Лабораторная работа: «Гидролиз солей. Свойства буферных растворов».
Опыт 1. Изменение окраски индикаторов в кислой и щелочной средах.
Налить в пробирки по 0,5-1 мл растворов исследуемых веществ. Прилить в каждую из пробирок по 2-3 капель фенолфталеина. Наблюдать за изменением окраски индикатора. Проделать аналогичные опыты с другими индикаторами: лакмус, метилоранж. Результаты наблюдения внести в таблицу.
| Исследуемое вещество | Фенолфталеин | Метилоранж | Лакмус | Диапазон рН (универсальная индикаторная бумага) |
| Н2О | ||||
| HCl | ||||
| CH3COOH | ||||
| NaOH | ||||
| NH4OH | ||||
| Na2CO3 | ||||
| CuSO4 | ||||
| NaCI |
Составить уравнения гидролиза солей в молекулярной и ионной формах.
Опыт 2. Полный гидролиз.
В пробирку налить 2 мл раствора Al2(SO4)3 и добавить Na2CO3. Пробирку нагреть до прекращения выделения газа. Написать уравнение реакции в молекулярной и ионной форме.
Опыт 3. Определение буферной емкости ацетатного буферного раствора.
В одну колбу налить 10 мл ацетатного буферного раствора (рН = 5), в другую - 10 мл раствора НСl (С = 10-5 моль/л, рН = 5). В обе колбы добавить по 2-3 капли индикатора фенолового красного. Титровать 0,1 М раствором гидроксида натрия от лимонно-желтой окраски до розовой (рН = 8,4). Рассчитать буферную емкость буферного раствора по формуле:
Занятие № 8 Тема: «Сорбция биологически активных веществ на границе раздела фаз.
Ионный обмен. Хроматография».
Вопросы для обсуждения:
1. Поверхностные явления, поверхностная энергия, поверхностное натяжение.
2. Адсорбция на границе раздела жидкость – газ. Уравнение Гиббса.
3. Поверхностно-активные вещества (ПАВ). Правило Дюкло-Траубе. Особенности строения ПАВ, свойства, применение. Структура биологических мембран.
4. Адсорбция на границе раздела твердое тело – газ. Уравнение Ленгмюра (изотерма адсорбции).
5. Адсорбция на границе раздела твердое тело - жидкость (адсорбция из растворов). Правило Ребиндера. Классификация сорбентов. Применение твердых сорбентов: активированный уголь, силикагель.
6. Ионная адсорбция. Избирательная адсорбция. Правило Панета-Фаянса.
7. Применение ионообменников: катионитов и анионитов (умягчение и очистка воды, получение и очистка лекарств).
8. Основы адсорбционной терапии (энтеросорбция, гемосорбция).
9. Хроматография, сущность метода. Применение в лабораторно-клиническом анализе и медицине.
10. Классификация методов хроматографии:
а) по агрегатному состоянию фаз (газовая, жидкостная и газожидкостная);
б) по механизму процесса сорбции (молекулярно-адсорбционная, ионообменная, распределительная, осадочная, аффинная, гель-хроматография);
в) по технике эксперимента (колоночная, плоскостная).
2. Выполнить тестовые задания (письменно):
| Какое выражение верно для определения удельной адсорбции? | ||
| А |  | |
| Б |  | |
| В |  | |
| Г |  | |
| Выберите нужные сорбенты для очистки нефтепродуктов от гидрофильных примесей: | ||
| А | парафин, минеральные соли | |
| Б | силикагель, глина | |
| В | графит, тальк | |
| Г | активированный уголь, глина | |
| Выберите сорбент, используемый для очистки крови от неполярных токсинов: | ||
| А | NaCl | |
| Б | силикагель | |
| В | активированный уголь | |
| Г | парафин | |
| Какой поглотитель наиболее эффективен при осушении воздуха? | ||
| А | активированный уголь | |
| Б | соль | |
| В | силикагель | |
