Prtakt_fiz_him-och

рН 150 .).

Хлоридсеребряный электрод в рН метре помещается в насыщенный раствор КСl для поддержания постоянной величины его потенциала. Стек-

лянный электрод надо хранить в воде или в 0,1М растворе НСl.

1 стеклянный электрод (индикаторный); 2 хлоридсеребряный электрод (электрод сравнения); 3 исследуемый раствор; 4 измерительный прибор.

Перед началом измерений правильность работы рН метра должна быть проверена с помощью эталонных буферных растворов.

При колориметрическом методе рН растворов измеряется с помо-

щью особых веществ – индикаторов. В качестве индикаторов использу-

ются некоторые слабые органические кислоты или основания, имеющие в недиссоциированном и диссоциированном состояниях различную окраску.

101

Перемена окраски в случае индикатора – слабой кислоты связана с изме-

нением электронной структуры молекул при их диссоциации:

НInd H+ + Ind– .

В достаточно кислой среде равновесие сдвинуто влево и окраска раствора определяется цветом недиссоциированного индикатора (кислой формы); в достаточно щелочной среде – цветом анионов (щелочной фор-

мы). При употреблении терминов «кислая» и «щелочная форма» речь идет о состоянии индикаторов в среде с меньшим или большим значением рН,

чем отвечающее перемене окраски, но не обязательно меньшим или боль-

шим 7.

Интенсивность окраски раствора определяется степенью диссоциа-

ции индикатора, зависящей от рН. В некотором интервале значений рН,

который называют зоной перехода индикатора, происходит изменение окраски. Однако из-за малой чувствительности глаза к перемене окраски она ощущается лишь тогда, когда отношение количеств окрашенной и не-

окрашенной форм достигает 10 (или 0,1). Поэтому область применения индикатора, зависящая от константы его диссоциации (ионизации) КInd,

приближенно находится в пределах двух единиц рН: рН = рКInd 1.

Область применения индикаторов зависит также от температуры,

природы растворителя и примесей посторонних веществ.

Раньше для колориметрического определения рН растворов в широ-

ком диапазоне готовилась так называемая колориметрическая шкала,

представляющая собой ряд пробирок с эталонными растворами, имеющи-

ми определенное значение рН, и содержащими смесь индикаторов (или

«универсальный индикатор»). Цвет индикатора в исследуемом растворе сравнивался (часто с помощью воздушного компаратора) с эталонами. На основании совпадения цвета делалось заключение о рН раствора. В на-

стоящее время в связи с громоздкостью комплекта пробирок, с трудоѐмко-

102

стью и большим расходом реактивов этот метод вытеснен применением

индикаторной бумаги. С еѐ помощью можно быстро и надежно оценить рН

раствора с точностью до одной единицы рН.

Оснащение рабочего места.

рН-метр Эталонные буферные растворы Стаканы на 50 мл Бюретки

Реактивы для приготовления буферных растворов Универсальная индикаторная бумага

Проведение опыта.

1.Проверить оснащение рабочего места.

2.Включить рН метр и дать ему прогреться не менее 20 минут.

3.Приготовить серию буферных растворов с различными значениями рН (по указанию преподавателя).

4.С помощью универсальной индикаторной бумаги ориентировочно определить рН каждого буферного раствора. Результаты занести в таблицу.

5. Проверить правильность работы рН-метра, измерив рН эталонных бу-

ферных растворов.

ВНИМАНИЕ! Корректировку показаний прибора проводить только под руководством преподавателя.

103

6.Измерить рН приготовленных буферных растворов.

7.Измерить рН контрольного раствора.

8.Полученные данные показать преподавателю и занести в таблицу.

9.Выключить прибор. Опустить стеклянный электрод и наконечник элек-

тролитического мостика (или хлоридсеребряный электрод при другой

конструкции прибора) в стакан с дистиллированной водой. 10.Рассчитать активности водородных ионов во всех растворах и результа-

ты занести в таблицу (аН+=10-рН).

11.Привести в порядок рабочее место и сдать его дежурному. 12.Сформулировать выводы.

104

Работа 4.2

Потенциометрическое определение буферной ёмкости

Цель работы: определение величины буферной ѐмкости буферного раствора.

Целевые задачи: закрепление навыка работы на рН-метре и опреде-

ления достоверности его показаний; умение определять буферную ѐмкость растворов по кислоте и щѐлочи графическим способом.

Значение рН буферного раствора зависит от концентраций компо-

нентов буферной смеси, находящихся в химическом равновесии. Оно мало меняется при концентрировании и разбавлении раствора, а также при вве-

дении относительно небольших количеств веществ, взаимодействующих с одним из компонентов буферного раствора, в том числе кислот и основа-

ний. Количественно буферное действие характеризуется буферной ѐмко-

стью. Ёмкость буферного раствора соответствует числу эквивалентов (или миллиэквивалентов) сильной кислоты или сильного основания, которое необходимо добавить к 1 л раствора, чтобы изменить его рН на единицу.

