Основная литература

1. Зимон А.Д. Физическая химия. Изд. 3-е. М.: Агар, 2006. – с. 52-76.

2. Зимон А.Д. Коллоидная химия. Изд. 5-е. М.: Агар, 2007. – с. 94-101.

Дополнительная литература

1. Болдырев А.И. Физическая и коллоидная химия, - М.: Высшая

школа, 2003.

2. Физическая химия. / К.С. Краснов, Н.К. Воробьев, И.Н. Годнев и др.; Под ред. К.С. Краснова. – М.: Высшая школа, 1995.

3. Чанг Р. Физическая химия с приложениями к биологическим системам. – М.: Мир, 1990.

Вопросы для самоподготовки

1. Что такое осмос? Осмотическое давление? Как они обнаруживаются?

2. Какие мембраны называются полупроницаемыми? Примеры. Каков механизм действия различных полупроницаемых мембран?

3. Как можно измерить осмотическое давление? Как рассчитать его по формулам?

4. Как ведёт себя вещество в растворённом состоянии? В чём его свойства аналогичны свойствам газов?

5. Каким законам подчиняется осмотическое давление? Приведите формулировки и математическое выражение этих законов.

6. Перечислите методы определения молекулярной массы растворённых веществ. В каких случаях могут быть использованы методы? Какие формулы для этого используются?

7. Какие свойства растворов зависят от природы компонентов, и какие не зависят от природы растворённого вещества, а определяются лишь его концентрацией?

8. Что такое обратный осмос? Где он находит практическое применение?

Краткие методические рекомендации

Приступая к выполнению опытов необходимо иметь чёткое теоретическое представление об осмосе и механизме его возникновения, а также об осмотическом давлении как результате осмоса. Знать свойства полупроницаемых мембран. Необходимо уметь объяснять наблюдаемые в опытах явления с точки зрения законов осмоса. Ответить на вопросы: "Можно ли использовать часть проведённых вами опытов на внеклассных занятиях на химии в школе? При изучении какой темы следует провести внеклассное занятие по выращиванию "Сад химика"?

Принадлежности для работы. Простейший осмометр, 5% раствор медного купороса, 0,2%, 0,9%? 4% растворы NaCl; C₂H₅OH-96%; игла медицинская для прокалывания кожи; кристаллические соли: K₄[Fe(CN)₆]; Ca(NO₃)₂; Mg(NO₃)₂; Cu(NO₃)₂; Ba(NO₃)₂; 10% раствор Na₂SiO₃, 10% раствор сахарозы, микроскоп с предметными стёклами и покровными стёклами.

Ход работы

Опыт 1. Измерение осмотического давления 10% раствора сахарозы. Для измерения осмотического давления раствора необходим осмометр (готовится лаборантом), который представляет собой сосуд, одна из стенок которого (дно) обладает свойствами полупроницаемой мембраны. Чтобы измерить осмотическое давление какого-либо раствора, поступают так: исследуемым раствором, подкрашенным эозином, заполняют осмометр почти до верхнего края. Затем осмометр плотно закрывают резиновой пробкой с тонкой стеклянной трубкой, следя за тем, чтобы под пробкой не остался пузырёк воздуха. (Смотреть табл. " схема осмометра").

Подготовленный т.о. осмометр погружают в сосуд с дистиллированной водой и наблюдают за подъёмом жидкости в стеклянной трубке. После прекращения подъёма жидкости измеряют высоту столба жидкости в трубке с помощью миллиметровой линейки, и рассчитываю приближённое значение осмотического давления по формуле:

P_осм= ρsh,

где P_осм – осмотическое давление в мм. рт. столба

ρ – плотность исследуемого раствора

s – площадь поперечного сечения стеклянной трубки осмометра

h – высота подъёма жидкости в трубке в мм.

Для перевода осмотического давления из мм. рт. столба в Паскали, необходимо помнить, что 1 мм. рт. столба равен 133,3 Па.

Точное значение осмотического давления (теоретическое) вычисляют по формуле: P_осм=CRT. Сравнить теоретическое значение (вычисляемое0 с осмотическим давлением, найденным в опытах и объяснить несовпадение результатов.

Опыт 2. Рост искусственной "клетки Траубе". Пробирку на 1/2 заполняют 5% раствором CuSO₄ и опускают в неё кристаллик жёлтой кровяной соли. Наблюдают рост "клетки Траубе". Через 20-30 минут зарисовывают получившееся образование. Чтобы "клетка Траубе" получалась красивой, необходимо выбрать наиболее крупные кристаллы жёлтой кровяной соли. Записать уравнение реакции между раствором CuSO₄ и жёлтой кровяной солью. Объяснить наблюдаемое явление.

