Питання для контролю знань. 10 страница

j

M

o C_i O о lg C_i

Рис. 3.1. Рис.3.2.

Для знаходження величини К у рівнянні Фрейндліха визначити величину відрізка ОМ (рис. 3.2.) з урахуванням масштабу по осі ординат.

Потім визначити антилогарифм величини відрізка, бо lg K = ОМ.

Константу 1/nзнаходять, визначаючи значенняtg j (рис. 3.2.) з урахуванням масштабів по осях, бо 1/n = tg j.

Значення констант Кі 1/n занести у таблицю і записати рівняння Фрейндліха для адсорбції оцтової кислоти на вугіллі.

8.7. Оформлення протоколу лабораторної роботи.

У зошиті записати необхідні розрахунки, побудувати графіки, заповнити таблицю, зробити висновок.

9. ЛІТЕРАТУРА.

1.Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. –В: НОВА КНИГА, 2006, с. 562-601.

2.Медицинская химия: учеб. / В.А. Калибабчук, Л.И. Грищенко, В.И. Галинская и др.; под ред. В.А. Калибабчук. – К.: Медицина, 2008.

3.Садовничая Л.П., Хухрянский В.Г., Цыганенко А.Я.

Биофизическая химия. -Київ: Вища школа, 1986.-С.166 – 174.

4. Равич-Щербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия.

-М.: Высшая школа, 1975. –С. 158 – 158.

ЗАНЯТТЯ № 7

1.ТЕМА. Іонний обмін. Хроматографія.

2. ОБГРУНТУВАННЯ ТЕМИ. Хроматографія як фізико-хімічний метод аналізу широко застосовується в науковій та лабораторній практиці. Методами хроматографічного аналізу розділяють та ідентифікують амінокислоти, білки, нуклеїнові кислоти, ліпіди та інші біоорганічні сполуки; вони застосовуються для визначення складу промислових газоподібних і рідких викидів. У комплексі з іншими методами фізико-хімічного аналізу хроматографія є найважливішим методом дослідження в біології, медицині та фармації, методом екологічного контролю та моніторингу.

3. МЕТА. Сформувати уявлення про види, особливості та можливості хроматографії, напрямки її застосування у біохімічному, лабораторному, санітарно-гігієнічному аналізі. Набути практичних навичок у проведенні розподільної паперової хроматографії та адсорбційної хроматографії на твердому адсорбенті.

Студент повинен знати:

- суть хроматографічного аналізу;

- класифікацію хроматографічних методів за типом фізико-хімічного

процесу;

- основні види хроматографії за технікою виконання;

- можливості застосування хроматографії у біології, медицині, екології;

вміти:

- проводити якісну колоночну адсорбційну хроматографію;

оволодіти навичками:

- розділення та якісного визначення речовин методом розподільної

паперової хроматографії.

4. ОСНОВНІ БАЗОВІ ЗНАННЯ, ВМІННЯ ТА НАВИЧКИ,

НЕОБХІДНІ ДЛЯ ЗАСВОЄННЯ ТЕМИ.

1) Поняття про гідрофільність (полярність) і гідрофобність (неполярність) сполук.

2) Поняття про адсорбцію, розподіл речовин між двома фазами, що не змішуються.

3) Поняття про гетерогенну рівновагу на межі поділу фаз.

(Матеріал попередніх занять з хімії).

5. ГРАФ ЛОГІЧНОЇ СТРУКТУРИ.

Х р о м а т о г р а ф і я

Класифікація хроматографічних методів Застосування хроматогра-

за типом фізико-хімічного процесу та фії у біології, медицині,

за технікою виконання фармації та екології

Розподільна паперова Адсорбційна колонкова хроматографія

хроматографія амінокислот на твердому адсорбенті

6. ОРІЄНТОВНА КАРТКА ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ ДО ЗАНЯТТЯ

(самостійна позааудиторна робота студентів)

Зміст і послідовність дій	Вказівки до навчальних дій
1. Суть хроматографічного методу аналізу.	1.1. Розділення сумішей та ідентифікація компонентів. Якісний та кількісний аналіз.
2. Класифікація хроматографічних методів за типом фізико-хімічного процесу, на якому вони базуються.	2.1. Адсорбційна хроматографія. 2.2. Розподільна хроматографія. 2.3. Йонообмінна хроматографія. 2.4. Осадова хроматографія. 2.5. Гель-фільтрація.
3. Види хроматографічного аналізу за технікою виконання.	3.1. Газова та газо-рідинна хроматографія. 3.2. Паперова та тонкошарова хроматографія. 3.3. Колоночна хроматографія.
4. Можливості застосування хроматографії у біології, медицині, фармації, екології.
5. Методика розділення амінокислот за допомогою розподільної паперової хроматографії.

7. ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ОПРАЦЮВАННЯ

(самостійна позааудиторна робота студентів).

1) Вибрати процеси, що лежать в основі хроматографічних методів дослідження:

1 – йонний обмін, 2 – розчинення у воді, 3 – адсорбція,

4 – випаровування, 5 – кристалізація, 6 – розподіл між двома фазами.

а) 1, 3, 4; б) 2, 3, 4, 6; в) 1, 3, 6; г) 2, 4, 5.

2) Вибрати методи хроматографічного аналізу, що базуються на розподілі компонентів суміші між двома рідкими фазами:

1 – газоадсорбційна хроматографія, 2 – паперова хроматографія,

3 – гель-хроматографія, 4 – адсорбційна колонкова хроматографія,

5 – тонкошарова хроматографія, 6 – йонообмінна хроматографія.

а) 2, 5; б) 4, 6; в) 1, 3; г) 1, 2.

3) Вказати, яка речовина є нерухомою фазою у паперовій хроматографії.

а) органічний розчинник; б) вода; в) целюлоза;

г) у паперовій хроматографії нерухомої фази немає.

4) Вказати параметри паперової хроматографії, які треба стандартизувати при точному визначенні факторів утримування компонентів суміші, що розділяється:

1-температура, 2-тиск, 3-кількість рухомої фази, 4-вид паперу, 5-розмір і форма паперу, 6-вид розчинника.

а) 3,5; б) 4,6; в) 1,3; г) 2,4.

5) Вказати, що характеризує величина фактору утримування у паперовій хроматографії.

а) відношення розчинностей компонентів у розчиннику;

б) відношення розчинностей компонентів у нерухомій фазі;

в) відношення швидкостей руху компонентів суміші;

г) відношення швидкостей руху компонента і розчинника.

6) Вказати вид хроматографії, що має спільний механізм дії з методом одержання прісної або демінералізованої води.

а) адсорбційна; б) розподільна; в) йонообмінна; г) осадова.

ПРАВИЛЬНІ ВІДПОВІДІ.

1) Правильна відповідь в).

Розчинення, випаровування та кристалізація не належать до процесів, на яких грунтується хроматографія.

2) Правильна відповідь а).

З наведених видів хроматографії тільки у паперовій та тонкошаровій компоненти суміші розподіляються між нерухомою фазою та розчинником (рухома фаза), який поступово рухається від стартової точки до краю паперу. Нерухомою фазою у паперовій хроматографії є волога фільтру, а у тонкошаровій хроматографії – рідина, якою попередньо просочують шар адсорбента.

3) Правильна відповідь б).

Вода, точніше волога паперу, є нерухомою фазою у паперовій хроматографії. Спеціальний хроматографічний папір містить більше 20% вологи.

4) Правильна відповідь б).

Від виду паперу (а не його розмірів і форми), виду розчинника залежать значення факторів утримування даних компонентів. Тиск і кількість розчинника, який завжди береться у надлишку для даних розмірів паперу, на значення факторів утримування не впливають. Температура теж не стандартизується, а береться трохи вищою за кімнатну.

5) Правильна відповідь г).

6) Правильна відповідь в).

Йонообмінна хроматографія, як і одержання демінералізованої або прісної води, базується на йонному обміні між йонами рідкої фази (води, розчину) та рухливими йонами йонообмінної смоли. У йонообмінній хроматографії застосовуються переважно або катіоніт (обмінюється катіонами) або аніоніт (обмінюється аніонами), а при одержанні демінералізованої води її пропускають послідовно через катіоніт і аніоніт, замінюючи катіони й аніони, що містяться у воді, на катіони Н⁺ та аніони ОН^-.

8. ВКАЗІВКИ ДО РОБОТИ СТУДЕНТІВ НА ЗАНЯТТІ.

8.1. Проведення адсорбційної хроматографії катіонів на оксиді алюмінію

Розділення катіонів Fe³⁺ та Сu²⁺ проводять за допомогою адсорбційної колоночної хроматографії. Підготувати колонку для хроматографії таким чином: взяти суху скляну трубку довжиною 12 – 15 см із внутрішнім діаметром біля 1 см, що має відтягнутий вузький кінець.

