Группа 1. Определение порогов коагуляции защищенного и незащищенного золя.
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СТУДЕНТОВ
к лабораторному занятию
Модуль №3 «Поверхностные явления. Адсорбция. Коллоидные растворы. Высокомолекулярные соединения»
учебной дисциплины Химия
для специальности 31.05.01 «Лечебное дело»
курс ____I___семестр _I___
Составитель: к.х.н., доцент Задорожная А.Н.
Рецензент: ст.преподаватель Усова М.Г.
Владивосток, 2016
1.Тема: Определение порога коагуляции. Коллоидная защита
2. Мотивация изучения темы. Проблема устойчивости коллоидных систем является одной из важнейших в химии и медицине. С ней связаны такие вопросы как приготовление лекарственных препаратов типа проторгола, колларгола; использование антикоагулянтов при лечении тромбоза, инфаркта миокарда; понимание причин образования отложений в почках и печени и возникновения таких заболеваний как атеросклероз. Поэтому знание закономерностей адсорбционных явлений будет использовано студентами при изучении:
- микробиологии, вирусологии:антимикробноедействие лекарственных препаратов, содержащих ионы металлов высшей валентности - коагуляция белковых коллоидов патогенных микроорганизмов;
- клинической фармакологии:изучение видов взаимодействия лекарственных веществ и виды лекарственной несовместимости;
- пропедевтики внутренних болезней, хирургии:при лечении тяжелых форм стенокардии, инфарктах миокарда, других заболеваний сердечнососудистой системы (применение антигемокоагулянтов типа гепарина, кумарина и др.), пептизирование солевых отложений при артрозах, пептизация жировых бляшек (липопротеинов низкой плотности) при артеросклерозе, использование пептизирующего эффекта лекарственных препаратов при растворении почечных камней.
Цели занятия.
3.1 Общая цель: изучение темы направлено на формирование компетенций по ФГОС специальности ОПК - 7.
Конкретные цели и задачи.
После изучения темы студент должен:
«Знать» - свойства воды и водных растворов, роль коллоидных поверхностно-активных веществ в усвоении и переносе малополярных веществ в живом организме, типы устойчивости коллоидных систем, факторы, влияющие на коагуляцию золей, основные правила электролитной коагуляции (Щульце-Гарди, Дерягина-Ландау), методы защиты лиофобных золей; правила техники безопасности и работы в физической и химической лабораториях.
«Уметь» - экспериментально оценивать устойчивость гидрофобного золя по величине порога коагуляции, объяснять подбор условии пептизации и процессы, протекающие при данном явлении, измерять физико-химические параметры растворов, табулировать экспериментальные данные, графически представлять их, интерполировать, экстраполировать для нахождения искомых величин.
«Владеть» -навыками безопасной работы в химической лаборатории, техникой проведения химических экспериментов.
4. Вопросы, изученные на предшествующих дисциплинах и необходимые для освоения темы.
1. Теорию растворения, гидролиз (кафедра общей и биологической химии).
2. Поверхностные явления (кафедра общей и биологической химии).
3. Адсорбция на твердых адсорбентах (кафедра общей и биологической химии).
5. Задания для самостоятельной подготовки к лабораторному занятию:
5.1. Перечень контрольных вопросов для самоконтроля знаний.
3. Понятие о дисперсных коллоидных растворах.
4. Мицеллярная теория строения частиц лиофобных золей: агрегат, ядро, гранула, мицелла.
5. Виды устойчивости дисперсных систем. Основные факторы агрегативной устойчивости.
4. Коагуляция; стадии коагуляции (скрытая и явная). Факторы, влияющие на коагуляцию: концентрация золя, неэлектролиты, электролиты. Порог коагуляции.
5. Основные правила электролитной коагуляции: правило Щульца-Гарди и Дерягина-Ландау.
6. Лиотропные ряды.
7. Влияние ионов-партнеров на коагуляцию
8. Особые случаи коагуляции: коагуляция золей смесями электролитов (аддитивность действия, антагонизм действия и синергизм действия), «коллоидный иммунитет», чередование зон коагуляции.