| Г | графитированная сажа | |
| Какой процесс сопровождается адсорбцией загрязняющих примесей из газовой смеси? | ||
| А | таяние льда | |
| Б | кондиционирование воздуха | |
| В | осветление окрашенных растворов | |
| Г | минерализация воды | |
| Ионитами называют высокомолекулярные адсорбенты: | ||
| А | которые способны менять свои катионы на анионы из раствора | |
| Б | на поверхности которых происходит процесс эквивалентного ионного обмена | |
| В | которые меняют свои анионы на катионы из раствора | |
| Г | которые образуют с одним из ионов раствора труднорастворимое соединение | |
| На какие ионы не обмениваются ионы анионита? | ||
| А | Ca2+ | |
| Б | OH- | |
| В | I- | |
| Г | SO42- | |
| Какое из уравнений лежит в основе удаления «временной жесткости» воды? | ||
| А | Ca(OH)2 + CO2 ® CaCO3 + Н2О | |
| Б | Катионит-Н+ + Анионит+ ОН- ® Анионит+ Катионит- + Н2О | |
| В | Катионит-(Н+)2 + Са2+ ® Катионит- Са2+ + 2Н+ | |
| Г | Анионит+ (ОН-)2 + SO42- ® Анионит+ SO42- + 2ОН- | |
| Какой из ионов обладает лучшей адсорбционной способностью? | ||
| А | Fe2+ | |
| Б | Li+ | |
| В | Ca2+ | |
| Г | Pb2+ | |
| Какие ионы адсорбируются на частицах в результате реакции CaCl2 + Na2CO3(избыток) = CaCO3↓ + 2NaCl | ||
| А | Ca+2 | |
| Б | CO3-2 | |
| В | Clˉ | |
| Г | Na+ | |
| В каких целях используют метод гемосорбции? | ||
| А | удаление из клеток избытка воды | |
| Б | очищение крови от токсинов | |
| В | введение лекарств | |
| Г | десорбция газов | |
| Хроматографией называется метод: | ||
| А | анализа, который основывается на процессе десорбции | |
| Б | исследования веществ, близких по адсорбционным способностям | |
| В | разделения, очистки и анализа веществ, основанный на их различных адсорбционных способностях. | |
| Г | все варианты правильны | |
| В колоночной хроматографии применяют гидрофильные адсорбенты: | ||
| А | целлюлоза, силикагель | |
| Б | минеральные кислоты, соли | |
| В | графит, тальк | |
| Г | нет правильного ответа | |
| Разделение компонентов смеси с помощью хроматографии может происходить по различным признакам: | ||
| А | коэффициент адсорбции, распределения, растворимости | |
| Б | по способности к ионному обмену | |
| В | по размеру молекул | |
| Г | все варианты правильны | |
| Вид хроматографии, основанный на выделении из раствора специфических макромолекул, называется: | ||
| А | ионообменной хроматографией | |
| Б | распределительной хроматографией | |
| В | адсорбционной хроматографией | |
| Г | аффинной хроматографией | |
| Пропускание подвижной фазы через колонку с сорбентом и нанесенной на него анализируемой смесью, называется: | ||
| А | элюированием | |
| Б | промыванием | |
| В | электрофорезом | |
| Г | конденсированием | |
| В ионообменной хроматографии на скорость элюирования влияют: | ||
| А | размер частиц ионита | |
| Б | вязкость раствора | |
| В | температура, давление | |
| Г | все варианты правильны | |
| Вид хроматографии, использующейся для определения микроколичеств большинства летучих органических и неорганических веществ и многих нелетучих веществ по продуктам их пиролиза, называется: | ||
| А | газовая хроматография | |
| Б | гелевая хроматография | |
| В | адсорбционная хроматография | |
| Г | аффинная хроматография |
3. Тематика рефератов по учебно-исследовательской работе студентов (УИРС).
