Изучение зависимости скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
для проведения занятия со студентами I курса
лечебного факультета и ФПСЗС по общей химии
Тема: Химическая кинетика и катализ
Время: 3 часа
1. УЧЕБНЫЕ И ВОСПИТАТЕЛЬНЫЕ ЦЕЛИ:
Ознакомить студентов с теоретическими основами протекания химических процессов; научить их прогнозировать влияние различных факторов на изменение скорости реакции и смещение химического равновесия, а также сформировать у будущих врачей навыки экспериментального определения скорости химических реакций.
МОТИВАЦИЯ ДЛЯ УСВОЕНИЯ ТЕМЫ:
Химическая кинетика – это раздел физической химии, изучающий скорость и механизм протекания химических реакций. Законы химической кинетики находят широкое применение при изучении биохимических реакций, протекающих в организме человека. Один из разделов фармакологии, называемый фармакокинетикой, изучает скорость всасывания и скорость выведения лекарственных препаратов из организма человека. Полученная информация позволяет оптимизировать процесс лечения путем повышения эффективности использования медикаментозных средств. Фармакокинетика имеет большое значение для медицинской науки и клинической практики.
ТРЕБОВАНИЯ К ИСХОДНОМУ УРОВНЮ ЗНАНИЙ:
а) понятие о скорости химических реакций;
б) влияние температуры на скорость химических реакций. Правило Вант-Гоффа;
В результате проведения занятия студент должен:
1) знать:
· основные понятия химической кинетики: скорость и механизм химической реакции, порядок и молекулярность;
· влияние различных факторов на скорость химической реакции;
· кинетические уравнения простых и сложных реакций;
· влияние температуры на скорость химических реакций;
· понятие о катализе и катализаторах;
· кинетическое описание ферментативных реакций.
2) уметь:
· составлять кинетические уравнения простых реакций;
· рассчитывать время полураспада радионуклидов;
· рассчитывать константы скорости химических реакций нулевого, первого и второго порядков;
· рассчитывать изменение скорости химических реакций при изменении температуры;
· рассчитывать энергию активации химических реакций по кинетическим данным;
· производить расчеты, используя уравнение ферментативной кинетики Михаэлиса-Ментен.
2. СВЯЗЬ СО СМЕЖНЫМИ ДИСЦИПЛИНАМИ:
Знания о скоростях и механизмах протекания химических и биохимических реакций потребуются студентам при изучении биохимии, медицинской физики, общей и клинической фармакологии (выполнение фармакокинетических исследований).
3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ:
3.1 Предмет химической кинетики. Химическая кинетика как основа для изучения скорости и механизма биохимических процессов.
3.2 Скорость химической реакции по веществу для гомогенных и гетерогенных превращений. Кинетические кривые.
3.3 Закон действующих масс. Выражение для скорости химической реакции. Константа скорости. Порядок реакции. Молекулярность.
3.4 Кинетические уравнения необратимых реакций 0, 1, 2 порядков. Время полуреакции. Кинетическая характеристика окислительного разложения витамина С.
3.5 Понятие о течении сложных реакций: параллельных, последовательных, сопряженных, обратимых, цепных.
3.6 Зависимость скорости реакции от температуры. Температурный коэффициент. Энергия активации. Уравнение Аррениуса.
3.7 Теория активного комплекса. Объяснение действия катализатора с позиций данной теории. Катализ и катализаторы.
3.8 Кинетика ферментативных реакций. Уравнение Михаэлиса-Ментен. Молекулярная активность фермента.
4. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Лабораторная работа № 1
Изучение зависимости скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ
Опыт сводится к измерению времени образования заметного на глаз количества серы в результате реакции:
Na2S2O3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2S2O3
H2S2O3 → H2O + SO2 + S ↓
В 10 пробирок, помеченных карандашом, налейте из бюреток растворы натрий тиосульфата, серной кислоты и воды в количествах, указанных в таблице 1.
Таблица 1 – Зависимость скорости реакции от концентрации реагента
| № пробирки | ||||||||||
| Исходные растворы: | ||||||||||
| Na2S2O3, 1 M раствор, мл | ||||||||||
| Вода, мл | ||||||||||
| H2SO4, 1 М раствор, мл | ||||||||||
| Концентрация Na2S2O3 в начале опыта, моль/л | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | |||||
| Время появления мутного раствора, с |
Условная скорость реакции: (1)
Сливая попарно растворы из двух пробирок 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10, отметьте время сливания каждой пары растворов и время появления помутнения в них (с). По формуле (1) вычислите условную скорость реакции и постройте график зависимости скорости реакции от концентрации (на оси ординат – шкала скорости, на оси абсцисс – значение концентраций).
Лабораторная работа № 2