Рабочая тетрадь по химии для педиатрического факультета

лежит согласование режима питания (калорийность потребляемой человеком пищи) с расходом энергии, который зависит от характера выполняемой работы и климатических условий.

Энергетическую ценность пищи выражают в тепловых единицах (ккал), но важно помнить, что организм не является тепловой машиной. В машине тепло является источником работы, а в организме оно скорее результат внутренней и внешней работы организма. Только имея это в виду, можно правильно пользоваться тепловыми единицами для выражения энергетической ценности пищи и энергетической потребности организма.

Ввиду того, что энергия, используемая организмом, получается в результате катаболизма тех же видов веществ, которые содержатся в пище, т.е. углеводов, жиров и белков (или продуктов их распада), зная количество окисляемых веществ каждого типа можно определить и количество превращенной в теле энергии. Однако при этом необходимо учитывать полноту окисления в каждом случае.

При полном окислении в калориметрической бомбе пищевые вещества дают в среднем следующие теплоты сгорания на 1 г:

Углеводы – 4 ккал;

Жиры – 9 ккал

Белки – 5,65 ккал Жиры и углеводы

окисляются в организме до тех же конечных продуктов, что и в калориметре, и дают такие же количества тепла. Однако из белка,

который сгорает в калориметре до углекислого газа, воды и азота, в организме получается не свободный азот, а мочевина и другие азотсодержащие соединения, которые могут далее окисляться. Из чего можно заключить, что белок окисляется в организме в меньшей степени, чем в бомбе. То есть, при окислении усвоенных питательных веществ в организме получаем следующие теплоты из расчета на 1 г:

Углеводы – 4 ккал;

Жиры – 9 ккал;

Белки – 4 ккал.

Если состав пищи известен, то её калорийность легко вычислить

при помощи выше приведенных данных.

Например, молоко среднего состава содержит:

Белков – 3,3%

Жиров – 4 %

Углеводов – 5 % Белки 100 г такого молока дадут:

белки: 3,3 ∙ 4 = 13,2 ккал; жиры: 4 ∙ 9 = 36,0 ккал;

углеводы: 5,0 ∙ 4 = 20,0 ккал,

всего в 100 г молока будет 69,2 ккал.

Яйца содержат в среднем 13,4 % белков, 10,5 % жиров и незначительное количество углеводов. Следовательно, на 100 г они могут дать: (13,4 ∙ 4)+(10,5 ∙ 9) = 148,1 ккал.

Состав пищевых продуктов и их калорийность приведены в специальных таблицах, пользуясь которыми легко рассчитать калорийность рациона.

Задание № 2. Расчет индивидуальных потребностей организма в белках, жирах и углеводах.

Используя данные суточных энергозатрат Вашего организма, возьмите рассчитанную вами среднюю величину и вычислите (приблизительно) суточную потребность взрослого организма в белках, углеводах и жирах, учитывая, что соотношение в рационе абсолютных количеств белков (Б), жиров (Ж) и углеводов (У) рекомендуется как Б:Ж:У = 1 : 1 : 4.

Например: суточные энергозатраты студента в сутки составляют 3000 ккал (средняя найденная величина). Тогда, учитывая соотношение в рационе белка, жира и углеводов находим, что:

3000/6 = 500 ккал, следовательно, на белки и жиры должно приходиться по 500 ккал, а на углеводы:

500 ∙ 4 = 2000 ккал.

Отсюда, учитывая калориметрические коэффициенты, находим, что в суточном рационе должно быть:

Белков – 500ккал/4 ккал/г = 125 г

Жиров – 500/9 = 56 г

Углеводов – 2000/4 = 500 г

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Задание № 3.

1.В суточный рацион взрослого человека должно входить 100-120 г белков. Содержание белка в мясе составляет 20 %, в рыбе – 18 %, в сыре – 34 %. Какая масса этих продуктов потребуется человеку в течение недели, месяца и года, для нормального поступления

белка? Для этого выполните расчет (по отдельности) на мясо, рыбу и сыр.

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Суточная норма потребления жиров для взрослого человека составляет 60-70 г. Запас жира позволяет представителям животного мира некоторое время обходиться без воды, поскольку при окислении 100 г жиров образуется 100-120 г эндогенной (метаболической) воды. Какая масса воды образуется в организме человека при полном окислении месячной нормы потребляемых жиров (1,2 кг) в перерасчете на трипальмитин? Сколько энергии выделится, если при окислении 1 г жира образуется 38,9 кДж энергии?

