Коллигативные свойства растворов.

Вопросы и задачи для самостоятельного решения

Вопросы:

1. Какие физико-химические свойства растворов называют коллигативными? Почему?

2. Какие мембраны называют полупроницаемыми перегородками? В каких системах и как они действуют?

3. Что называют диффузией и осмосом? В чем их отличие?

4. При каких условиях в системе из двух растворов возникает осмос? Чем определяется его интенсивность и направление? Что приводит систему в осмотическое равновесие? Какое значение имеет осмос в медицине? Приведите примеры.

5. Что называют осмотическим давлением? При помощи, каких приборов оно определяется, и в каких единицах выражается?

6. От каких факторов зависит осмотическое давление, и каким уравнением эта зависимость выражается?

7. В каких случаях растворы неэлектролитов и электролитов при одной и той же температуре имеют одинаковое осмотическое давление? Как называют такие растворы?

8. Какой раствор по отношению к другому называют гипертоническим? Гипотоническим? В сторону какого из них должен быть направлен осмос?

9. Что такое плазмолиз и гемолиз? Объясните эти явления.

10. Поглощение воды растениями за счет осмоса создает внутри клеток осмотическое давление, которое делает растительные ткани упругими (тургор). При каких условиях эта упругость начинает снижаться и растение вянет? Что восстанавливает тургор?

11. Каким образом в организме человека осуществляется механизм осморегуляции?

12. Что называется онкотическим давлением и какова его величина?

13. В чем сущность закона Рауля? Его формулировка и математическое выражение.

14. Перечислите следствия из закона Рауля.

Задачи:

1. Какое внешнее рабочее давление нужно приложить к морской воде, чтобы опреснить ее методом обратного осмоса. Молярные концентрации ионов в морской воде составляют: Cl^- - 0,55М; Na⁺ - 0,47М; SO₄^2- - 0,028М; Mg²⁺ - 0,054М; Ca²⁺ - 0,01М; К⁺ - 0,01М.

2. При острой кровопотере показано применение кровезаменяющей жидкости И.Р. Петрова. Ее готовят растворением в 100г воды 1 таблетки Петрова. В ее состав входят: 1,5г NaCl; 0,2г KCl; 0,01г CaCl_2. Рассчитать осмоляльность полученного раствора и его осмотическое давление при 37⁰С. Продумать механизм действия кровезаменяющей жидкости.

3. Найти осмотическое давление, которое может выдержать эритроцит, если гемолиз наблюдается в 0,3% - ном растворе хлорида натрия.

4. Осмотическое давление раствора, содержащего 7,5г сахара в 625мл раствора, равно 0,812 атм. при 12⁰С. Определите молярную массу сахара.

5. Рассчитать осмотическую работу, которую производит почка при выделении 0,5 моль мочевины в литре мочи при 37⁰С, если концентрация мочевины в плазме равна 0,005 моль/л, а в моче – 0,333 моль/л.

6. Моляльное повышение точки кипения бензола равно 2,53⁰С/моль. Вычислите молярную массу холестерина в бензольном растворе, если 0,788г его в 15,12г бензола вызывают повышение точки кипения на 0,34⁰.

7. В медицине в качестве заменителя плазмы крови используют раствор Тироде, в 100мл которого содержится 0,8% NaCl; 0,02% KCl; 0,02% CaCl₂; 0,01% MgCl₂; 0,005% NaHPO₄; 0,01% NaHCO₃ и 0,1% глюкозы. Рассчитайте осмотическое давление раствора при 37⁰С, считая его плотность 1г/мл.

8. Сточная вода представляет собой раствор мочевины (NH₂)₂CO. При очистке ее методом обратного осмоса прикладывается давление 5,5 атм. при 27⁰С. Рассчитайте концентрацию мочевины в сточной воде и температуру замерзания раствора.

9. Раствор, содержащий в 1 л 4,054 г вещества, имеет осмотическое давление 3,067*10⁵Па при 0⁰С. Элементарный состав вещества 40% углерода; 6,7% водорода и 5,3% кислорода по массе. Что это за вещество? При какой температуре будет замерзать его раствор?