У цей кінець заштовхати трохи вати, а потім заповнити трубку порошком оксиду алюмінію на 4 – 5 см по висоті, періодично постукуючи по трубці, запобігаючи утворенню порожнеч. Підготовлену колонку вертикально закріпити у штативі. Відібрати приблизно по 3 см³ розчинів хлориду феруму(III) і сульфату купруму з однаковою молярною концентрацією еквівалента та змішати ці розчини у пробірці. Одержаний розчин обережно перелити у колонку. Знизу підставити пусту колбочку.

Через деякій час верхній шар адсорбента забарвиться у жовтий колір (катіони Fe³⁺), а нижче утвориться блакитний шар (катіони Сu²⁺).

Після того, як через адсорбент пройде весь розчин, для більшої наочності досліду, треба промити адсорбент невеликою кількістю води, а потім пропустити через колонку проявлювач – розведений розчин жовтої кров¢яної солі K₄[Fe(CN)₆]. Тоді верхній шар забарвиться у темно- синій колір, а шар катіонів купруму – у коричневий.

Зробити висновок про залежність адсорбції катіонів на оксиді алюмінію від заряду катіону. Колонку із забарвленими шарами катіонів намалювати у протоколі роботи.

8.2.Проведення розподільної хроматографії амінокислот на папері.

Готовий фільтр або коло фільтровального паперу діаметром 12 см розкреслити олівцем на 4 сектори: у трьох секторах на відстані 0,5 см від центру олівцем намітити місця старту, а у четвертому секторі вирізати вузький язичок, що доходить майже до центру (рис.3.3). З краю фільтра у трьох секторах зробити позначки: “гл” - гліцин, “сум” - суміш амінокислот, “лей” - лейцин.

Гл Сум

Фронт

розчинника

Лейцин

. Гліцин

Лей

л Місце старту

Рис.3.3. Рис.3.4.

Потім на місця старту нанести краплі відповідних розчинів: гліцину, лейцину та суміші цих амінокислот. Краплі не повинні бути більшими, ніж 3-4 мм у діаметрі. Нанести по 3-4 краплі поступово, підсушуючи попередню пляму перед нанесенням наступної краплі.

У чашку Петрі налити розчинник, покласти фільтр таким чином, щоб відігнутий язичок був занурений у розчинник. Зверху папір накрити другою чашкою Петрі та поставити у термостат з температурою 45-50⁰С. Коли розчинник дійде майже до краю фільтра, вийняти папір, підсушити його у сушильній шафі та обробити проявником – розчином нінгідрину. Хроматограму підсушити у термостаті – на ній проявляться кольорові плями амінокислот.

За допомогою хроматограми визначити фактори утримування амінокислот гліцину та лейцину. Лінійкою відміряти відстань від місця старту до середини плями кожної з амінокислот та від місця старту до лінії фронту розчинника (рис. 3.4.).

Розрахувати фактори утримування (R_f) амінокислот за формулами: R_{f(гліцину)} = r₁/r_p, R_{f(лейцину)} = r₂/r_p,

Де: r₁– відстань від точки старту до середини плями гліцину, см;

r₂ – відстань від точки старту до середини плями лейцину, см; r_p – відстань від точки старту до лінії фронту розчинника, см.

Замалювати хроматограму, записати результати розрахунків та на їх основі зробити висновок про розподіл амінокислот у залежності від полярності молекул.

8.3.Оформлення протоколу лабораторної роботи.

Намалювати у зошиті колонку із забарвленими шарами катіонів. Записати висновок про залежність адсорбції катіонів на оксиді алюмінію від заряду катіону.

Замалювати хроматограму, записати результати розрахунків та висновок про розподіл амінокислот у залежності від полярності молекул.

9. ЛІТЕРАТУРА.

1.Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. –В: НОВА КНИГА, 2006, с.594-601.

2.Медицинская химия: учеб. / В.А. Калибабчук, Л.И. Грищенко, В.И. Галинская и др.; под ред. В.А. Калибабчук. – К.: Медицина, 2008.

3.Садовничая Л.П., Хухрянский В.Г., Цыганенко А.Я.

Биофизическая химия. -Київ: Вища школа, 1986.-С.183 - 186.

4. Равич-Щербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия.

-М.: Высшая школа, 1975. –С. 168 - 174.