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Дата выполнения л/работы _________

Оценка и подпись преподавателя: _____________

Лабораторная работа № 3 «Приготовление и свойства ацетатных и гидрофосфатных буферных растворов»

Цель: научиться готовить буферные растворы, рассчитывать их рН и буферную емкость по основанию, интерпретировать полученные

результаты; закрепить навыки работы с лабораторной Бюретка посудой.

Исходный уровень:

1.Протолитическая теория Бренстеда – Лоури.

2.Диссоциация сильных и слабых электролитов.

3.Логарифмирование и антилогарифмирование.

4.Метод нейтрализации.

5.Теория кислотно–основных индикаторов.

Задачи:

1. Приготовить ацетатные и гидрофосфатные буферные растворы с различными значениями рН.

2.Исследовать свойства ацетатного

игидрофосфатного буферных растворов в случае равного соотношения объемов и концентраций буферных основания и кислоты (пробирка № 4 в табл. 1) при разбавлении водой, и добавлении небольших количеств сильной кислоты

ищелочи.

3.Определить буферную емкость ацетатного и гидрофосфатного буфера и сравнить её с разбавленным раствором сильной кислоты.

Коническая колба

для титрования Работа проводится в микрогруппах по вариантам. Номер варианта получите у

преподавателя.

Реактивы:

Вариант 1.

0,1 Н раствор уксусной кислоты (СН3СООН), 0,1 Н раствор ацетата натрия (СН3СООNa), 0,1 Н раствор NaOH, 0,00001 Н раствор HCl, 0,1% спиртовой раствор фенолфталеина, 0,1% раствор метилового красного, дистиллированная вода.

Вариант 2.

0,01 Н раствор дигидрофофсата натрия (NaH2PO4), 0,02 Н раствор гидрофосфата натрия (Na2HPO4), 0,1 Н раствор NaOH, 0,00001 Н раствор HCl, 0,1% спиртовой раствор фенолфталеина, 0,1% раствор универсального индикатора, дистиллированная вода.

Оборудование: пробирки (20 мл), мерные пробирки (10 мл), конические колбы (V = 250 мл), бюретки (V = 25,0 мл), пипетки.

Ход работы:

Опыт № 1. Приготовление буферных растворов

Вариант 1.

1. Приготовить по 10 мл ацетатных буферных растворов путем смешивания 0,1 Н раствора уксусной кислоты (СН3СООН) и 0,1 Н раствора ацетата натрия (СН3СООNa) в разных объемных соотношениях, используя данные, указанные в таблице 1.

В семь пробирок налейте указанные объемы 0,1 Н раствора уксусной кислоты и 0,1 Н раствора ацетата натрия, перемешайте и добавьте в каждую пробирку по 3 капли индикатора - метилового красного. Окраску растворов укажите в табл. 1.

Измерение объема неокрашенной жидкости по мениску (a) правильное, (b) неправильное

Вариант 2.

1. Приготовить по 10 мл гидрофосфатных буферных растворов путем смешивания 0,01 Н раствора дигидрофофсата натрия (NaH2PO4) и 0,02 Н раствора гидрофосфата натрия (Na2HPO4), в разных объемных соотношениях, используя данные, указанные в таблице 1.

В семь пробирок налейте указанные объемы 0,01 Н раствора дигидрофофсата натрия и 0,02 Н раствора гидрофосфата натрия,

перемешайте и добавьте в каждую пробирку по 3 капли универсально индикатора. Окраску растворов укажите в табл. 1.

Таблица 1. Объемные соотношения буферных кислоты и основания, необходимых для приготовления буферных растворов с известным значением рН.

2. Рассчитайте рН для каждой буферной системы по уравнению Гендерсона – Гассельбаха (1) (Кд(СН3СООН/СН3СОО-) = 1,74∙10-5):

(1) рН = рКд + lg Vсоли – lg Vкислоты, где рКд = -lgKд (буф. к-ты).

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

_________________________________________________________________

Полученные результаты внесите в табл. 1.

Вариант 2.