Буферная ѐмкость возрастает при увеличении начальных концентраций его компонентов и максимальна при их равенстве. Наибольшей буферной ѐм-

костью обладает раствор, в котором отношение количеств сопряжѐнной кислоты и сопряжѐнного основания равно единице.

105

Проведение опыта.

1.Проверить оснащение рабочего места.

2.Включить рН метр и дать ему прогреться не менее 20 минут.

3.Приготовить два одинаковых образца по 20 мл буферного раствора, ука-

занного преподавателем.

4.Проверить правильность работы рН метра, измерив рН эталонных бу-

ферных растворов.

ВНИМАНИЕ! Корректировку показаний прибора проводить только под руководством преподавателя.

5.Стакан с 20 мл исследуемого буферного раствора и опущенным в него магнитным стержнем поставить на столик магнитной мешалки. Погру-

зить в раствор стеклянный электрод и наконечник электролитического мостика (или хлоридсеребряный электрод при другой конструкции при-

бора). Подвести к стакану бюретку с 0,1н. раствором NaОН.

6.Включить магнитную мешалку. Измерить рН раствора.

7.Не снимая стакана со столика магнитной мешалки и не прекращая пе-

ремешивания прилить к буферному раствору из бюретки 1 мл раствора

NaОН. После этого вновь измерить рН раствора.

8. Продолжать приливать из бюретки раствор NaОН порциями по 1 мл,

каждый раз измеряя и записывая в таблицу величины рН, до тех пор, по-

ка рН изменится больше, чем на единицу по сравнению с исходным зна-

чением.

9. Произвести согласно п.п. 7 – 8 аналогичные измерения с другой порци-

ей исходного буферного раствора, добавляя к нему 0,1н. раствор HCl.

10. После проверки экспериментальных данных у преподавателя занести их в таблицу. Выключить рН метр и магнитную мешалку. Погрузить стек-

106

лянный электрод и наконечник электролитического мостика в дистиллиро-

ванную воду.

Название буферной смеси и еѐ состав:

11. Построить графики зависимости рН раствора от объѐма прибавленных

растворов основания и кислоты. Определить по графику точные объѐмы

(в мл) растворов титрантов (ХNaOH и XHCl), необходимые для изменения рН раствора на единицу.

107

Тема 5. Кинетика химических реакций

Химическая кинетика – раздел физической химии изучающий зави-

симость механизма и скорости реакций от различных факторов (темпера-

туры, давления, концентрации, присутствия катализаторов). Главная область использования кинетических закономерностей в фармации - опре-

деление и продление сроков годности лекарственных препаратов, расчет эффективности аппаратов, используемых для получения лекарственных веществ, изучение механизмов химических и биохимических реакций. Та-

кие составляющие действия лекарств, как высвобождение, всасывание из пищеварительного тракта и через кожу, диффузия через клеточные мем-

браны, взаимодействие с рецептором и т. п. также описываются кинетиче-

скими уравнениями; их изучением занимаются специальные фармакологические дисциплины фармакокинетика и фармакодинамика.

Присутствие катализаторов сказывается не только на процессах по-

лучения, но и на реакциях разложения веществ, в том числе лекарствен-

ных. При этом различные примеси, в том числе продукты разложения,

материал сосуда или упаковки могут являться как катализаторами, так и ингибиторами. Ингибиторы в ряде случаев специально вводятся в лекарст-

венные препараты для продления сроков годности.

Практически все реакции, протекающие в живом организме, осуще-

ствляются с помощью биологических катализаторов ферментов (энзи-

мов). На основе ферментов создано много лекарственных препаратов,

применяемых главным образом для стимуляции обменных процессов.

Изучив данную тему и выполнив лабораторные работы, относящиеся к ней, студент должен знать:

виды скорости химических реакций, факторы, влияющие на неѐ;

закон действующих масс;

кинетическую классификацию химических реакций;

понятие о молекулярности и порядке (псевдопорядке) реакций;

109

методы определения порядка;

кинетические уравнения реакций 1 и 2 порядков;

способы расчета сроков годности и времени полупревращения веществ в реакциях 1 и 2 порядков;

правило Вант Гоффа;

понятие о температурном коэффициенте скорости;

уравнение Аррениуса, его практическое значение для расчета сроков годности лекарственных веществ методом ускоренного старения.

Студент должен уметь:

определять скорость химических реакций;

определять порядок реакции;

рассчитывать константы скорости реакции 1 и 2 порядка;

рассчитывать энергию активации реакции;

рассчитывать сроки годности лекарственных веществ.

Студент должен приобрести или закрепить навыки:

титрования растворов;

работы с поляриметром;

работы с фотоколориметром;

пользования мерной посудой и другим лабораторным оборудованием;

расчетов по различным уравнениям;

построения графиков и интерпретации экспериментальных и расчет-

ных данных;

пользования справочной литературой.

Любая химическая реакция представляет собой совокупность эле-

ментарных актов химического превращения, каждый из которых представ-

ляет собой превращение одной или нескольких частиц реагентов в частицы продуктов. Простые реакции состоят из однотипных элементарных актов.

110