Опросы для подготовки к занятию.

лан и организационная структура занятия.

План	Структура занятия	Время, мин
Организационная часть	Отметка присутствующих. Определение темы и цели занятия, профессиональная значимость темы
Оценка исходного уровня знаний	Вопросы для самоподготовки.
Самостоятельная работа студентов	Расчет осмотического давления, температуры замерзания (кипения) растворов электролитов с известными концентрациями
Совместная работа студентов с преподавателем	Растворы. Коллигативные свойства растворов
Лабораторная работа	Наблюдение явления осмоса.
Заключительный контроль	Тест. контроль: Коллигативные свойства растворов
Общая оценка знаний	Коррекция и оценка деятельности студентов. Каждому студенту сообщается оценка за знание. Обсуждение ошибок и трудностей, возникших по ходу практического занятия
Задания по самоподготовке	Задание на дом. Знакомство с методическими рекомендациями на следующее занятие.

опросы для подготовки к занятию.

В ходе практического занятия по теме рекомендуется рассмотреть следующие вопросы:

1. Законы Генри и Сеченова. Растворимость газов в крови и тканевых жидкостях.

2. Коллигативные свойства разбавленных растворов неэлектролитов. Диффузия.

3. Осмос. Закон Вант-Гоффа. Осмос в живых системах.

4. Закон Рауля. Относительное понижение давления пара растворителя над раствором.

5. Следствия из закона Рауля:

а) Понижение температуры замерзания растворов;

б) Повышение температуры кипения растворов.

6. Особенности коллигативных свойств растворов электролитов.

Учебный материал:

1. Н.Л.Глинка. Общая химия. -М., 1979 г. и последующие издания. Глава YII, пар. 73-80, гл. 8, пар. 89.

2. А.С.Ленский. Введение в бионеорганическую и биофизическую химию. -М., 1989, Глава 4, пар. 4.3-4.7.

3. М.И.Равич-Щербо, В.В.Новиков. Физическая и коллоидная химия. -М., 1975. Ч.1, Глава II, пар.1-20.

4. К.И.Евстратова и др. Физическая и коллоидная химия. -М.,199О, Глава 5, пар. 5.1-5.10, Глава 8, пар.8.1-8.6, гл.9, пар.9.1-9.4.

5. А.В.Бабков и др. Практикум по общей химии с элементами количественного анализа. -М.,1978, Глава Y, пар. 10, Работа 10, Задачи 5, 7, 10, 1З (стр. 49-50).

Значимость темы:

Знание растворимости газов в жидкости, законов Генри, Дальтона, Сеченова необходимо в практической деятельности в медицине. Увеличение растворимости газов при повышении давления широко используется, в частности, при изготовлении шипучих напитков, насыщенных СО₂ под давлением. Если над раствором имеется смесь газов, то каждый из них растворяется соответственно его парциальному давлению. Это имеет большое значение в физиологических процессах - переносе кислорода и диоксида углерода кровью. В отличие от растворов твердых и жидких веществ с повышением температуры растворимость газов обычно уменьшается. Эту особенность используют, например, в лабораториях для удаления кипячением из воды газов, прежде всего СО₂.

Изменение растворимости газов под влиянием перемены давления может обусловить тяжелую патологию человеческого организма и возникновению так называемой «кессонной болезни».

Резкое понижение атмосферного давления, например, при слишком быстром подъеме водолазов или кессонщиков с больших глубин, при разгерметизировании кабин или скафандров при высотных полетах, приводит к «закипанию» крови вследствие выделения растворенных в ней газов; их пузырьки закупоривают мелкие сосудики в мозгу и других органах, что может привести к серьезным заболеваниям и гибели человека.

Процесс диффузии играет важную роль во многих химических и биологических системах. Именно диффузией, например, определяется, в основном доступ двуокиси углерода к активным фотосинтетическим структурам в хлоропластах. Для понимания особенностей растворенных молекул через клеточные мембраны необходимы детальные сведения о диффузии. Явление диффузии имеет важное значение и при определении молекулярных масс макромолекул. Скорости многих физико-химических процессов в организме зависят в конечном счете от скорости диффузии, т.е. от скорости «доставки сырья» для этих реакций. В свою очередь, диффузия в живых организмах регулируется функциональным состоянием тканей и зависит от физико-химического строения.

Явление осмоса играет важную роль в биологических системах, в процессах жизнедеятельности животных и растений. Осмотическое давление в клетках обуславливает своеобразную упругость и эластичность (тургор). Кровь, лимфа, а также любые тканевые жидкости человека и животных представляют собой водные растворы молекул и ионов многих веществ. Эти растворы обладают определенным осмотическим давлением. Например, осмотическое давление имеет 0,9%-ный водный pаствоp NaCl, который является по отношению к крови изотоническим. Организм человека обладает способностью поддерживать осмотическое давление на постоянном уровне. При изменении осмотического давления организм стремится восстановить его. Эти процессы регулируются нервной системой и железами внутренней секреции.

