Демонстрациялық тәжірибе. Тақырыбы №4: Тіршілік процессіндегі қышқыл-негіздік тепе-теңдік
ТӘЖІРИБЕЛІК – ЗЕРТХАНАЛЫҚ САБАҚҚА АРНАЛҒАН ӘДІСТЕМЕЛІК ӨҢДЕУ ҚҰРЫЛЫМЫ
Тақырыбы №4: Тіршілік процессіндегі қышқыл-негіздік тепе-теңдік. Судың иондық көбейтіндісі. Буферлік жүйелер.
Сағат саны: 3
Курс: 1
Мамандығы: Жалпы медицина
Құрастырушы:х.ғ.д., профессор А. Ж. Сейтембетова
х.ғ.к., доцент Н.М. Исмагулова
оқытушы Ш.А. Мадиева
Астана 2012ж.
Тақырыбы: Тіршілік процессіндегі қышқыл-негіздік тепе-теңдік. Судың иондық көбейтіндісі. Буферлік жүйелер.
Мақсаты: Қышқылдық – негіздік протолитикалық теориясының негізі, сутектік және гидроксильдік, буферлік жүйелердің механизмі, рН ерітінділерін есептеудегі концентрацияға, диссоциация дәрежесіне байланыстылығы, Ка, Кв қышқылдық –негіздік буферлік ерітінділеріндегі рН мәнін білу.
Оқыту мақсаты: Студент қышқылдық – негіздік протолитикалық теориясының негізін, сутектік және гидроксильдік көрсеткіштері арқылы реакция ортасын анықтауды, буферлік жүйелердің механизмі, концентрация бойынша рН ерітінділерін есептеуді, диссоциация дәрежесін, Ка, Кв қышқылдық – негіздік буферлік ерітінділеріндегі рН мәнін колориметрлік әдіс арқылы анықтауды білу керек.
Тақырыптың негізгі сұрақтары:
1. Қышқылдық – негіздік теориясы. Протолиттік теория. Қышқылдық константасы (Ка) және негіздік константасы (Кв). РКа, РКв.
2. Судың иондық көрсеткіші. Эмпирическая шкала. Қышқылдық – негіздік көрсеткіші. рН мәнінің биологиялық ерітінділердегі нормасы мен патологиясы.
3. рН мәнін анықтау әдістері. Колориметрлік әдістің өлшемі.
4. Буферлік жүйе: анықталуы, классификациясы, құрамы.
5. рН буферлік жүйесі. Гендерсон-Гассельбах теңдеуі.
6. Буферлік аймақ.
7. Буферлік жүйелердің механизмі (қаннықан Н+, қаннықан ОН-, сұйылту).
8. Қанның буферлік жүйесі. Жүру механизімі. Қышқылдық-негіздік тепе-теңдік. Қанның буферлік жүйесінің сиымдылығы.
Білім берудің және оқытудың әдістері:Зертханалық сабақ (зертханалық тәжірибе, жұмыстың анализі)
Демонстрациялық тәжірибе
Буферлік ерітінділерді дайындау.
Ø Таблицада көрсетілгендегідей 6 сынауыққа 0,1н. сірке қышқылын және 0,1н натрий ацетатын аламыз:
| Сынауықтар № | ||||||
| 0,1н. сірке қышқылы мл | 4,5 | 2,5 | 1,5 | 0,5 | ||
| 0,1н. натрий ацетаты мл | 0,5 | 2,5 | 3,5 | 4,5 | ||
| рН көрсеткіші , | 3,7 | 4,0 | 4,6 | 5,0 | 5,2 | 5,6 |
| рН көрсеткіші тәжірибедегідей |
Сынауықтағы ерітінділерді араластырамыз үстінен 2 тамшы универсальді индикатор қосамыз. Универсальді индикатор – бұл индикаторлардың қосылысынан тұрады, рН шамасын көрсетеді.
Ерітінділердің түсінің өзгеруін универсальды индикатор көрсететін шкаламен салыстыру керек. рН буфер ерітіндісінің көрсетуін әрбірін таблицаға жазу керек. Анықталуына байланысты тәжірибдегі ерітінділер көрсеткішін таблицадағы рН көрсеткішімен салыстыру.
Сутектік көрсеткіштердің иондарын формула бойынша көрсету:
[қыш]
[H+] = K ------------- ,
α [тұз]
Ертіндінің рН-ын анықтаймыз.
Сірке қышқылының диссоциация константасы 1,86 * 10-5, ал 0,1н. натриий ацетататы ертіндісінің диссоциация дәрежесі 0,79 тең болады.
5 мл қышқылдан және 5 мл тұздан тұратын буферлік ерітіндінің сутек ионнының концентрациясын және рН есептейміз:
[H+] = 1,86 * 10-5 * 2,5/ (2,5 * 0,79) = 2,3 * 10-5
рН = -lg [H+] тең деп алып, оның өлшемін анықтаймыз:
- lg[H+] = - lg 2.3 + 5 = -0.36 + 5 = 4.6, рН = 4,6
Алынған рН көрсеткіші мен тұз көлемі арқылы буферлік қисық сызығының гафигін құрамыз. Буферлік қоспаның рН сызығы тұз көлемі мен қышқыл көлемінің қатнастарына тәуелгілігін ескере отырып, ординат – өсімен тұз көлемін, ал абсцисса өсімен рН мәнін жазамыз.