ЗАНЯТТЯ № 8

1. ТЕМА. Одержання, очистка та властивості колоїдних розчинів.

2. ОБГРУНТУВАННЯ ТЕМИ. Живий організм можна розглядати як складну сукупність дисперсних систем. Низькомолекулярні електроліти та неелектроліти знаходяться у біологічних рідинах у вигляді істинних розчинів; білки, ліпіди, нуклеїнові кислоти, полісахариди утворюють колоїдно-дисперсні системи; клітини, форменні елементи крові, бактерії утворюють грубодисперсні системи. Зміна фізико-хімічного стану дисперсних систем в організмі може призвести до патології. Зсідання крові, перенесення ліпідів та водонерозчинних сполук, утворення холестеринових бляшок у судинах – ці та інші життєво важливі процеси базуються на властивостях дисперсних систем.

Дослідження дисперсних систем сприяло впровадженню у медичну практику таких сучасних інструментальних методів діагностики та лікування як електрофорез, компенсаційний та вівідіаліз, апарат “штучна нирка”.

Отже, майбутньому лікареві, безумовно, необхідно мати базові поняття про будову та властивості дисперсних систем та колоїдних розчинів зокрема.

3. МЕТА. Сформувати уявлення про методи добування та очищення, властивості колоїдних розчинів, їх використання у клінічній, фармацевтичній та санітарно-гігієнічній практиці. Набути практичних навичок в одержанні колоїдних розчинів та очистці їх методом діалізу.

Студент повинен знати:

- класифікацію дисперсних систем за агрегатним станом та розміром частинок дисперсної фази;

- основні методи одержання колоїдних розчинів;

- міцелярну теорію будови гідрофобних золей;

- молекулярно-кінетичні, електричні та оптичні властивості колоїдних розчинів;

- суть і практичне застосування електрофорезу в медико-біологічних дослідженнях;

- основні види очищення колоїдних розчинів;

вміти:

- проводити порівняльний аналіз дисперсних систем за їх фізико-хімічними властивостями;

- складати формулу міцели гідрофобного колоїдного розчину;

- вибирати метод очищення колоїдного розчину в залежності від виду домішок;

оволодіти навичками:

- лабораторного одержання колоїдних розчинів різними методами (гідролізу, подвійного обміну, заміни розчинника, пептизації);

- очищення колоїдних розчинів методом діалізу.

4. ОСНОВНІ БАЗОВІ ЗНАННЯ, ВМІННЯ ТА НАВИЧКИ,

НЕОБХІДНІ ДЛЯ ЗАСВОЄННЯ ТЕМИ.

1) Поняття про розчини.

2) Основні типи хімічних реакцій. Реакції обміну та гідролізу.

(Матеріал шкільної програми з хімії).

3) Поняття про гомогенні та гетерогенні системи.

4) Поняття про вибіркову адсорбцію.

(Матеріал попередніх занять з хімії).

5. ГРАФ ЛОГІЧНОЇ СТРУКТУРИ.

Дисперсні системи

Гомогенні (істинні розчини) Гетерогенні

Колоїдні розчини Грубодисперсні

системи

Одержання Будова колоїдних Властивості Очищення

частинок

Конден- Дисперга- Елек- Молеку- Оптичні саційні ційні тричні лярно- методи методи кінетичні

Пептизація Будова ПЕШ Електрофорез та його застосу-

вання в медицині та біології

6. ОРІЄНТОВНА КАРТКА ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ ДО ЗАНЯТТЯ

(самостійна позааудиторна робота студентів).

Зміст і послідовність дій	Вказівки до навчальних дій
1. Дисперсні системи та їх класифікація.	1.1. Склад дисперсних систем. Дисперсна фаза та дисперсійне середовище. 1.2. Класифікація за агрегатним станом. 1.3. Класифікація за розміром частинок дисперсної фази: істинні розчини, колоїдні розчини, грубі дисперсії.
2. Методи одержання колоїдних розчинів.	2.1 Конденсаційні методи. 2.2 Диспергаційні методи. 2.3 Пептизація.
3. Методи очищення колоїдних розчинів.	3.1 Діаліз, електродіаліз, компенсаційний діаліз, вівідіаліз, принцип роботи апарату “штучна нирка”. 3.2. Ультрафільтрація. 3.3. Фільтрація.
4. Будова міцели як структурної одиниці колоїдного розчину.	4.1. Ядро міцели та вибіркова адсорбція йонів на ядрі. 4.2. Йони у структурі міцели. 4.3. Міцела як електронейтральна частинка колоїдного розчину.
5. Властивості колоїдних розчинів.	5.1. Молекулярно-кінетичні властивості: броунівський рух, дифузія, осмос. 5.2. Оптичні властивості. Ефект Тіндаля. 5.3. Електричні властивості. Будова ПЕШ колоїдної частинки.
6. Електрофорез та його застосування в медико-біологічних дослідженнях.	6.1. Електрокінетичні явища. 6.2. Електрокінетичний потенціал. 6.3. Електрофорез. Швидкість руху частинок при електрофорезі. 6.4. Застосування електрофорезу в медико-біологічних дослідженнях.

7. ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ОПРАЦЮВАННЯ

(самостійна позааудиторна робота студентів).

1) Вибрати правильне визначення колоїдних розчинів:

а) дисперсні системи з різним дисперсійним середовищем;

б) дисперсні системи з розміром частинок дисперсної фази від 1 до 100 нм;

в) дисперсні системи з твердою дисперсною фазою;

г) дисперсні системи, що за розміром частинок дисперсної фази належать до гомогенних систем.

2) Вказати, які йони адсорбуються на поверхні ядра при утворенні міцели:

а) йони, що мають заряд, протилежний заряду ядра;

б) йони, концентрація яких у даному розчині максимальна;

в) йони, які не входять до складу ядра;

г) йони, які здатні добудовувати кристалічну гратку ядра.

3) Обгрунтувати формулу міцели золю, який утворюється при змішуванні 15,0 мл розчину з молярною концентрацією КСl 0,025 моль/дм³ та 85,0 мл розчину з молярною концентрацією АgNO₃ 0,005 моль/дм³.

4) Пояснити, які процеси лежать в основі пептизації:

а) в основі пептизації лежить гідроліз пептидних зв¢язків під дією дисперсійного середовища;

б) в основі пептизації лежить хімічне розчинення осаду внаслідок реакції з електролітом, який додається;

в) в основі пептизації лежить утворення колоїдної частинки внаслідок адсорбції йонів електроліту на частинках осаду;

г) в основі пептизації лежить утворення колоїдних частинок внаслідок адсорбції йонів, що є продуктами взаємодії частини осаду з електролітом.

5) Вказати, який метод краще застосувати для очищення колоїдного розчину від домішок глюкози:

а) фільтрація; б) діаліз; в) електродіаліз; г) вівідіаліз.

6) Вказати, на якому методі очистки колоїдних розчинів грунтується робота апарату “штучна нирка”.

а) ультрафільтрація; б) діаліз; в) електродіаліз; г) компенсаційний діаліз.

ПРАВИЛЬНІ ВІДПОВІДІ.

1) Правильна відповідь б).

Згідно з класифікацією дисперсних систем, колоїдні розчини – це мікрогетерогенні системи з розміром частинок дисперсної фази від 1 до 100 нм.

2) Правильна відповідь г).

На поверхні ядра міцели адсорбуються йони, які за правилами вибіркової адсорбції Панета-Фаянса здатні добудовувати кристалічну гратку ядра. Це – йони, які входять до складу ядра, або йони, ізоморфні тим, що утворюють кристалічну гратку, або йони, які містять ті ж самі елементи, що утворюють гратку ядра. Такі йони називаються потенціал-визначальними, вони обумовлюють знак заряду колоїдної частинки.

3) Спочатку визначимо, яка з речовин, що реагують, буде у надлишку:

AgNO₃ + KCl = AgCl¯ + KNO₃

Кількість речовини KCl: 0,015 дм³ · 0,025 моль/дм³ · 10³ = 0,375 ммоль

Кількість речовини AgNO₃: 0,085дм³ · 0,005моль/дм³ · 10³=0,425 ммоль

Отже, у надлишку буде AgNO_3. Це означає, що на поверхні ядра адсорбуватимуться катіони Ag⁺, які обумовлюють позитивний заряд гранули. Протиіонами будуть нітрат-іони.

Формула міцели матиме такий вигляд:

{[m AgCl] · n Ag⁺ · (n – x) NO₃^- }^x+ · x NO₃^-

ядро адсорбційний шар йонів дифузний шар йонів

г р а н у л а

м і ц е л а

У цілому міцела електронейтральна.

4) Правильні відповіді в) і г).