При патологических явлениях в тканях организма могут происходить значительные колебания осмотического давления. Очень эффективным осмотическим аппаратом является почка.

Коллигативные свойства растворов целесообразно рассмотреть на одном примере, чтобы показать, что основным является понижение давления пара растворителя над раствором (закон Рауля), а остальные свойства вытекают из него как прямое следствие.

Задача 1.Вычислить давление паров воды при 65ºС для раствора, содержащего13,68 г сахара в 90 г воды. Давление пара чистой воды при той же температуре равно 24,94 кПа.

Дано: Решение:

m(C₁₂H₂₂O₁₁) = 13,68 г 1. Определяем понижение давления паров воды над

m(H₂O) = 90 г раствром (Dр) по закону Рауля:

M(H₂O) = 18 г/моль (Р_о - Р)/Р_о = n(C₁₂H₂₂O₁₁)/[n(H₂O)+n(C₁₂H₂₂O₁₁)]

M(C₁₂H₂₂O₁₁) = 342 г/моль n(C₁₂H₂₂O₁₁) = m(сахар)/М(сахар) =13,68/342 = 0,04 моль

P_o = 24,94 кПа n(H₂O) = 90/18 = 5 моль

-----------------------------------.

Р = ? D кПа

2. Вычисляем давление паров при данных условиях: DР = P_o - P ;

Отсюда:

Р = P_o -D P = 24,94 - 0,2 = 24,74 кПа

Вопросы к аудитории:

1. Какой пар называется насыщенным? От каких факторов зависит давление насыщенного пара?

2. Какой раствор имеет большее давление насыщенного пара: 0,9% раствор сахара или 0,9% раствор глюкозы?

Задача 2. Вычислить температуру кипения и температуру кристаллизации 0,9%-ного раство- ра мочевины.

Дано: Решение:

w(NaCl) = 0,9%

m(H₂O) = 99,1 г/100 г раствора Понижение температуры замерзания равно:

М[CO(NH₂)₂] = 60 г/моль Dt(зам.) = K(Н₂О) · C

M(H₂O) = 18 г/моль

K_э = 0,52 (кг град)/моль Повышение температуры кипения раствора:

K_к = 1,86 (кг град)/моль Dt(кип.) = K(Н₂О) · C

------------------------------

Т_кип. = ? где С - моляльная концентрация

Т_зам. = ?

моль/1000 г растворителя

Dt(кип.) = К_э· С = 0,52 · 0,15 = 0,08 гpад

Т(кип.) = 100 + 0,08 = 100,08ºC

Dt(зам.) = К_к· С = 1,86 · 0,15 = 0,28 град

Т(зам.) = 0 - 0,28 = -0,28 град

Вопросы к аудитории:

От каких факторов зависит эбулиоскопическая и криоскопическая константы?

Какой раствор замерзает при более низкой температуре: 0,9%-ный водный раствор мочевины или 0,9%-ный водный раствор глюкозы?

Задача 3. Рассчитайте осмотическое давление физиологического раствора NaCl при 37ºС.

Степень диссоциации NaCl принять за 1, ρ= 1 г/мл; i = 2

Дано: Решение:

w(NaCl) = 0,9% 1. Рассчитаем молярную концентрацию 0,9%-ного раствора

t = 37°C = (273 + 37) = 310 K NaCl:

a = 1; ρ= 1 г/мл; i = 2 моль/л

M(NaCl) = 58,5 г/моль 2. Рассчитаем осмотическое давление данного раствора при

R = 8,31 (л·кПа)/(моль К) 37º C по закону Вант-Гоффа:

-------------------

P_осм. = ? P_осм = i·С·R·T= 2·(0,153 моль/.л · 8,31 ) = 788 кПа

В условии задачи величину i преподаватель не указывает. Традиционная ошибка студентов при решении задач такого типа связана с тем, что изотонический коэффициент не учитывается в расчетах.

Значение при этом получаются как у изомолярного раствора неэлектролита. Корректируя расчеты студентов, преподаватель напоминает, что 0,9%-ный раствор натрия хлорида изотоничен плазме крови и его осмотическое давление (Р_осм = 770 кПа) почти в два раза больше полученного ими по расчету. Студентам предлагается выяснить причину отклонений. Физический смысл и методы его расчета обсуждаются в дискуссии после самостоятельной работы студентов над задачей.

Лабораторная работа:

аблюдение явления осмоса.

Прибор для наблюдения осмоса (рисунок) состоит из склянки без дна (1), широкое отверстие которой затянуто целлофановой пленкой (2), а узкое - закрыто резиновой пробкой с вставленной в нее длинной стеклянной трубкой (3).

Наполняют сосуд раствором сахара определенной концентрации, подкрашенным красной краской, закрывают пробкой с трубкой и погружают в ванну с дистиллированной водой (не до дна!), закрепив сосуд лапкой на штативе.

Записывают в лабораторный журнал наблюдаемое явление и его краткое объяснение. Рассчитывают, до какой высоты h может подняться жидкость в осмометре.