ентальпія, ентропія, самодовільний процес.

Література:

1. Медична хімія: Підр. для ВНЗ/В.О. Калібабчук, І.С Чекман, В.І. Галинська та інш.; Під ред. В.О. Калібабчук.- К.: ВСВ Медицина, 2013 – 390 с. [45-62]

2. Медична хімія: Підр. для вузів/В.О. Калібабчук, Л.І. Грищенко, В.І. Галинська та інш.; Під ред. В.О. Калібабчук.- К.: Інтермед, 2006 – 460 с. [56-77]

 

Теоретичні питання:

Предмет хімічної термодинаміки. Основні поняття хімічної термодинаміки: термодинамічна система (ізольована, закрита, відкрита, гомогенна, гетерогенна), параметри стану (екстенсивні, інтенсивні), термодинамічний процес (оборотний, необоротний). Живі організми – відкриті термодинамічні системи. Необоротність процесів життєдіяльності.

Перший закон термодинаміки. Ентальпія. Термохімічні рівняння. Стандартні теплоти утворення та згорання. Закон Гесса. Метод калори­метрії. Енергетична характеристика біохімічних процесів. Термохімічні розрахунки для оцінки калорійності продуктів харчування та складання раціональних та лікувальних дієт.

Самодовільні і несамодовільні процеси. Другий закон термодинаміки. Ентропія. Термодинамічні потенціали: енергія Гіббса, енергія Гельмгольца. Термодинамічні умови рівноваги. Критерії направленості самодовільних процесів.

Застосування основних положень термодинаміки до живих організмів. АТФ як джерело енергії для біохімічних реакцій. Макроергічні сполуки. Енергетичні супряження в живих системах: екзергонічні та ендергонічні процеси в організмі.

 

Тести та вправи до самостійної роботи:

1. Який об’єкт можна розглядати як термодинамічну систему:

а) одну молекулу; б) дві молекули;

в) один моль речовини; г) усе з вказаного?

 

2. Термодинамічна система ізольована за умови, якщо:

а) обмінюється з навколишнім середовищем тільки енергією;

б) не обмінюється з навколишнім середовищем ні енергією, ні речовиною;

в) обмінюється з навколишнім середовищем і енергією, і речовиною.

 

3. Розчин натрій хлориду містить компонентів:

а) 1; б) 2; в) 3; г) 4.

 

4. Суміш, що складається з водного розчину NaCl, кусків льоду, кристалів NaCl, містить фаз:

а) 1; б) 2; в) 3; г) 4.

 

5. Вказати фізичну величину, що не є параметром термодинамічної системи:

а) P; б) V; в) Q; г) T.

 

6. Вказати фізичну величину, що не є функцією стану термодинамічної системи:

а) U; б) A; в) H; г) G.

 

7. Вказати параметр системи, абсолютне значення якого можна виміряти:

а) U; б) Т; в) H; г) G.

 

8. Який параметр системи є екстенсивним:

а) Т; б) Р; в) Н?

 

9. Який параметр системи є інтенсивним:

а) Р; б) U; в) V; г) Н; д)F?

 

10. При якій температурі ентропія чистого кристалічного тіла дорівнює нулю:

а) 10⁰С; б) 273,15⁰С; в) 0⁰С; г) –273,15⁰С?

 

11. Який математичний вираз відповідає І закону термодинаміки для ізохорних процесів:

а) б) Q = ΔH; в) Q = ΔU?

 

12. Вказати термодинамічну умову ендотермічного процесу:

а) ΔH = 0; б) ΔH > 0; в) ΔH < 0.

 

13. Вказати термодинамічну умову самодовільного протікання процесу в закритій системі при ΔТ=0, ΔР=0:

а) ΔG = 0; б) ΔG > 0; в) ΔG < 0.

 

14. Вказати умову термодинамічної рівноваги в ізольованій системі:

а) ΔS > 0; б) ΔS = 0; в) ΔS < 0.

