Руководство к лабораторно-практическим занятиям по общей химии. Учебное пособие для студентов

Кемеровская государственная медицинская академия

Л. И. Маренкова, О. И. Бибик, Н. Г. Демидова

РУКОВОДСТВО

К ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ ПО ОБЩЕЙ ХИМИИ

Кемерово

КемГМА

2008

2

УДК 546 (075)

Маренкова, Л. И., Бибик, О. И., Демидова, Н. Г. Руководство к лабора-

торно-практическим занятиям по общей химии: учебное пособие для студентов. – Кемерово: КемГМА, 2008. – 67 с.

Руководство к лабораторно-практическим занятиям для студентов специальностей: лечебное дело, педиатрия, медико-профилактическое дело. Данный лабораторный практикум содержит описание и порядок выполнения лаборат6рных работ, принципы обработки эксперимента и вопросы по защите работ, а также вопросы для подготовки по разделам программы общей химии. Содержание большинства экспериментальных опытов отражает методы, используемые в клинических и санитарно-гигиенических исследованиях. Руководство предназначено для аудиторной и внеаудиторной работы студентов I курса лечебного, педиатрического и медикопрофилактического факультетов, и позволяет приобрести навыки и умения самостоятельной работы в лаборатории.

Рецензенты:

Некрасова М. Ф. – д. м. н., проф., зав. кафедрой общей и биоорганической химии Новосибирской государственной медицинской академии; Юсубов М. С. – д. х. н., проф., зав. кафедрой химии Сибирского государственного медицинского университета.

© Кемеровская государственная медицинская академия, 2008.

2

3

ПРЕДИСЛОВИЕ

Химия – одна из фундаментальных наук и важный инструмент исследования и познания процессов в живых системах, поэтому лаборатор- но-практические работы по химии являются основным этапом учебного процесса, позволяющим совершенствовать теоретическую и практическую подготовку студентов.

Данное руководство к лабораторно-практическим занятиям составлено в соответствии с программой по дисциплине «Общая химия» для студентов медицинских вузов (2002 г.) и учитывает направления развития преподавания современной общей химии.

Цель издания – оказать помощь студентам в самостоятельной подготовке к занятиям и выполнении лабораторных работ.

Руководство содержит все материалы, необходимые студентам для полной ориентации в объеме курса: вопросы самостоятельной подготовки к занятиям; правила безопасной работы в химической лаборатории; рекомендации по ходу выполнения экспериментальных заданий; контрольные вопросы. Многие задания пособия рассчитаны на получение количественных результатов, что способствует более глубокому изучению химии.

В руководстве учтены новые рекомендации ИЮПАК, касающиеся уточнения терминов «эквивалент», «концентрация».

Содержание некоторых лабораторных опытов отражает методы, используемые в клинических и санитарно-гигиенических исследованиях.

Данное руководство позволит студентам приобрести навыки и умения самостоятельной работы в лаборатории и использовать знания в будущей деятельности.

Авторы выражают благодарность за ценные замечания рецензентам: д. м. н., проф. М. Ф. Некрасовой и д. х. н., проф. М. С. Юсубову.

4

Занятие 1 Тема: Введение в практикум

Цель занятия:

1.Ознакомитьсясправиламибезопаснойработывхимическойлаборатории.

2.Ознакомиться со способами выражения состава растворов.

1. Правила безопасной работы в химической лаборатории.

При работе в химической лаборатории необходимо знать и соблюдать следующие правила:

1)Все работы в химической лаборатории проводить в специальной одежде (халатах).

2)На рабочих столах не должно быть посторонних предметов.

3)Работать можно только с исправным оборудованием и приборами.

4)Лабораторную работу можно начинать только после изучения методики и ознакомления с правилами работы на соответствующих приборах. Проводить только те опыты, которые предусмотрены в соответствующем руководстве.

5)Насклянкахсреактивамиирастворамидолжныбытьэтикеткисотчетливыминазваниямиреактивов. Всесклянкисрастворамидержатьзакрытыми.

6)Опытыслегковоспламеняющимисявеществамипроводитьвдалиотогня.

7)Опыты с летучими, ядовитыми и сильно пахнущими веществами проводить только в вытяжном шкафу. Особенно осторожно работать с соединениями мышьяка (As), ртути (Hg) и другими ядами. Остатки ядовитых веществ собрать в специальные склянки.

8)Приразбавленииконцентрированныхкислот, особенносерной(H2SO4), кислоту в воду (а не наоборот!) вливать осторожно и небольшими порциями.

9)При нагревании растворов в пробирке пользоваться держателем и отверстие пробирки всегда направлять в сторону от работающего и соседей по рабочему столу.

10)Со стеклянной посудой и приборами следует обращаться бережно и осторожно. Осколки разбитой посуды убирать.

11)Послевыполнениялюбыхопытовнеобходимотщательновымытьруки. 12)В лаборатории запрещается принимать пищу.

13)В конце занятия дежурный (назначается преподавателем на первом занятии) проверяет порядок на рабочих местах, закрывает водопроводные краны, выключает электроприборы и ставит в известность лаборанта.

2. Оказание первой помощи.

