- •Государственное бюджетное образовательное учреждение
- •Предисловие
- •Тематические разделы дисциплины «Химия»
- •1. 1. Растворы. Способы выражения концентрации растворов
- •Контрольные вопросы
- •Типовые задачи
- •Тестовые задания для самоконтроля
- •Контрольные задания
- •Литература
- •1.2. Введение в титриметрический анализ. Метод нейтрализации
- •Контрольные вопросы
- •Типовые задачи
- •Тестовые задания для самоконтроля
- •Контрольные задания
- •Литература
- •1.3. Оксидиметрия. Перманганатометрия.
- •Контрольные вопросы
- •Типовые задачи
- •Тестовые задания для самоконтроля
- •Контрольные задания
- •Литература
- •1.4. Элементы химической термодинамики
- •Контрольные вопросы
- •Типовые задачи
- •Тестовые задания для самоконтроля
- •Контрольные задания
- •Литература
- •1.5. Энергетика химических процессов
- •Контрольные вопросы
- •Типовые задачи
- •Тестовые задания для самоконтроля
- •Контрольные задания
- •Литература
- •1.6. Коллигативные свойства растворов. Осмос.
- •Контрольные вопросы
- •Типовые задачи
- •Тестовые задания для самоконтроля
- •Контрольные задания
- •Литература
- •1.7. Водородный показатель среды растворов – pH.
- •Контрольные вопросы
- •Типовые задачи
- •Тестовые задания для самоконтроля
- •Контрольные задания
- •Литература
- •1.8. Буферные системы
- •Контрольные вопросы
- •Типовые задачи
- •Тестовые задания для самоконтроля
- •Контрольные задания
- •Литература
- •1.9. Электрохимия. Потенциометрия.
- •Контрольные вопросы
- •Типовые задачи
- •Тестовые задания для самоконтроля
- •Контрольные задания
- •Литература
- •1.10. Окислительно-восстановительные потенциалы и электроды
- •Контрольные вопросы
- •Типовые задачи
- •Тестовые задания для самоконтроля
- •Контрольные задания
- •Литература
- •1.11. Комплексные соединения
- •Контрольные вопрросы
- •Типовые задачи
- •Тестовые задания
- •Контрольные задания
- •Литература
- •1.12. Поверхностные явления. Способы получения и свойства коллоидных растворов.
- •Контрольные вопросы
- •Тестовые задания
- •Контрольные задания
- •Литература
- •1.13. Свойства растворов высокомолекулярных веществ (вмв)
- •Контрольные вопросы
- •Типовые задачи
- •Тестовые задания
- •Контрольные задания
- •Литература
- •1.14. Биогенные элементы
- •Контрольные вопросы
- •Типовые задачи
- •Тестовые задания
- •Темы рефератов
- •Литература
- •2. Инструкция по охране труда и пожарной безопасности для студентов при работе в лабораториях кафедры химии
- •2.1. Общие требования безопасности
- •2.2. Требования безопасности перед началом работы
- •2.3. Требования безопасности во время работы
- •2.4. Требования безопасности в аварийных ситуациях
- •2.5. Требования безопасности по окончании работы
- •3. Кодификатор зачетной работы дисциплины «Химия» для студентов I курса специальностей
- •060101- Лечебное дело; 060103-педиатрия
- •Характеристика зачетной работы и инструкция по ее выполнению
- •Часть 2
- •Часть 3
- •Заключение
- •Глоссарий
- •Ответы на тестовые задания
- •Приложения
- •1. Основные физико-химические константы
- •2. Важнейшие единицы си и их соотношение с единицами других систем
- •3. Приставки для дольных и кратных единиц си
Контрольные задания
09. Рассчитать изменение стандартной энергии Гиббса для химической реакции:
4HgS(т) + 4CaO(к) = 4Hg(ж) + 3CaS(к) +CaSO4(т) используя следующие данные:
G0обр HgS(т) = – 48,83 кДж·моль-1
G0обр CaO(к) = – 604,2 кДж·моль-1
G0обр Hg(ж) = 0 кДж·моль-1
G0обр CaS(к) = – 477,4 кДж·моль-1
G0обр CaSO4(т) = – 1320,31 кДж·моль-1
10. В спортзале Вы сожгли 300 Ккал. Потом Вы съели яблоко, в котором 50 Ккал, а потом еще булочку, энергетическая ценность которой 315 кДж. Каков энергетический запас, накопленный Вашим организмом?
11. Определить коэффициент калорийности для сахарозы С12Н22О11 в ккал·г-1, если стандартная энтальпия сгорания этого углевода равна – 5646,42 кДж·моль-1.
12. Проверьте, нет ли угрозы, что оксид азота (I), применяемый в медицине в качестве наркоза, будет окисляться кислородом воздуха до токсичного оксида азота (II), если ΔG0(N2О(г)) = 104,0 кДж/моль; ΔG0(О2(г)) = 0 кДж/моль; ΔG0(NO(г)) = 87,0 кДж/моль.