| Сорбционные явления в природе, в организме, их значение. | |
| Использование сорбционных явлений в медицинской практике (гемосорбция, лимфосорбция, энтеросорбция). | |
| Физико-химические основы хроматографии. | |
| Применение хроматографических методов в медицине и фармации. |
4. Вспомогательные материалы по самоподготовке:
| № | Вид хроматографии | Принцип действия | Применение |
| Газовая хроматография | Разделение летучих компонентов, где подвижной фазой служит инертный газ (газ-носитель), протекающий через неподвижную фазу с большой поверхностью. В качестве подвижной фазы используют водород, гелий, азот, аргон, углекислый газ. Газ-носитель не реагирует с неподвижной фазой и разделяемыми веществами. Различают газо-твердофазную и газо-жидкостную хроматографию. В первом случае неподвижной фазой является твердый носитель (силикагель, уголь, оксид алюминия), во втором — жидкость, нанесенная на поверхность инертного носителя. Разделение основано на различиях в летучести и растворимости (или адсорбируемости) компонентов разделяемой смеси. | Применяется для разделения газов, определения примесей вредных веществ в воздухе, воде, почве, промышленных продуктах; определения состава продуктов основного органического и нефтехимического синтеза, выхлопных газов, лекарственных препаратов, а также в криминалистике и т.д. | |
| Жидкостная хроматография | Разделение компонентов смеси, основанное на различии в равновесном распределении их между двумя несмешивающимися фазами, одна из которых неподвижна, а другая подвижна. | Используется для анализа, разделения и очистки синтетических полимеров, лекарственных препаратов, детергентов, белков, гормонов и др. биологически важных соединений. Использование высокочувствительных детекторов позволяет работать с очень малыми количествами веществ (10-11-10-9г), что исключительно важно в биологических исследованиях. | |
| 3. | Адсорбционная хроматография | Разделение веществ, входящих в смесь и движущихся по колонке в потоке растворителя, происходит за счет их различной способности адсорбироваться и десорбироваться на поверхности адсорбента с развитой поверхностью, например, силикагеля. | Используются для анализа жиров, углеводов, белков и др. природных веществ и неорганических соединений. |
| 4. | Ионообменная хроматография | Молекулы веществ смеси, диссоциировавшие на катионы и анионы в растворе, разделяются при движении через сорбент, на поверхности которого привиты катионные или анионные центры, способные к обмену с ионами анализируемых веществ за счет их разной скорости обмена. | Используют для разделения различных катионов, анионов, четвертичных аммониевых оснований, аминов, аминокислот, белков, продуктов гидролиза пептидов, физиологических жидкостей, гидролизатов клеточных оболочек микробов, антибиотиков, витаминов, нуклеиновых кислот. |
| 5. | Распределительная хроматография | В распределительной хроматографии разделение веществ происходит вследствие различного распределения их между двумя несмешивающимися жидкими фазами, одна из которых неподвижна, а другая подвижна. Вещество присутствует в обеих фазах в виде раствора. Неподвижная фаза удерживается твердым носителем, не вступающим с ней во взаимодействие. Количественно это распределение характеризуется коэффициентами распределения между двумя растворителями. В качестве неподвижной фазы чаще всего используется вода, реже другие растворители. | В настоящее время распределительная хроматография нашла широкое применение для разделения различных веществ: аминокислот, белков, углеводов, антибиотиков, неорганических веществ и др. |
| 6. | Хемосорбционная (аффинная) хроматография | Основана на специфических взаимодействиях разделяемых белков (антител) с привитыми на поверхности сорбента (синтетической смолы) веществами (антигенов), избирательно образующими с белками комплексы (коньюгаты). | Методы аффинной хроматографии широко применяются для исследования специфического связывания биологических макромолекул с природными лигандами. Методом аффинной хроматографии исследованы закономерности связывания нативной ДНК, инсулина и нуклеопротеиновых комплексов. |
| 7. | Молекулярно-ситовая (ситовая, гель-проникающая, гель-фильтрацион-ная) | Анализируемые растворы медленно фильтруются через колонки, заполненные гелем. Разделяющий эффект гель-хроматографии обусловлен тем, что молекулы веществ разделяются по размеру за счет их разной способности проникать в поры носителя. При этом первыми выходят из колонки наиболее крупные молекулы (молекулярной массы), способные проникать в минимальное число пор носителя. Последними выходят вещества с малыми размерами молекул, свободно проникающие в поры сорбента. | Используют в биологии для выделения и очистки полипептидов, белков и других макромолекул, в синтетической органической химии и химии полимеров при определении молекулярных масс. |
| 8. | Колоночная хроматография | Колоночная хроматография по характеру действующих в этом случае сил, аналогична адсорбционной, с той разницей, что роль сорбента играет неподвижный растворитель, который удерживается твердым носителем. Считается, что распределение вещества между фазами происходит практически мгновенно, отсутствуют диффузионные процессы вдоль колонки. Различие в скоростях перемещения каждой зоны и является условием разделения компонентов. | Применяется для разделения смесей с летучими жирными кислотами (муравьиной, уксусной и масляной); для разделения галогенидов металлов. |
| 9. | Плоскостная: тонкослойная и бумажная хроматография | В методе тонкослойной хроматографии разделение веществ происходит в тонком слое сорбента, нанесенного на твердую плоскую подложку. Разделение в этом методе в основном происходит на основе сорбции-десорбции. В бумажной хроматографии (относится к распределительной хроматографии) в качестве неподвижной фазы используется хроматографическая бумага (специальные сорта фильтровальной бумаги), содержащая в порах воду (20-22%), в качестве другой фазы используются органические растворители. | Используются для анализа жиров, углеводов, белков и др. природных веществ и неорганических соединений. |