Для оказания первой помощи пострадавшему необходимо:

1) При попадании на кожу (рук, лица и т. д.) концентрированных кислот (серной (H2SO4), азотной (HNO3) и др.) немедленно промыть обожжённое место большим количеством воды, после чего наложить повязку со спиртовым раствором таннина или 3-процентным раствором перманганата

5

калия (KMnO4). При сильных ожогах после оказания первой помощи немедленно обратиться к врачу.

2)При ожоге кожи растворами щелочей промывать водой до тех пор, пока кожа не перестанет быть скользкой на ощупь, после чего наложить повязку со спиртовым раствором танинна или 3-процентным раствором перманганата калия.

3)При попадании брызг кислоты или щелочи в глаза немедленно промыть поврежденный глаз большим количеством воды и обратиться к врачу.

4)При отравлении хлором (Cl2), бромом (Br2), сероводородом (H2S), оксидом углерода (II) (CO) немедленно вывести пострадавшего на воздух

иобратиться к врачу.

3. Практическая работа.

Задание 1. Изучить виды химической посуды и ее назначение.

Химическая посуда может быть разделена на ряд групп:

–по назначению – общую, специальную, мерную;

–по материалу – из простого стекла, специального стекла, из квар-

ца и пр.

Задание 2. Изучить классификацию химических реактивов по степени чистоты и правила работы с ними.

Реактивы:

–на различных упаковках реактивов должны быть этикетки с указанием названия реактива и степени его чистоты;

–изменяющиеся под действием света следует хранить только в темных склянках;

–необходимо предохранять от загрязнений;

–следует расходовать экономно.

6

4. Способы выражения состава растворов.

а) Массовая доля вещества в растворе ω (х) – величина, измеряемая отношением массы растворенного вещества m (х) к массе раствора mр:

Из приведенных формул следует, что массовая доля вещества, выраженная в %, равна массе вещества в 100 г раствора; ω измеряется в долях единицы ив%. Массоваядоля(ω, %) широкоприменяетсявразличныхрецептурах.

б) Молярная концентрация.

Концентрацияраствора– величина, измеряемая количеством растворенноговеществавопределенномобъеме(илимассе) раствора(иногдарастворителя).

Молярная концентрация вещества в растворе С (х) – величина, измеряемая отношением количества вещества n (х), содержащегося в растворе, к объему этого раствора Vр:

С (х) = n(x) , где n (х) – количество вещества (х), моль;

Vр

где m (х) – масса растворенного вещества (г);

М (х) – молярная масса растворенного вещества (г/моль). Физический смысл молярной концентрации вещества: количество

растворенного вещества (моль), содержащегося в 1 л раствора. Основной единицей измерения является моль/л. Для разбавленных растворов применяются ммоль/л и мкмоль/л.

Разновидностью молярной концентрации является молярная концентрация эквивалента. Для понимания этой концентрации необходимо знать следующие понятия:

Эквивалент вещества (х) – реальная или условная частица вещества, которая в данной реакции эквивалентна (реагирует) одному иону водорода или одному электрону.

Фактор эквивалентности (fэкв.(х)) – число, показывающее, какая доля реальной частицы вещества (х) эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основной реакции или одному электрону в окислительновосстановительной реакции; fэкв. рассчитывают на основе стехиометрии данной реакции по формуле: fэкв.(х) = 1/Z, где z – основность кислоты или кислотность основания данной кислотно-основной реакции, а также число электронов, присоединяемых или теряемых частицами в данной окисли- тельно-восстановительной реакции; z – небольшое число, равное числу эквивалентов вещества, содержащихся в 1 моль этого вещества. Таким образом, эквивалент – это реальная или условная частица вещества, которая в z раз меньше реальной структурной единицы этого вещества.

7

Молярная масса эквивалента вещества (х) (масса одного моля эквивалента вещества) – величина, измеряемая произведением фактора эквивалентности на молярную массу вещества (х): М (1/Z х) = 1/Z М (х), где М (1/Z х) – молярная масса эквивалента. Единица молярной массы эквивалента вещества – г/моль.

Количество вещества эквивалента n (1/Z x) – количество вещества, условной структурной единицей которого является эквивалент.

в) Молярная концентрация эквивалента (нормальная концентрация раствора) С (1/Z x) – величина, измеряемая отношением количества вещества эквивалента в растворе к объему этого раствора:

Единица нормальной концентрации – моль (эквивалентов)/л. При одинаковой нормальной концентрации равные объемы растворов различных веществ содержат одинаковое количество эквивалентов этих веществ. Поэтому такой способ выражения концентрации очень удобен в объемном (титриметрическом) анализе, в основе которого лежит закон эквивалентов.

Закон эквивалентов: вещества вступают в химические реакции и образуются в результате химических реакций в количествах, пропорциональных их эквивалентам (в химической реакции участвует равное количество эквивалентов веществ): n (1/Z х1) = n (1/Z х2).

Закон эквивалентов на практике применяется только в титриметрическом анализе для расчета точной концентрации исследуемого раствора:

С (1/Z х) · V = const

С (1/Z х1) · V1 = С (1/Z х2) · V2

В обычных расчетах по уравнениям химических реакций используют

В аналитической практике содержание вещества в растворе часто указывают в виде титра.

г) Титр Т (х) – величина, измеряемая массой растворенного вещества х (г) в 1 мл (см3) раствора. Титр рассчитывают по формулам:

Единица титра – г/мл или г/см3.

д) Моляльная концентрация вещества (моляльность).

Единица моляльности – моль/кг растворителя.

8