Раздел 2.1. Растворы
Занятие 6. Теории кислот и оснований. Водородный показатель. Расчет и измерение pH.
Цель: Вам необходимо овладеть учебной программой данного занятия научиться применять данный материал в своей будущей профессии врача.
Сделайте записи в рабочей тетради по плану:
-дата;
-номер занятия;
-тема занятия;
-цель занятия;
-основные вопросы темы.
Учебные вопросы занятия
-
Теории кислот и оснований.
Теория электролитической диссоциации (теория С.Аррениуса).
Протонная теория кислот и оснований (теория И. Бренстеда и Т. Лоури).
Типы протолитических реакций.
Количественная оценка силы кислот и оснований (Ka, Kb, pKa, pKb).
.Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель. Шкала pH.
Роль ионов водорода в биологических процессах. Виды кислотности. Интервал значений pH важнейших биологических жидкостей.
Методы определения водородного показателя. Кислотно-основные индикаторы в аналитической химии.
.Титриметрический анализ — один из основных методов в количественном анализе. Классификация в титриметрическом анализе.
.Основные понятия в титриметрическом анализе:
-титр, титрант, титрование;
-требования, предъявляемые к веществам, которые используются для приготовления титрантов;
-титранты с приготовленным и установленным титром;
-правила проведения процесса титрования.
4.3. Эквивалент и фактор эквивалента для различных веществ.
4.4. Молярная масса эквивалента и молярная концентрация эквивалента.
4.5 Закон эквивалентов, математическое выражение закона эквивалентов.
При подготовке к данному занятию Вам необходимо повторить:
- электронное строение молекулы воды;
- образование ковалентной полярной связи в молекуле воды и образование -
водородных связей между молекулами воды;
- понятие электролит и неэлектролит;
- основные положения теории электролитической диссоциации.
Диссоциация электролитов с ионной и ковалентной связью.
- кислотность растворов и определение pH с помощью различных
индикаторов;
- химическое равновесие. Константа химического равновесия. Принцип
Ле-Шателье.
При отработке 1-го учебного вопроса обратите внимание:
- на причину электролитической диссоциации (ионизации) веществ в водном растворе и особенности диссоциации электролитов с различным типом связи;
-на факторы, влияющие на процесс диссоциации (ионизации);
- на необходимость создания более общих теорий (теория Бренстеда и
Лоури,) кислот и оснований для описания реакций в неводных растворителях;
При отработке 2-го учебного вопроса обратите внимание:
-на применимость закона действующих масс для количественного описания
силы кислот и оснований Бренстеда.
При отработке 3-го учебного вопроса обратите внимание:
- на то, что чистая вода ведет себя как амфолит;
- на выражение константы автоионизации воды и взаимосвязь между
концентрацией ионов водорода и значением pH;
- жизнедеятельность организма в норме при определенной кислотности
биологических жидкостей.
При отработке 4-го учебного вопроса обратите внимание:
- на экспериментальные методы определения водородного показателя
(колориметрический и потенциометрический).
- на цели и задачи количественного анализа, классификацию методов количественного анализа;
- на критерии классифицикации методов титриметрического анализа;
- на определения понятий титр, титрант, титрование;
- на правила проведения процесса титрования;
- на требования предъявляемые к веществам, которые используются для приготовления титрантов;
-на различие в приготовлении рабочих растворов с установленным и приготовленными титрами;
-на расчетные формулы в титриметрическом анализе;
- на формулировку закона эквивалентов, написать формулы закона для сухих веществ и для растворов;
-на понятия эквивалента и фактора эквивалентности, расчёт фактора эквивалентности для кислоты, основания, соли, окислителя и восстановителя;
-на определение молярной массы эквивалента, молярной концентрации эквивалента, формулы для их расчета;
-определение точки эквивалентности, нейтрализации, конца титрования, скачка титрования по кривой титрования (3 случая)
Рекомендуемая литература:
1. Общая химия. Учебник для медицинских вузов. (В.А.Попков, С.А.Пузаков), 976 с. – М,ГЭОТАР Медиа, 2009 г.
2. Практикум по общей и биоорганической химии. Учебное пособие для
студентов медицинских вузов ( Ред. В.А.Попков).- М., АКАДЕМИЯ., 3 изд., 235 с., 2008 г.
Дополнительная литература:
1. Общая химия. Учебник для медицинских вузов. (В.А.Попков, С.А.Пузаков), 976 с. - М, ГЭОТАР Медиа, 2007 г.
2. Биофизическая и бионеорганическая химия (А.С. Ленский, И.Ю.Белавин, С.Ю.Быликин), М, МИА, 2008, - 416 с
3.Слесарев В.И. «Химия: Основы химии Живого: Учебник для вузов. СПб: Химиздат, 2000. -768 с.
4. Лабораторный практикум по общей химии: уч. пособие Гончаров В.И. и др. – Ставрополь, 2003 г.
программное обеспечение: общесистемное и прикладное программное обеспечение
базы данных, информационно-справочные поисковые системы интернет ресурсы, отвечающие тематике дисциплины , в том числе: -Chemlib.ru, Chemist.ru, ACDLabs, MSU. ru., и др.
Лабораторная работа 1.
«Определение молярной концентрации эквивалента хлороводородной кислоты HCl по раствору NaOH с точно известной концентрацией
Cf = 0,1 моль/л».
Эта лабораторная работа является обучающей, т. к. в ходе ее выполнения Вы должны освоить метод кислотно-основного титрования (метод нейтрализации).
Ход работы:
1. Набрать в пипетку 5 мл р-ра HCl и перенести в колбу для титрования.
2. В эту же колбу добавить 2-3 капли р-ра индикатора фенолфталеина.