9. Коллоидная защита. Сенсибилизация коллоидов.
10. Пептизация: адсорбционная и диссолюционная.
11. Коллоидные системы в организме.
5.2. Задания для СРС во внеучебное время.
Задача № 1.
Золь бромистого серебра получен смешением равных объёмов KBr с С(1/1KBr) = 0,008 моль/л и AgNO3 с С(1/1AgNO3) = 0,0096 моль/л. Определить заряд гранулы, направление движения её в электрическом поле, формулу мицеллы.
Задача № 2.
Порог коагуляции золя гидроксида железа фосфат-ионами равен 0,37 ммоль/л. Какой объем 5%-ного раствора Na3PO4 (пл. 1,05 г/мл) требуется для коагуляции золя объемом 750 мл?
Задача № 3.
Пороги коагуляции золя электролитами оказались равными для NaNO3 -250 ммоль/л, для Mg(NO3)2 - 20 ммоль/л, для Fe(NO3)3 - 0,5 ммоль/л. Какие ионы электролитов являются коагулирующими? Как заряжены частицы золя?
Задача № 4.
Золь Fe(OH)3 (V=11см3) защищён раствором казеина натрия(w=0,1%).Чему равно железное число, если коагуляция золя раствором сульфата калия (С(½K2SO4)=0,01 моль/дм3) наступает при добавлении 0,5см3 раствора казеина натрия, а при 0,4см3 её ещё нет?
5.3. Задания для самоконтроля подготовки к лабораторному занятию.
Вариант теста № 1
Агрегативную устойчивость дисперсных систем определяет:
а) плотность среды;
б) средний радиус частиц;
в) величина дзета-потенциала.
Вариант теста № 2
Коагулирующая способность ионов рассчитывается по формуле:
а) γ=СП /1;
б) γ=1/СП;
в) γ=Z6 /1.
Вариант теста № 3
Ионы Al3+ являются эффективным коагулянтом для золя:
а) {[mAs2S3]·nS2-(2n-x)H+}x-·xH+;
б) {[mFe(OH)3]·nFe3+3(n-x)Cl-}3x+·3xCl-;
в) {[mBaSO4]·nBa2+2(n-x)SO42-}2x+·2xSO42-.
Вариант теста № 4
При взаимодействии избытка фосфата калия с хлоридом магния образовался золь, в наибольшей степени коагулирующий под действием ионов:
а) K+;
б) Mg2+;
в) Al3+.
Вариант теста № 5
Защитное число вычисляют по формуле:
а) З.Ч.=VЗ/(100·VП·wП);
б) З.Ч.=(100·VП·wП) /VЗ;
в) З.Ч.=(100·wП)/(VЗ+VП).
Вариант № 6
Для золя Fe(OH)3 существует защитное число:
а) золотое; б) серебряное; в) железное.
6. Этапы проведения лабораторного занятия.
| № | Название этапа | Цель этапа | Время, мин |
| I. Вводная часть занятия | |||
| 1. | Организация занятия | Проверка присутствующих, их внешнего вида, наличия рабочих тетрадей и лекций | |
| 2. | Определение темы, мотивации, целей, задач занятия | Формирование мотивации данного занятия, значимости его в подготовке будущего специалиста | |
| II. Основная часть занятия | |||
| 3. | Контроль исходных знаний, умений и навыков | Выявление исходного уровня знаний, умений и навыков. | |
| 4. | Общие и индивидуальные задания для СРС в учебное время | Дифференцированное ориентирование студентов к предстоящей работе. | |
| 5. | Демонстрация методики лабораторной работы | Разбор ориентировочной основы действия (ООД). | |
| 6. | Управляемая СРС в учебное время | Выполнение эксперимента. Овладение общепрофессиональной компетенцией ОПК - 7. | |
| 7. | Реализация планируемой формы занятия | Расчётно – графическая работа; контроль результатов обучения и оценка с помощью дескрипторов. | |
| 8. | Итоговый контроль | Оценивание индивидуальных достижений студента, выявление ошибок и их корректировка. | |
| III. Заключительная часть занятия | |||
| Подведение итогов занятия | Оценка деятельности студентов и достижения цели занятия. | ||
| 10. | Общие и индивидуальные задания на СРС во внеучебное время | Указание по самоподготовке студентов к занятию «Определение ИЭТ желатина вискози-метрическим методом». |
7. Ориентировочная основа действия (ООД) для проведения самостоятельной работы студентов в учебное время.
Таблица 1.
| № пробирки | V золя Fe(OH)3, см3 | V желатина, см3 | V дистил. Воды, см3 | V раствора K2SO4 ,см3 | Сп, моль/дм3 |
| 0,5 | 0,5 |
Задания для контроля уровня сформированности компетенций в учебное время.
1. К 20 мл раствора Ba(NO3)2 с ω = 0,5% прилили 15 мл раствора H2SO4 с С (1/2 H2SO4) = 0,01 моль/л. Записать формулу мицеллы. К какому полюсу будет перемещаться гранула в электрическом поле?
2. Какой объём Fe(NO3)3 с С (Fe(NO3)3) = 0,002 моль/л требуется для коагуляции 0,25 л золя, если Сn = 0,07 ммоль/л?
9. Учебно-материальное обеспечение:
9.1.Литература:
а) обязательная
1. Попков В.А., Пузаков С.А. Общая химия. М.: ГЭОТАР-МЕДИА, 2007, с.797-836.
2. Жолнин А.В. Общая химия, под. ред. Попкова В.А., Жолнина А.В., М.:ГЭОТАР-Медиа, 2014. с. 303-319.
3. Пузаков С.А., Попков В.А., Филиппова А.А. Сборник задач и упражнений по общей химии, учеб. пособие для вузов, 5-е изд.-М.:Юрайт, 2013. с. 206-213.
4. Ершов Ю.А. Коллоидная химия. Физическая химия дисперсных систем. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2014. с. 169-198.
б) дополнительная
1. Тюрина Е.Ф., Иванова Н.С. и др. Общая химия. Вопросы и ответы. Владивосток, Медицина ДВ, 2008. 170 с.
в) интернет-ресурсы:
http://www.studmedlib.ru
http://www.books-up.ru
10. Материальное обеспечение:
а) таблицы
б) калькуляторы
в) лабораторные приборы
Оценивание уровня сформированности компетенций обучающихся проводится по балльно-рейтинговой системе.
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СТУДЕНТОВ
к лабораторному занятию
Модуль №3 «Поверхностные явления. Адсорбция. Коллоидные растворы. Высокомолекулярные соединения»
учебной дисциплины Химия
для специальности 31.05.01 «Лечебное дело»
курс ____I___семестр _I___
Составитель: к.х.н., доцент Задорожная А.Н.
Рецензент: ст.преподаватель Усова М.Г.
Владивосток, 2016
1.Тема: Определение порога коагуляции. Коллоидная защита
2. Мотивация изучения темы. Проблема устойчивости коллоидных систем является одной из важнейших в химии и медицине. С ней связаны такие вопросы как приготовление лекарственных препаратов типа проторгола, колларгола; использование антикоагулянтов при лечении тромбоза, инфаркта миокарда; понимание причин образования отложений в почках и печени и возникновения таких заболеваний как атеросклероз. Поэтому знание закономерностей адсорбционных явлений будет использовано студентами при изучении:
- микробиологии, вирусологии:антимикробноедействие лекарственных препаратов, содержащих ионы металлов высшей валентности - коагуляция белковых коллоидов патогенных микроорганизмов;
- клинической фармакологии:изучение видов взаимодействия лекарственных веществ и виды лекарственной несовместимости;
- пропедевтики внутренних болезней, хирургии:при лечении тяжелых форм стенокардии, инфарктах миокарда, других заболеваний сердечнососудистой системы (применение антигемокоагулянтов типа гепарина, кумарина и др.), пептизирование солевых отложений при артрозах, пептизация жировых бляшек (липопротеинов низкой плотности) при артеросклерозе, использование пептизирующего эффекта лекарственных препаратов при растворении почечных камней.
Цели занятия.
3.1 Общая цель: изучение темы направлено на формирование компетенций по ФГОС специальности ОПК - 7.
Конкретные цели и задачи.
После изучения темы студент должен:
«Знать» - свойства воды и водных растворов, роль коллоидных поверхностно-активных веществ в усвоении и переносе малополярных веществ в живом организме, типы устойчивости коллоидных систем, факторы, влияющие на коагуляцию золей, основные правила электролитной коагуляции (Щульце-Гарди, Дерягина-Ландау), методы защиты лиофобных золей; правила техники безопасности и работы в физической и химической лабораториях.
«Уметь» - экспериментально оценивать устойчивость гидрофобного золя по величине порога коагуляции, объяснять подбор условии пептизации и процессы, протекающие при данном явлении, измерять физико-химические параметры растворов, табулировать экспериментальные данные, графически представлять их, интерполировать, экстраполировать для нахождения искомых величин.
«Владеть» -навыками безопасной работы в химической лаборатории, техникой проведения химических экспериментов.
4. Вопросы, изученные на предшествующих дисциплинах и необходимые для освоения темы.
1. Теорию растворения, гидролиз (кафедра общей и биологической химии).
2. Поверхностные явления (кафедра общей и биологической химии).
3. Адсорбция на твердых адсорбентах (кафедра общей и биологической химии).
5. Задания для самостоятельной подготовки к лабораторному занятию:
5.1. Перечень контрольных вопросов для самоконтроля знаний.
3. Понятие о дисперсных коллоидных растворах.
4. Мицеллярная теория строения частиц лиофобных золей: агрегат, ядро, гранула, мицелла.
5. Виды устойчивости дисперсных систем. Основные факторы агрегативной устойчивости.
4. Коагуляция; стадии коагуляции (скрытая и явная). Факторы, влияющие на коагуляцию: концентрация золя, неэлектролиты, электролиты. Порог коагуляции.
5. Основные правила электролитной коагуляции: правило Щульца-Гарди и Дерягина-Ландау.
6. Лиотропные ряды.
7. Влияние ионов-партнеров на коагуляцию
8. Особые случаи коагуляции: коагуляция золей смесями электролитов (аддитивность действия, антагонизм действия и синергизм действия), «коллоидный иммунитет», чередование зон коагуляции.
9. Коллоидная защита. Сенсибилизация коллоидов.
10. Пептизация: адсорбционная и диссолюционная.
11. Коллоидные системы в организме.
5.2. Задания для СРС во внеучебное время.
Задача № 1.
Золь бромистого серебра получен смешением равных объёмов KBr с С(1/1KBr) = 0,008 моль/л и AgNO3 с С(1/1AgNO3) = 0,0096 моль/л. Определить заряд гранулы, направление движения её в электрическом поле, формулу мицеллы.
Задача № 2.
Порог коагуляции золя гидроксида железа фосфат-ионами равен 0,37 ммоль/л. Какой объем 5%-ного раствора Na3PO4 (пл. 1,05 г/мл) требуется для коагуляции золя объемом 750 мл?
Задача № 3.
Пороги коагуляции золя электролитами оказались равными для NaNO3 -250 ммоль/л, для Mg(NO3)2 - 20 ммоль/л, для Fe(NO3)3 - 0,5 ммоль/л. Какие ионы электролитов являются коагулирующими? Как заряжены частицы золя?
Задача № 4.
Золь Fe(OH)3 (V=11см3) защищён раствором казеина натрия(w=0,1%).Чему равно железное число, если коагуляция золя раствором сульфата калия (С(½K2SO4)=0,01 моль/дм3) наступает при добавлении 0,5см3 раствора казеина натрия, а при 0,4см3 её ещё нет?
5.3. Задания для самоконтроля подготовки к лабораторному занятию.
