Задачи для самостоятельного решения
1. Вычислить рН ацетатного буферного раствора, составленного из 200 мл раствора соли с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л и 100 мл раствора кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,2 моль/л, если К(СН3СООН) = 4,75.
2. Вычислить рН буферного раствора, составленного из равных объемов растворов слабого основания и его соли одинаковой концентрации, если константа диссоциации основания равна 7,2 . 10-6.
3. Какими процессами объясняется незначительное изменение значения рН буферного раствора при добавлении к нему растворов:
а) сильной кислоты
б) щелочи?
4. Рассчитать, в каких объемах надо слить раствор слабой кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,12 моль/л и раствор ее соли с молярной концентрацией эквивалента 0,4 моль/л, чтобы получить 400 мл ацетатного буферного раствора с рН = 5,2, если К(СН3СООН) = 4,75.
5. Вычислить, на сколько изменится рН аммиачного буферного раствора, содержащего по 0,1 моль эквивалента каждого компонента, при добавлении к нему 0,05 моль NaOH.
pK(NH4OH) = 4,74.
6. Рассчитать, в каком соотношении должны находиться компоненты бикарбонатной буферной системы крови, если рК(Н2СО3) = 6,14.
7. К 40 мл фосфатного буферного раствора добавили 4 мл раствора HCI с молярной концентрацией эквивалента 0,04 моль/л. При этом рН изменился с 7,4 до 7,0. Рассчитать буферную емкость буферной системы по кислоте.
8. Определить потенциальную кислотность буферного раствора с рН = 2,0, если на титрование 20 мл его потребовалось 16 мл раствора NaОН с молярной концентрацией эквивалента 0,2 моль/л.
9. Какие из нижеперечисленных систем обладают буферным действием?
| а) НСООН + НСООNa; в) HNO3 + KNO3; д) СН3СООН + СН3СООNa | б) NaOH + HNO3; г) HCI + HNO3; е) NaHCO3 + HCI |
10. Какова биологическая роль буферных растворов в организме человека?
11. Какова роль гидрокарбонатного буферного раствора при поддержании постоянства рН крови, нарушаемого процессами дыхания?
12. Что такое ацидоз, алкалоз? Каковы возможные причины этих состояний?
Учение о растворах. Диффузия в растворах. Осмос. законы осмоса.
Актуальность темы
Диффузия играет важную роль в различных областях деятельности человека, в процессах, происходящих в живой и неживой природе. Закономерностям диффузии подчиняются явления физико-химической миграции элементов в земных недрах и во Вселенной, а также процессы жизнедеятельности клеток и тканей растений и живых организмов. Диффузия – одна из стадий многочисленных химико-технологических процессов.
Посредством диффузии происходит перемещение реагирующих и питательных веществ, продуктов обмена в тканевых жидкостях живых организмов. Именно диффузией – наиболее медленным этапом, - определяется кинетика биологических процессов, а не биохимическими реакциями, протекающими с участием ферментов с очень большой скоростью. На избирательной диффузии низкомолекулярных веществ через полупроницаемую мембрану основана работа аппарата «искусственная почка»; при этом кровь очищается от вредных низкомолекулярных веществ – мочевины, мочевой кислоты, билирубина, аминов и т.д.
Огромную роль в живой природе играет осмос. Животные растительные клетки представляют собой микроскопические осмотические системы, поскольку оболочка клетки обладает свойствами полупроницаемых мембран.
Если поместить клетки в дистиллированную воду, происходит набухание, а затем разрыв оболочки (осмотический шок или лизис). При помещении клеток в раствор с высокой концентрацией солей наблюдается плазмолиз (сморщивание) клеток. Это явление используется при консервировании пищевых продуктов путем добавления больших количеств соли или сахара: микроорганизмы подвергаются плазмолизу и становятся нежизнедеятельными.
Явление осмоса в организме способствует достаточному обводнению клеток и межклеточных структур. Обилие воды в клетках и тканях необходимо для нормального течения различных химических и физико-химических процессов: диссоциации веществ, гидратации молекул и ионов, реакций гидролиза, окисления, восстановления и т.д. Огромную роль для жизнедеятельности играет постоянство осмотического давления (750-800 кПа; 7,7- 7,8 атм) в биологических жидкостях организма. При отклонении осмотического давления от указанных пределов в организме наступают качественные патологические изменения, в частности, гемолиз или плазмолиз эритроцитов.
Закон Рауля и его следствия лежат в основе физико-химических методов исследования, основанных на понижении температуры замерзания и повышении температуры кипения растворов по сравнению с чистым растворителем, которые называются соответственно криоскопией и эбуллиоскопией. Эти методы используются для определения молярной массы растворенного вещества, степени диссоциации слабых электролитов и др.
С помощью методов криоскопии и эбуллиоскопии можно определить молярные массы биологически важных веществ, а также рассчитать осмотическое давление растворов, играющих значительную роль в жизнедеятельности организма.
Цель занятия
1. Сформировать системные знания о коллигативных свойствах разбавленных растворов электролитов и неэлектролитов.
2. Научиться использовать законы Вант-Гоффа и Рауля для расчета соответствующих параметров разбавленных растворов, в том числе биологических жидкостей.
Студент должен знать:
· Сущность явлений диффузии и осмоса;
· Формулировку и математическое выражение законов Фика, Вант-Гоффа, Рауля и следствий из закона Рауля;
· Причину отклонения растворов электролитов от законов Вант-Гоффа и Рауля;
· Изотонический коэффициент, его связь со степенью диссоциации электролита.
Студент должен уметь:
· Использовать закон Вант-Гоффа для расчетов осмотического давления растворов неэлектролитов, электролитов и сложно-солевых растворов, используемых в медицинской практике;
· Качественно оценивать явление диффузии и осмоса в биологических и других системах;
· Использовать закон Рауля и его следствия для расчетов давления насыщенного пара растворителя над раствором нелетучего неэлектролита, электролита, а также повышения температур кипения и понижения температур замерзания (депрессии) этих растворов.
· Применять данные криометрии и эбуллиометрии для расчета молярной массы растворенных веществ и осмотического давления растворов, используемых в медицинской практике.