 

15. Вказати термодинамічну умову самодовільного протікання ізобарно-ізотермічного процесу в закритій системі:

а) ΔG = 0; б) ΔF = 0; в) ΔG > 0; г) ΔF < 0; д) ΔG < 0.

 

16. Стандартна теплота утворення () вимірюється в:

а) Дж/моль; б) Дж∙моль; в) Дж/К; г) Дж∙К.

 

17. Процес є ізохорно-ізотермічний, якщо:

а) ΔP = 0, ΔV = 0; б) ΔV = 0, ΔT = 0; в) ΔT = 0, ΔP = 0.

 

18. Яким рівнянням описується зміна ентропії (ΔS) закритої системи:

а) ΔF = ΔU – TΔS; б) ΔG = ΔH – TΔS;

в) Q = ΔU + А; г) ΔS = Q/Т?

 

19. Який математичний вираз відповідає ІІ закону термодинаміки:

а) ΔS = Q/Т; б) Q_р=ΔH; в) ΔQ_v= ΔU; г) Q = ΔU + A?

 

20. Яка із систем стає гетерогенною внаслідок реакції, що відбувається в розчині:

а) AgNO₃ + HBr →; б) HCl + K₂O →; в) NaOH + H₂SO₄ →?

 

21. Як змінюється ентропія системи: 2СО _(г) С _(т)+СО_{2 (г)}

а) зменшиться; б) збільшиться; в) залишиться без змін?

22. Чи можливий самодовільний процес при ΔH>0 та TΔS>0:

а) можливий при б) можливий при

в) можливий за будь - яких умов?

 

23. Вказати ендергонічний процес в організмі людини:

а) гідроліз білків; б) гідроліз полісахаридів;

в) синтез білків; г) окиснення вуглеводів?

 

24. Вказати катаболічний процес в організмі людини:

а) гідроліз білків; б) синтез нуклеїнових кислот;

в) синтез білків?

 

25. Вказати самодовільний процес в організмі людини:

а) рух крові в судинах; б) активний транспорт іонів;

в) пасивний транспорт іонів; г) синтез білків?

 

26. В 100 г чіпсів міститься 6 г білків, 53 г вуглеводів, 30 г жирів. Обчислити а) енергію, яка виділиться при засвоєнні 250 г чіпсів (в Дж); б) калорійність чіпсів в розрахунку на 1 г продукту (в кДж/г), якщо теплоти (ентальпії) згоряння білків, жирів та вуглеводів дорівнюють відповідно –39,9 кДж/г, –17кДж/г та –17 кДж/г.
27.Розрахуватиенергіюв ккал, яка виділитьсяпри засвоєнні порції червоної ікри масою 30г. В червоній ікрі в середньому міститься 32% білків, 12% жирів; калорійність білків та жирів становить відповідно 17кДж/г та 39,9 кДж/г.
28.Яка кількість батончиків «Nuts» масою 50г є еквівалентною до втрати 785 ккал енергії? Склад продукту: 7,1% білків, 25,1% жірів, 62,8% вуглеводів. Калорійність білків, жирів та вуглеводів становить відповідно 17кДж/г, 39,9 кДж/г та 17кДж/г.
29. Розрахувати масу кефіру, що є еквівалентною до втрати енергії через потовиділення 360г води, якщо ентальпія випаровування води дорівнює 41кДж/моль. Кефір містить 2,5% жирів, 3,5% вуглеводів та 3,0% білків; теплоти (ентальпії) згоряння білків, жирів та вуглеводів дорівнюють відповідно –39,9 кДж/г, –17кДж/г та –17 кДж/г.
30. Яка кількість яєць масою 60г еквівалентна до втрати енергії через потовиділення 900г води, якщо ентальпія випаровування води дорівнює 41кДж/моль. Яйце містить 12% жирів, 69% білків, 3% вуглеводів; теплоти (ентальпії) згоряння білків, жирів та вуглеводів дорівнюють відповідно –39,9 кДж/г, –17кДж/г та –17 кДж/г.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №8