60323

Протолитические реакции. Буферные растворы

Конспект урока

Педагогика и дидактика

Познакомиться с основами протолитических процессов, протекающих в организме человека, усвоить природу протолитического гомеостаза и возможные причины его нарушения.

Русский

2014-06-05

81 KB

5 чел.

Занятие № 4

Методические указания для студентов

ТЕМА: Протолитические реакции. Буферные растворы.

ЦЕЛЬ: Познакомиться с основами  протолитических процессов, протекающих в организме человека, усвоить природу протолитического гомеостаза и возможные причины его нарушения.

Теоретические вопросы:

  1.  Основные положения протолитической теории кислот и оснований. Кислоты и основания по Бренстеду-Лоури, сопряженные кислоты и основания. Константы кислотности и основности. Показатели кислотности (рКа) и основности (рКb). Связь между константой кислотности и константой основности в сопряжённой протолитической паре.
  2.  Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный и гидроксильный показатели, рН биологических жидкостей.
  3.  Изменение рН органов и тканей при различных заболеваниях. Ацидоз. Алкалоз. Способы их устранения.
  4.  Гидролиз солей. Степень и константа гидролиза. Амфолиты. Изоэлектрическая точка.
  5.  Буферные системы. Механизм буферного действия систем I и II типа. Расчет рН буферных систем при добавлении сильной кислоты  или сильного основания.
  6.  Буферное действие. Буферная ёмкость. Расчет буферной ёмкости по кислоте и по основанию. Факторы влияющие на буферную ёмкость.
  7.  Буферные системы крови. Сравнительная буферная емкость буферных систем крови. Бикарбонатная, фосфатная, белковая, гемоглобиновая буферные системы. Механизм действия. Формулы для расчета.
  8.  Применение реакции нейтрализации в фармакотерапии.

Обучающие задачи

Задача 1. Биологические жидкости имеют следующие значения рН: слюна 6,8; желудочный сок 1,5; кровь 7,4. Рассчитайте концентрацию ионов водорода в каждой из указанных жидкостей.

Решение:  рН= - lg [H+] ,        lg [H+] = - pH

а) слюна рН =  6,8 , отсюда   lg [H+] = -6,8

[H+]=10-6,8=1,59´10 -7 моль/л

б) желудочный сок рН = 1,5

рН= - lg [H+] ,        lg [H+] = - pH,    отсюда   lg [H+] = - 1,5

[H+]=10-1,5=3,16´10 -2 моль/л

в) кровь рН = 7,4

рН= - lg [H+] ,        lg [H+] = - pH

отсюда   lg [H+] = -7,4

[H+]=10-7,4 = 4,0´10 -8 моль/л

Ответ: слюна [H+] = 1,59´10-7моль/л, желудочный сок [H+] = 3,16´10-2 моль/л, кровь  [H+] = 4´10 -8 моль/л.

Задача 2. Вычислите степень диссоциации уксусной кислоты в растворе с молярной концентрацией эквивалента 0,001 моль/л. Ка (СН3СООН) = 1,8´10-5. Найти концентрацию ионов водорода и рН данного раствора.

Решение:

рН = 1/2 [pKa - lgC(CH3COOH)];        pH = 1/2 [4,75 - lg 0,001] =  1/2´ 7,75 = 3,875

[H+] = 10-pH = 10-3,875 = 1,35 ×10 -4;

[H+] =  1,35´10-4 моль/л.

               или

или 13,5%

Ответ: [H+] = 1,35 ´10-4 моль/л, рН = 3,875, α = 13,5%.

Задача 3 В клинических и биохимических лабораториях применяется ацетатный буфер, который содержит уксусную кислоту 12 г/л и ацетат натрия 16,4 г/л. Определите концентрацию в моль/л уксусной кислоты и ацетата натрия, рН буферного раствора, зону буферного действия. (Ка (СН3СООН) = 1,8 ´10-5).

Решение:

         

M (CH3COOH) = 12+3+12+32+1 = 60 г/моль

                 

M (CH3COONa) = 12+3+12+32+23 = 82 г/моль.

Ответ: С(CH3COOH)=0,2 моль/л, С(CH3COONa) =0,2 моль/л, pH = 4,75, зона буферного действия 4,75 ±1

Задача 4. Для гидролизующихся веществ напишите уравнения гидролиза: CuCl2, Na2SO3, Cr2S3, NaCl, тристеарид, глицил-глицин, этилэтаноат, АТФ.