10. Отработанные воды производства нитроакриловой кислоты содержат до 740 мг/л нитрата меди (II). До какого значения можно повысить в стоках содержание нитрита меди очисткой отводимых вод обратным осмосом, если процесс вести при 20⁰С и рабочем давлении 9,8 МПа, учитывая, что значение последнего в 3-4 раза превышает осмотическое давление концентрата. Какую часть сточных вод можно вернуть в производство? При расчете принять, что плотность растворов соли равна 1 г/мл, а ее кажущаяся степень диссоциации – 65%

11. Сточные воды, содержащие по массе 0,25% хлорида бария, очищают при 20⁰С обратным осмосом через мембрану при рабочем давлении 8,2 МПа. Рассчитать содержание соли в отводимом концентрате, считая кажущуюся степень диссоциации α(BaCl₂)=0,78 и плотность раствора 1 г/мл. Какая часть сточных вод может быть возвращена таким образом на повторное использование, если рабочее давление соответствует осмотическому давлению концентрата.

12. Наибольшее значение в медицине имеет определение осмотического давления биологических жидкостей, однако прямое его определение встречает ряд трудностей. Наиболее часто непосредственно замеряют депрессию (понижение) температуры, а затем уже вычисляют осмотическое давление. Плазма человеческой крови замерзает при – 0,56⁰С. Определите осмолярность и осмотическое давление крови при 37⁰С. Рассчитайте молярную концентрацию и массовую долю растворенных веществ в трех физиологических растворах, приготовленных на основе хлорида натрия, хлорида кальция и глюкозы.

13. Растворимость азота и кислорода в воде при н.у. равна 23,5 и 48,9 мл/л. Определите температуру замерзания воды, насыщенной воздухом.

14. Рассчитайте осмотическое давление при 37⁰С (R=8,31 Дж/мольК) внутриклеточной жидкости, если состав раствора (моль/л) соответственно: [Na⁺]=35, [K⁺]=115, [Ca²⁺]=5, [Cl^-]=25, [HCO₃^-]=20, [H₂PO₄^-]=100, [SO₄^2-]=10.

15. Как приготовить 1 л раствора глюкозы, изотонического по отношению к плазме крови.

16. Методом измерения осмотического давления растворов было установлено значение М_г гемоглобина – 68000. в одном из опытов при 4⁰С осмотическое давление раствора, содержащего гемоглобин массой 40 г в растворе объемом 0,5 л, оказалось равным 2634Па. Какое значение М_г гемоглобина было найдено в этом опыте?

17. В офтальмологической практике при глаукоме для понижения внутриглазного давления показано применять раствор мочевины (NH₂)₂CO с массовой долей 30%. Рассчитайте осмотическое давление этого раствора при 37⁰С. Является ли он изотоническим по отношению к плазме крови?

18. Осмотическое давление 1 моля NaCl, содержащегося в 10 л раствора, при 18⁰С равно 4,4 атм. Вычислите кажущуюся степень диссоциации соли.

19. Тиосульфат натрия Na₂S₂O₃ применяют как противотоксическое средство при отравлении синильной (циановодородной) кислотой и ее солями, вводя внутривенно раствор с массовой долей соли 30%. Рассчитайте изотонический коэффициент соли в этом растворе, если известно, что он кипит при 103,826⁰С? при какой температуре он замерзает?

20. Известно, что осмотическое давление 0,001 М раствора Co(NO₂)₃·4NH₃ при 25⁰С равно 0,049 атм. На сколько ионов распадается молекула соли, если считать, что в разбавленном растворе соль диссоциирует полностью? Напишите координационно – химическую формулу соли, назовите ее.

21. Гипертонический раствор хлорида натрия применяют в виде компрессов, примочек при лечении гнойных ран. Для приготовления такого раствора в мерную колбу на 2 л помещают 194,15 г соли (p=1,35 г/мл). Рассчитайте температуру замерзания этого раствора, его осмотическое давление при 37⁰С. при какой температуре этот раствор замерзает?

22. Внутриклеточная концентрация ионов калия в мышце составляет 150 ммоль/л, а в плазме крови – только 5 ммоль/л. Каков расход работы при транспорте 2 молей ионов калия из плазмы во внутриклеточную жидкость при 37⁰С?

23. Сироп для варенья приготовили, добавив стакан воды (250 мл) к 1 кг сахара (С₁₂Н₂₂О₁₁). При какой температуре закипит этот сироп?

24. Тосол и антифриз – жидкости для систем охлаждения двигателей автомобилей в зимний период – готовят смешением воды и этиленгликоля (СН₂ОН)₂. при какой температуре воздуха еще можно оставлять машину на улице, не боясь “заморозить двигатель”, если система охлаждения заполнена 40%-ным раствором этиленгликоля?