2. Рассчитайте рН для каждой буферной системы по уравнению Гендерсона – Гассельбаха (2) (Кд(H2PO4-/HPO42-) = 6,16∙10-8):

где рКд = -lgKд (буф. к-ты).

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

_________________________________________________________________

Полученные результаты внесите в табл. 1.

3. Для определения объемов буферных основания и кислоты, которые необходимо взять для приготовления растворов, используют графический метод.

Задание. Постройте ацетатную (или гидрофосфатную) буферную кривую, отложив по оси абсцисс значения рН, а по оси ординат - объем буферного основания (в миллилитрах).

Опыт № 2. Свойства буферных растворов

Вариант 1.

1. Для исследования свойств ацетатного буферного раствора приготовьте в четырех пробирках по 10 мл ацетатного буферного раствора с рН = 4,74 (см. опыт 1, пробирка №4).

Одну пробирку оставьте для контроля, во вторую пробирку добавьте 3 капли соляной кислоты - HCl; в третью пробирку - 3 капли щелочи - NaOH; в четвертую пробирку – 5 мл воды. Перемешайте.

Во все пробирки добавьте по 2-3 капли индикатора - метилового красного. Сравните окраску растворов. Изменился ли рН буферных растворов при разбавлении водой и добавлении небольших количеств сильной кислоты и щелочи? Почему? Запишите вывод.

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

_________________________________________________________________

Вариант 2.

1. Для исследования свойств гидрофосфатного буферного раствора приготовьте в четырех пробирках по 10 мл гидрофосфатного буферного раствора с рН = 7,51 (см. опыт 1, пробирка №4).

Одну пробирку оставьте для контроля, во вторую пробирку добавьте 3 капли соляной кислоты - HCl; в третью пробирку - 3 капли щелочи - NaOH; в четвертую пробирку – 5 мл воды. Перемешайте.

Во все пробирки добавьте по 2-3 капли универсального индикатора. Сравните окраску растворов. Изменился ли рН буферных растворов при разбавлении водой и добавлении небольших количеств сильной кислоты и щелочи? Почему? Запишите вывод.

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

_________________________________________________________________

Опыт № 3.

3.1. Определение буферной емкости буфера по основанию Вариант 1.

Вконическую колбу налейте 4 мл 0,1 Н раствора уксусной кислоты

и6 мл 0,1 Н раствора ацетата натрия. Добавьте 3 капли индикатора - фенолфталеина и титруйте приготовленный буферный раствор 0,1 Н раствором NaOH до появления слабо розовой окраски. Объем щелочи, определенный по результатам титрования, используйте для расчета буферной емкости.

3.1. Для нахождения буферной емкости по основанию:

а) рассчитайте рН данного буферного раствора по уравнению Гендерсона – Гассельбаха (см. опыт 1);

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

б) рассчитайте буферную емкость по основанию по формуле (3)

(значение рН инд. = рК инд. = 9,37):

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Вариант 2.

В коническую колбу налейте 4 мл 0,01 Н раствора дигидрофосфата натрия и 6 мл 0,02 Н раствора гидрофосфата натрия. Добавьте 3 капли индикатора - фенолфталеина и титруйте приготовленный буферный раствор 0,1 Н раствором NaOH до появления слабо розовой окраски. Объем щелочи, определенный по результатам титрования, используйте для расчета буферной емкости.

3.1. Для нахождения буферной емкости по основанию:

а) рассчитайте рН данного буферного раствора по уравнению Гендерсона – Гассельбаха (см. опыт 1):

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

б) рассчитайте буферную емкость по основанию по формуле (3):

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

3.2. Титрование разбавленного раствора сильной кислоты щелочью

1. В коническую колбу налейте 10 мл 0,00001 Н раствора соляной кислоты, добавьте 3 капли индикатора фенолфталеина и титруйте этот раствор 0,1 Н раствором NaOH.

Задание для 1 варианта:

Сравните объемы щелочи, израсходованные на титрование ацетатного буфера (пункт 3.1) и раствора соляной кислоты. Сделайте вывод.

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Задание для 2 варианта:

Сравните объемы щелочи, израсходованные на титрование гидрофосфатного буфера (пункт 3.1) и раствора соляной кислоты. Сделайте вывод.

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Дата выполнения л/работы _________

Оценка и подпись преподавателя: _____________