Решение:

CuCl2 – растворимая в воде соль, образована катионом слабого основания и анионом сильной кислоты, подвергается гидролизу. Гидролиз протекает по катиону слабого основания, рН<7.

При обычных условиях гидролиз протекает преимущественно по I ступени.

CuCl2 = Cu2+ + 2Cl-

Cu2+ +HOH  ↔  CuOH+ + H+

CuCl2 + HOHCuOHCl + HCl

Na2SO3 – растворимая в воде соль, образована катионом сильного основания и анионом слабой кислоты, подвергается гидролизу. Гидролиз протекает по аниону слабой кислоты, рН>7.

Na2SO3 = 2Na+ + SO32-

SO32- + HOH ↔ HSO3- + OH-

Na2SO3 + HOH ↔ NaHSO3 + NaOH

Cr2S3 – соль, образованная слабым нерастворимым в воде основанием и слабой летучей кислотой. В водном растворе соль не существует, так как подвергается полному гидролизу:

Cr2S3 + 6HOH = 2Cr(OH)3↓ + 3H2S↑

NaCl – растворимая в воде соль, образована катионом сильного основания и анионом сильной кислоты. Гидролизу не подвергается.

Тристеарид – это жир, образованный многоатомным спиртом глицерином и стеариновой кислотой, эти вещества и получаются при гидролизе:

CH2-O-CO-C17H35                          CH2-OH

|                                                        |

CH-O-CO-C17H35      + 3H2O  ↔   CH-OH   + 3C17H35COOH

|                                                        |

CH2-O-CO-C17H35                          CH2-OH

Глицилглицин – дипептид, при его гидролизе происходит разрыв пептидной связи

NH2-CH2-CO-NH-CH2-COOH  +H2O  ↔  NH2-CH2-COOH + NH2-CH2-COOH

Этилэтаноат – сложный эфир, при гидролизе которого образуются спирт и карбоновая кислота.

СH3COOC2H5 + HOHCH3COOH + C2H5OH

Аденозинтрифосфат (АТФ) – главный источник энергии для многих биологических процессов – биосинтеза белка, ионного транспорта, сокращения мышц, электрической активности нервных клеток. Гидролиз АТФ записывают в виде кислотно-основного равновесия:

     АТФ4- + HOH  ↔  АДФ3- + HPO42- + H+,  ∆G0=-30,5кДж/моль

Задача 5. Определить рН раствора, константу и степень гидролиза ацетата калия, если молярная концентрация соли равна 0,1 моль/л, а Kа(СН3СООН)=1,8×10-5.

Решение: Уравнение гидролиза

СН3СООК +  НОН ↔ СН3СООН + КОН

СН3СОО- +  НОН ↔ СН3СООН + ОН-

Вычислим константу гидролиза

Рассчитаем степень гидролиза

Определяем концентрацию гидроксид-ионов в растворе и рОН

С(ОН-)= h×Cсоли = 7,5×10-5×0,1 = 7,5×10-6 (моль/л)

рOН = -lg[OH-] = -lg7,5×10-6 = 5,12

pH = 14 – pOH = 14 – 5,12 = 8,88

Ответ: рН = 8,88, Кг = 5,6×10-10, h = 7,5×10-5

Задачи для самостоятельного решения:

Задача 1. Вычислите степень диссоциации и рН уксусной кислоты, если Ка (СН3СООН) = 1,8´10 -5, а концентрация 0,18 моль/л.

Ответ: рН = 2,74;  α= 1 %.

Задача 2. Концентрация ионов [OH-] в растворе равна 6,5×10-8 моль/л. Вычислите рН этого раствора.

Ответ: рН=6,81

Задача 3. Во сколько раз концентрация ионов водорода в крови (рН=7,36) больше, чем в спинномозговой жидкости (рН=7,53)?

Ответ: в 1,5 раза

Задача 4. Определите концентрацию ионов водорода желчи в протоках, если её рН=  7,8 - 8,5.

Ответ: 1,58´10-8 - 3,16´10-9

Задача 5. Вычислите соотношение с (соли) /с (кислоты) для буферной системы муравьиная кислота - формиат натрия, если рН = 4,0,  Ка (НСООН) = 1,76´10 -4.

Ответ: 1,76

Задача 6. Определите рН буферного раствора, который получен смешиванием 0,1 моль/л раствора NH4Cl и 0,1 моль/л раствора NH4OH в соотношении: а) = 1:1, б) 1:4, в) 4:1. К (NH4OH) = 1,79´10 - 5 

Ответ: а) рН = 9,26 , б) рН = 9,86, в) рН= 8,66.

Задача 7. Вычислите массу ацетата натрия, которою следует добавить к раствору уксусной кислоты С(СН3СООН) = 0,316 моль/л и объемом 2 л, чтобы получить буферный раствор с рН = 4,87.

Ответ: 68,4 г

Задача 8. Сколько молей эквивалента аскорбиновой кислоты необходимо ввести больному для нормализации крови при алкалозе, если рН его крови 7,65 (норма 7,45) общее количество крови 5л, буферная емкость по кислоте 0,05 моль/л.

Ответ:  0,05 моль - эквивалента.

Задача 9.? Буферная емкость по кислоте 0,05 моль/л, рассчитайте, какой объем хлороводородной  кислоты концентрацией 0,1 моль/л необходимо добавить к 1л крови, чтобы уменьшить её рН с 7,35 до 7,1?

Ответ: 0,125 литра

Задача 10. Напишите по стадиям уравнения реакций гидролиза следующих солей: FeCl3, CuSO4. На основании чего можно утверждать, что последняя стадия реакции гидролиза этих солей не происходит.

Тестовые вопросы

1. Сокращенное молекулярно-ионное уравнение Ва+2+SO42-=BaSO4 соответствует реакции…

1)  Ba(NO3)2+SO2®  2)  BaCO3+H2SO4®

3)  BaCl2+Na2SO4®  4)  Ba3(PO4)2+H2SO4®

2. Полному гидролизу подвергаются соли…

1)  CrCl3                        3)  Cr2S3

2)  Al2(SO4)3                  4)  Cs2CO3

3. Нейтральную среду имеют растворы солей …

1)  RbNO3          2)  HCOOK            3)  BaCl2                  4)  CsF

4. Кислую среду имеют растворы солей…

1)  K2SiO3              2)  AlCl3                  3)  (NH4)2SO4            4)  CaCl2

5. Сильными электролитами являются …

1)  HI             2)  CuSO4           3)  NH4OH                  4)  Ca3(PO4)2

6. Отношение числа молекул, диссоциирующих на ионы, к общему числу молекул растворенного вещества, называется _____ диссоциации.

1)  коэффициентом                        3)  показателем

2)  степенью                                   4)  константой

7. В водном растворе гидролизу не подвергаются соли…

1)  K2SiO3           2)  K2SO4                3)  AlCl3              4)  NaNO3

8. Среда водного раствора хлорида аммония

1)  слабощелочная               3)  нейтральная

2)  кислая                              4)  сильнощелочная

9. Диссоциация по трем ступеням возможна в растворе

1)  хлорида алюминия              3)  фосфата калия

2)  нитрата алюминия               4)  ортофосфорной кислоты

10. Ионы I-образуются при диссоциации

1)  KIO3                 2)  KI                 3)  C2H5I                  4)  NaIO4  

11. Лакмус краснеет в растворе соли  

1)  FeSO4              2)  KNO3                3)  NaCI                  4)  Na2CO3

12. Вещество, при диссоциации которого образуются ионы Na+, H+, а также анионы SO42- является

1)  кислотой                       3)  средней солью

2)  щелочью                       4)  кислой солью

13. Кислую среду имеет водный раствор

1)  карбоната натрия                 3)  иодида калия

2)  нитрата калия                        4)  хлорида алюминия

14. Сокращенное  ионное уравнение Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2 соответствует взаимодействию веществ :

1)  Fe(NO)3 и KOH                          3)  Na2S  и Fe(NO3)2

2)  FeSO4 и LiOH                            4)  Ba(OH)2 и FeCI3

15. Сокращенное  ионное уравнение  Ba2+ + SO42-- = BaSO4 соответствует взаимодействию веществ:

1)  BaCI2 и K2SO4                   3)  Ba(OH)2 и  H2SO4

2)  BaO и H2SO4                      4)  BaSO4 и FeCI3

16. Среда водного раствора сульфата алюминия

1)  щелочная                              3)  нейтральная

2)  кислая                                    4)  слабощелочная

17. Наиболее слабым электролитом является

1)  HF                2)  HCI                 3)  HBr                4)  HI

18. В качестве анионов только ионы ОН- образуются при диссоциации

1)  CH3OH                2)  Zn(OH)Br                 3)  NaOH                4)  CH3COOH

19. Щелочную и кислую реакцию среды соответственно имеют растворы солей

1)  Na2CO3 и Ba(NO3)2                   3)  FeCI3 и ZnSO4

2)  Na2SiO3 и CuCI2                         4)  BaCI2 и Ca(NO3)2

20.  Концентрация ионов Н + в чистой дистиллированной воде при 20˚С равно___ моль/л.

1)  7                 2)  14                     3)  10-7                   4)  10-14


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

15890. Что такое мироощущение опыт осмысления 381.55 KB
  В.К. Шрейбер к. филос. н. доц. Челябинский государственный университет ЧТО ТАКОЕ МИРООЩУЩЕНИЕ: ОПЫТ ОСМЫСЛЕНИЯ Мироощущение относят к феноменам мировоззренческого круга. Но что подразумевается под мироощущением Ощущение о каких бы его типах не говорить...
15891. Механизмы интерпретации классического текста в «Чайке» Б. Акунина 44.5 KB
  Механизмы интерпретации классического текста в Чайке Б. Акунина Н. А. Кузьмина Омский государственный университет Интерпретация вторичный текст римейк прототекст Summary. The article deals with the specific genre of postmodernistic fiction remake and peculiarities of interpretation classic literary prototexts. Аксиомой...
15892. ПРИМЕРНЫЕ СХЕМЫ АНАЛИЗА ЛИТЕРАТУРНЫХ ПРОИЗВЕДЕНИЙ 83 KB
  ПРИМЕРНЫЕ СХЕМЫ АНАЛИЗА ЛИТЕРАТУРНЫХ ПРОИЗВЕДЕНИЙ Анализ художественного произведения Анализ прозаического литературного произведения Концептуальный уровень художественного произведения Уровень организации произведения как художественного целого Урове...
15893. «СВОЕ» И «ЧУЖОЕ» В ЭПИЧЕСКОМ ТЕКСТЕ К вопросу о «родовых» структурных признаках 86 KB
  Н.Д.ТАМАРЧЕНКО СВОЕ И ЧУЖОЕ В ЭПИЧЕСКОМ ТЕКСТЕ К вопросу о родовых структурных признаках Слово эпос в русской культурной традиции обозначает и литературный род и один из жанров относимых к этому роду эпопею иногда в этом случае употребляется термин
15894. Структура художественного произведения и ее анализ 48.5 KB
  Структура художественного произведения и ее анализ Художественное произведение сложноорганизованное целое. Необходимо познать его внутреннюю структуру то есть выделить отдельные его составляющие и осознать связи между ними. В современном литературоведении с
15895. Бахтин как парадигма мышления 71.5 KB
  В.И. Тюпа Бахтин как парадигма мышления To the 100 birth anniversary of Michael Bakhtin we publish Valery Tjupa's paper Bakhtin as a Paradigm of Mentality with the author`s attempt to reconstruct the axiomatics of Bakhtin discourses of scientific and philosophical nature. Three axiomatic complexes discovered by the author: personalism eventfulness responsibility can be subdivided into three more special axioms. Бахтин теперь моден....
15896. Эстетический анализ художественного текста (Часть первая: Сюжет Фаталиста М.Лермонтова) 73.5 KB
  В.И. Тюпа Эстетический анализ художественного текста Часть первая: Сюжет Фаталиста М.Лермонтова Конечная цель преподавания литературы в школе формирование культуры художественного восприятия. В этом собственно говоря и состоит общественное назначение литератур...
15897. Природа художественной целостности комедий А.П. Чехова Чайка и Вишнёвый сад 87 KB
  О.С. Рощина Природа художественной целостности комедий А.П. Чехова Чайка и Вишнёвый сад Olga Roschina in her work The Nature of Artistic Integrity of Chekhov`s Comedies Seagull and Cherry Orchard treats them from the point of aesthetic analises of the text. The ironical nature of Chekhov`s texts is proved which are often interpreted in a pseudoChekhov`s elegical way. В чеховедении доста