Буферлік қисық сызығы арқылы тұз көлемі мен қышқыл көлемінің кез-келген концентрациялы сутектік иондарын ( шкала шеңберінде) анықтауға болады. Ол үшін берілген рН мәнін анықтап және осы нүктеден бастап перпендикуляр етіп буферлік қисық сызығымен қиылысқанға дейін сызық жүргіземіз. Анықталған нүкте қисық жолмен тіке, параллельді абсцисса өстерін ордината өстерімен байланыстырады және осы жолмен тұз бен қышқыл көлемін анықтай аламыз.
Ø рН буферлік ерітіндісіне қышқыл мен негіздердің әсері.
3 сынауыққа (әрқайсысына рН 5-ке тең, 5мл буферлік жүйелі ерітінді) және үстінен 2 тамшы метил қызыл индикаторын қосамыз, 2-ші сынауыққа 3-4 тамшы 0,1н. тұз қыщқылы ерітіндісін қосамыз, қалғанына – 3-4 тамшы 0,1н. натрий гидрооксидін қосамыз. 2-ші және 3- ші сынауықтарағы ертінділерді араластырамыз және 1-ші сынауықпен салыстырамыз. Қышқыл немесе негіз қосу барысында буферлік ерітінді құрамы өзгеріссіз қалды, демек аз мөлшерде қышқыл қосқанда буферлік ерітінді рН-ы өзгеріссіз қалды.
Ø Буферлік ерітіндінің рН-ына сұйылтудың әсері.
3 сынауықтарға рН =5 тең буферлік ерітіндісін құйямыз: 1-шіге – 6 мл, екіншіге – 3 мл, үшіншіге – 2 мл. Барлық үш сынауыққа 2 тамшы метил қызыл индикаторын қосамыз, кейін 2-шіге 3 тамшы, 3-шіге 4 тамшы дистиленген су қосып араластырамыз. Екінші мен үшінші сынауықтарды бірінші сынауықтағы қоспамен салыстырамыз. Олар бір түсті болады. Демек, сұйылту барысында буферлік ертіндінің рН-ы түсін өзгертпейді.
Ø Буферлік ертіндінің сиымдылығы.
Колбаға рН = 5 тең 10 мл буфер ертіндісін өлшеп аламыз, үстінен 3 тамшы метил қызыл индикаторын қосып, 0,1н. натрий гироксиді ерітіндісімен сары түс (рН =6). болғанша титрлейміз. Төменгі көрсеткіштер бойынша ацеттаты қоспаның құрамын анықтаймыз.
Есептеулер: шамамен 10мл буферлік ертіндісін титрлеуге 4,8 мл сілті кетті, онда 1л қоспаны титрлеуге мынадай көлем кетеді:
V = 4.8 *1000 / 10 = 480 мл
Буферлік сиымдылық , немесе саны мг8экв сілті В, мына формуламен есептеледі:
В = N * V,
Мұндағы N - сілтінің нормальдығы, немесе саны мг*экв ол 1 мл (бұл жағдайда N =0.1); V -сілтінің көлемі, т.е. В = 0,1 * 480 = 48
Әдебиеттер:
Негізгі әдебиеттер:
1. Сейтембетов Т.С. Химия. Алматы, 1994
2. Бірімжанов Б.А. Жалпы химия. Алматы, 2002
3. Патсаев Ә.Қ. Бейорганикалық және физколлоидтық химия. Алматы,2004.
4.Патсаев Ә.Қ. Биоорганикалық химия. Алматы,2004.
5. Лекция материалдары.
Қосымша:
1. Патсаев Ә.К., Шитыбаев С.А. Бейорганикалық және физ.коллоидтық химияның тәжірибелік-зертханалық сабақтарына қолданба. Шымкент, 2006 .
2. Патсаев Ә.К., Дәуренбеков К.Н. Биоорганикалық химия пәнінен тәжірбиелік-зертханалық сабақтарына қолданба. Шымкент, 2006 .
Ағылшын тілінде:
1. S.E.Zurabyan. Fundamentals of bioorganic Chemistry. M., ГЭОТАР – Мед, 2003.
2. S. Kumar, P. Trivedi, K.B. Bansal Jbjective Chemistry Jaipur-3, Chaura Rasta, 2003.
Бақылау сұрақтары:
1. 0,1н сірке қышқылы ерітіндісінің диссоциация дәрежесі 0,003 тең болғандағы рН мәні.
2. [H+] - анықтаңыз, егер ерітіндінің рН 5,64 тең болса.
3. Сірке қышқылының рН, рОН және [OH-] табу керек, егер [H+] = 0,0024 ·10-3 тең болса.
4. 0,5н сірке қышқылы ерітіндісінің диссоциация дәрежесі 0,003 тең болғандағы рН мәні.
5. [H+]-анықтаңыз, егер ерітіндінің рН 7,16 тең болса.
6. Күкірт қышқылының рН, рОН және [OH-] табу керек, егер [H+] = 5,6 * 10-3 тең болса.