3. Заполнить бюретку до нулевой отметки по нижнему мениску, обратить внимание на кончик бюретки, где располагается зажим, там не должно быть воздуха, кончик бюретки (носик) должен быть заполнен раствором.
4.Начать титрование: небольшими порциями из бюретки приливать раствор NaOH к раствору HCl, при этом колбу постоянно встряхивать, чтобы жидкость в ней перемешивалась. Раствор NaOH из бюретки в колбу с HCl добавлять до появления не исчезающей в течении 1 мин. розовой окраски.
5.Отсчет объема раствора, пошедшего на титрование, производят через 1-2 мин, после прекращения титрования.
6.Процесс титрования повторить еще 2 раза.
7.Результат титрования занести в таблицу.
№
П/п
|
V (HCl)
мл
|
V (NaOH)
мл
|
V ср. NaOH
мл
|
Cf(NaOH)
моль/л
|
Cf(HCl)
моль/л
|
Т (HCl)
|
1.
|
5
|
|
|
|
|
|
2.
|
5
|
|
|
0,1
|
|
|
3.
|
5
|
|
|
|
|
|
8.Используя формулу закона эквивалентов для растворов и формулу установленного титра сделать расчет:
V NaOH / V HCl = Cf(HCl) / Cf(NaOH); Cf (HCl) = Cf (NaOH) · V (NaOH) / V(HCl) =
T(HCl) = Cf(HCl) · Mf(HCl)/1000 =
Вывод:
Лабораторная работа 2.
Определение активной кислотности биологических жидкостей.
Ход работы
Задание 1. Определение pH растворов 1 и 2 с помощью универсального индикатора.
Чистую палочку опускают в исследуемый раствор и касаются ею полоски индикатора. Сравнивают окраску влажного участка индикаторной бумаги с колориметрической шкалой pH. Определяют pH исследуемого раствора и записывают его значение в таблицу результатов опыта. После определения pH раствора 1 стеклянную палочку моют, протирают куском фильтровальной бумаги и определяют pH раствора 2. Записывают полученные результаты определения в таблицу.
Задание 2. Определение pH растворов 1 и 2 с помощью иономера.
Перед началом работы знакомятся с инструкцией к прибору.исследуемый раствор наливают в чистый стаканчик, в раствор на 1,5 см опускают электроды. дальнейший порядок выполнения работы описан в «Инструкции по эксплуатации иономера». Перед определением pH электроды осторожно промывают дистиллированной водой и капли воды с электродов убирают фильтровальной бумагой. Полученные результаты записывают в таблицу и рассчитывают активную кислотность растворов по формуле [H+] = 10-pH.
Номер раствора
|
pH по универсальному индикатору
|
pH по иономеру
|
[H+], моль/л
|
1
2
|
|
|
|
Делают вывод о характере среды в исследуемых растворах. Сравнивают [H+] в обоих растворах. Сравнивают точность обоих методов.
ПРИЛОЖЕНИЕ.
Колориметрическое определение водородного показателя. Колориметрическое определение рН основано на изменении цвета кислотно-основных индикаторов, окраска которых зависит от рН среды. Индикаторы могут быть одноцветными, имеющими окраску только в щелочной среде, а в кислой среде-бесцветными ( фенолфталеин, нитрофенолы), и двухцветными, имеющими различную окраску в кислой и щелочной средах (метилоранж, феноловый красный и др.)(см. таблицу).
Таблица Кислотно-основные индикаторы.
Индикатор
|
рТинд
|
Интервал перехода окраски
|
Окраска I
|
ΔрН
|
ОкраскаII
|
Метиловый оранжевый
Метиловый красный
Лакмус
Фенолфталеин
|
3,7
5,7
7,0
9,2
|
красная
красная
красная
бесцветная
|
3,1-4,4
4,2-6,3
5,0-8,0
8,2-10,0
|
желтая
желтая
синяя
малиновая
|
Каждый индикатор характеризуется показателем титрования и интервалом (зоной) перехода окраски.
Показатель титрования рТ- это значение рН в пределах интервала перехода окраски, при котором наблюдается наиболее резкое изменение цвета индикатора.
Интервалом перехода окраски индикатора называется интервал значений рН(ΔрН), в пределах которого происходит различимое глазом изменение окраски индикатора. Граница интервала перехода приблизительно равна рТинд± 1. При определении рН раствора можно использовать только тот индикатор, в интервал перехода окраски которого входит рН исследуемого раствора.
Обычно в начале определяют приблизительное значение рН с помощью универсального индикатора. Универсальный индикатор – это смесь нескольких индикаторов с различными, но примыкающими друг к другу интервалами перехода окраски, охватывающими шкалу рН от 1 до 14, причем эта смесь индикаторов имеет определенную окраску при тех или иных значениях рН.
Универсальная индикаторная бумага- это фильтровальная бумага, пропитанная универсальным индикатором. К ней прилагается цветная шкала со значениями рН для каждой окраски. Точность определения не превышает 0,5 ед. рН. По приблизительному значению рН подбирают индикатор для более точного определения.
Потенциометрическое (ионометрическое) определение рН основано на изменении электродвижущей силы (ЭДС) гальванической цепи, составленной из индикаторного полуэлемента (электрода определения), потенциал которого зависит от рН среды(стеклянный, водородный, хингидронный) и электрода сравнения (хлорсеребряного, каломельного), имеющего постоянный потенциал. Измерительная шкала иономера (рН-метра) градуирована как в милливольтах, так и в единицах рН. Точность определения до 0,01 ед. рН. Можно использовать для определения рН мутных и окрашенных жидкостей.
|