Опыт 3. "Химические водоросли". (Сад химика). 5-6 пробирок на 1/3 заполняют 10% раствором Na₂SiO₃. Этот раствор легко готовится путём разбавления "жидкого стекла" в 2-3 раза. "Жидкое стекло" имеется в продаже в магазинах канцелярских товаров под названием "силикатный клей".

в каждую из пробирок опускают по1-2 кристалла имеющихся азотистых солей. Через час зарисовывают "химические водоросли", получившиеся в пробирках. Записывают все возможные уравнения реакций, протекающие в растворах в молекулярном и ионном виде. "Химические водоросли" часто называют "Садом химика", т.к. многие соли имеют характерную окраску (какие?), поэтому полученные "водоросли" могут быть разного цвета.

Однако работать с силикатом натрия неудобно, т.к. его растворы разрушают стекло, делая его мутным, и посуда становится непригодной для использования. Растворы силиката натрия трудно фильтруются, а в мутном растворе химические водоросли выглядят не так эффектно, как в прозрачном.

Кроме силиката натрия, в качестве среды для химических водорослей, можно использовать и другие растворы. Ниже приводится таблица 2, в которой указаны растворы, их концентрация и формулы кристаллических солей, необходимые для приготовления "сада химика".

В отличие от "клетки Траубе", "химические водоросли" могут сохраняться по нескольку дней, что даёт возможность использовать их для организации внекалссных занятий по химии в школе. Для демонстрации "сада химика" можно использовать вместо пробирок другие ёмкости, например, химические стаканчики на 50-1000мл.

Сад химика

Таблица 2

Раствор	Конц. (в %)	Кристаллы
K4[Fe(CN)6]	3-5	CdCl2, ZnCl2, MnCl2, FeCl2 CoCl2, NiCl2,FeCl3
K3[Fe(CN)6]	3-5	ZnCl2, FeCl2
CdCl2, CuSO4	3-5	K3[Fe(CN)6]
CuSO4	10-15	K3[Fe(CN)6]
Pb(No3)2, NiCl2	3-5	K4[Fe(CN)6]
K2CrO4	3-5	BaCl2
Na2B4O7	3-5	AlCl3, Pb(No3)2
Na2CO3	3-5	BaCl2, CaCl2
Na2CO3	5-20	Sr(NO3), Ba(NO3)
Na2CO3	10-20	MnCl2
Pb(No3)2	10-20	KI, BaI2, CdI2
Pb(CH3COO)2	20	KI, CdI2
CdI2	Насыщ.	Pb(No3)2
NaI	3-5	Pb(CH3COO)2
NaI	10	Pb(No3)2
Na3PO4	2-4	MgCl2
Na3PO4	7-15	CoCl2, ZnCl2, Sr(NO3), Ba(NO3)
Pb(No3)2	5-20	Na3PO4
Pb(No3)2	20	(NH4)2Cr2O7
Na2ClO4	5-20	Pb(CH3COO)2
Pb(CH3COO)2	10-20	K2CrO4, K2Cr2O7
K2Cr2O7	3-20	Pb(CH3COO)2, Pb(No3)2
K2HPO4	3-4	CdCl2, BaCl2, ZnCl2, FeCl2, MnCl2, CaCl2
NaOH	25	CoCl2
Na2CrO4,	4	MnCl2, Cd(NO3)2, Sr(NO3), BaCl2,
Na2SiO3	10-15	Fe(NO3)2, Cu(NO3)2, Zn(NO3)2, Mn(NO3)2, Ca(NO3)2, Ni(NO3)2, Co(NO3)2, CaCl2

Опыт 4. Гемолиз эритроцитов крови человека.

В три пробирки беру: в первую 2 мл 0,2% раствора NaCl, во вторую 1 мл 0,9% раствора NaCl, в третью 2 мл 0,9% раствора NaCl. в каждую из пробирок вносят по одной капле крови, полученной из пальца с помощью стерильной медицинской иглы и соблюдения всех мер стерилизации пальца.

После добавления крови все три пробирки встряхивают и оставляют на 30 мин. Через полчаса из каждой пробирки, с помощью стеклянной палочки, отбирают на предметные стёкла по одной капле крови. Закрывают капли покровными стёклышками и рассматривают в биологический микроскоп эритроциты крови сначала под малым увеличением, а затем под большим. Зарисовывают результаты наблюдения и дают пояснения в виде чёткого вывода.