Вариант теста № 1
Агрегативную устойчивость дисперсных систем определяет:
а) плотность среды;
б) средний радиус частиц;
в) величина дзета-потенциала.
Вариант теста № 2
Коагулирующая способность ионов рассчитывается по формуле:
а) γ=СП /1;
б) γ=1/СП;
в) γ=Z6 /1.
Вариант теста № 3
Ионы Al3+ являются эффективным коагулянтом для золя:
а) {[mAs2S3]·nS2-(2n-x)H+}x-·xH+;
б) {[mFe(OH)3]·nFe3+3(n-x)Cl-}3x+·3xCl-;
в) {[mBaSO4]·nBa2+2(n-x)SO42-}2x+·2xSO42-.
Вариант теста № 4
При взаимодействии избытка фосфата калия с хлоридом магния образовался золь, в наибольшей степени коагулирующий под действием ионов:
а) K+;
б) Mg2+;
в) Al3+.
Вариант теста № 5
Защитное число вычисляют по формуле:
а) З.Ч.=VЗ/(100·VП·wП);
б) З.Ч.=(100·VП·wП) /VЗ;
в) З.Ч.=(100·wП)/(VЗ+VП).
Вариант № 6
Для золя Fe(OH)3 существует защитное число:
а) золотое; б) серебряное; в) железное.
6. Этапы проведения лабораторного занятия.
| № | Название этапа | Цель этапа | Время, мин |
| I. Вводная часть занятия | |||
| 1. | Организация занятия | Проверка присутствующих, их внешнего вида, наличия рабочих тетрадей и лекций | |
| 2. | Определение темы, мотивации, целей, задач занятия | Формирование мотивации данного занятия, значимости его в подготовке будущего специалиста | |
| II. Основная часть занятия | |||
| 3. | Контроль исходных знаний, умений и навыков | Выявление исходного уровня знаний, умений и навыков. | |
| 4. | Общие и индивидуальные задания для СРС в учебное время | Дифференцированное ориентирование студентов к предстоящей работе. | |
| 5. | Демонстрация методики лабораторной работы | Разбор ориентировочной основы действия (ООД). | |
| 6. | Управляемая СРС в учебное время | Выполнение эксперимента. Овладение общепрофессиональной компетенцией ОПК - 7. | |
| 7. | Реализация планируемой формы занятия | Расчётно – графическая работа; контроль результатов обучения и оценка с помощью дескрипторов. | |
| 8. | Итоговый контроль | Оценивание индивидуальных достижений студента, выявление ошибок и их корректировка. | |
| III. Заключительная часть занятия | |||
| Подведение итогов занятия | Оценка деятельности студентов и достижения цели занятия. | ||
| 10. | Общие и индивидуальные задания на СРС во внеучебное время | Указание по самоподготовке студентов к занятию «Определение ИЭТ желатина вискози-метрическим методом». |
7. Ориентировочная основа действия (ООД) для проведения самостоятельной работы студентов в учебное время.
Группа 1. Определение порогов коагуляции защищенного и незащищенного золя.
Приборы и реактивы:золь Fe(OH)3, раствор желатина, раствор сульфата калия (С(1/2 K2SO4)) = 0,01 моль/дм3, пробирки, пипетки, бюретка.
Методика выполнения работы.В пробирки налить по 5 см3 золя Fe(OH)3и прибавить: в первую – 0,5 см3 раствора желатина, а во вторую – 0,5 см3 дистиллированной воды. Растворы в пробирках тщательно перемешать и в каждую прилить из бюретки раствор сульфата калия (С(1/2 K2SO4)) = 0,01 моль/дм3 до появления мути. Отметить объем K2SO4, прибавление которого вызывает коагуляцию защищенного и незащищенного золя. Данные опыта записывают в таблицу 1.
Таблица 1.
| № пробирки | V золя Fe(OH)3, см3 | V желатина, см3 | V дистил. Воды, см3 | V раствора K2SO4 ,см3 | Сп, моль/дм3 |
| 0,5 | 0,5 |