Литература
Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: Учеб. для вузов / Ю. А. Ершов, В.А. Попков, А.С. Берлянд и др.; Под ред. Ю.А. Ершова. – 5-е изд., стер. – М.: Высш.шк., 2005. – С. 21 – 32, 35 – 40.
2. Практикум по общей химии. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: Учеб. пособие для студентов медицинских спец. вузов / Ю.А. Ершов, А.М. Кононов, С.А. Пузаков и др.; Под ред. Ю.А. Ершова, В.А. Попкова. – М. : Высш. шк., 2008. – С.17-31.
1.6. Коллигативные свойства растворов. Осмос.
Для растворов характерен ряд свойств, обусловленных главным образом общим количеством частиц растворенного вещества в растворе. Такие свойства растворов называются коллигативными. Важным в биологическом плане свойством растворов является осмос.
В природе существуют полупроницаемые мембраны, разделяющие растворы различной концентрации. Мембраны имеют разный размер пор и способны пропускать через себя частицы (молекулы или ионы) соответствующего размера, то есть мембраны обладают избирательностью (селективностью). Большая часть биологических мембран пропускает через поры ионы неорганических веществ, низкомолекулярные частицы органических веществ, но при этом задерживают крупные молекулы высокомолекулярных веществ – белков, полисахаридов, нуклеиновых кислот, жиров.
Осмос – явление самопроизвольного перехода, то есть диффузии, молекул чистого растворителя через полупроницаемую мембрану из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей концентрацией вещества.
С точки зрения термодинамики движущей силой осмоса является стремление системы к выравниванию свойств, в данном случае концентрации, по обе стороны мембраны. При этом энтропия системы возрастает, энергия Гиббса уменьшается, химические потенциалы выравниваются, поэтому осмос – самопроизвольный процесс.
Термодинамическое равновесие, наступающее в момент максимального значения осмотического давления называется осмотическим равновесием раствора.
Осмотическим давлением раствора называют величину, измеряемую минимальным гидростатическим давлением, которое нужно приложить к мембране со стороны раствора, чтобы осмос прекратился (т.е. наступило осмотическое равновесие).
Осмос не является свойством раствора или растворителя. Это явление, возникающее в системе при наличии градиента концентрации по обе стороны полупроницаемой мембраны.
Теоретическое выражение для расчета величины осмотического давлення введено в 1887г. Вант-Гоффом. Он предположил, что частицы вещества в растворе ведут себя аналогично молекулам газа и в таком же объеме системы, что позволило ему для оценки состояния системы использовать уравнение Менделеева-Клапейрона:
P V =R Т
Заменив давление (Р) осмотическим давлением раствора π, получим уравнение:
π =RT или
π = С(х) R T, где
π – осмотическое давление раствора, Па, кПа
m – масса растворенного вещества, г
M – молярная масса вещества, гˑмоль-1
V – объём, м3
R – универсальная газовая постоянная, R = 8,314 Дж ˑмол-1· К-1
Т – температура, К
Таким образом, осмотическое давление зависит от концентрации вещества в растворе, температуры и не зависит от природы вещества.
В растворах электролитов осмотическое давление выше, чем осмотическое давление неэлектролита той же концентрации. Это объясняется тем, что электролит диссоциирует на ионы, то есть общее число частиц в растворе увеличивается. Для учета диссоциации электролита Вант-Гофф ввел изотонический коэффициент.
Изотонический коэфициент (i) показывает отношение общего числа частиц (молекул и ионов) в растворе электролита к исходному числу молекул растворенного вещества.
i = , где
Ni – общее число частиц в растворе;
No – исходное число частиц.
Например: АlCl3 ↔ Al+3 + 3Cl-1
1 исх.част. 4 дочерние част.
i = 4 / 1 = 4
Для неэлектролитов Ni = N0, тогда i = 1.
Для электролитов Ni > N0, тогда i > 1.
Величина i зависит от степени диссоциации электролита (α) и числа дочерних частиц (υ):
i = 1 + α (υ – 1).
Для неэлектролитов α = 0, тогда i = 1.
Для сильных электролитов α → 1,
тогда i = 1 + (υ – 1) = υ.
Например:
NaCl ↔ Na+ + Cl-, α ≈ 1, υ = 2, тогда i = 2.
АlCl3 ↔ Al3+ + 3Cl-, α ≈1, υ = 4, тогда i = 4.
Таким образом, уравнение Вант-Гоффа для расчета величины осмотического давления раствора имеет общий вид:
π =RT или π = i С(х) R T
Явление осмоса имеет важное биологическое значение. Благодаря осмосу регулируется поступление воды в клетки и межклеточные структуры, происходит усвоение питательных веществ, распределение их между органами и тканями, выведение продуктов жизнедеятельности. В организме человека величина осмотического давления биологических сред определяется, главным образом, разницей в концентрации ионов K+ и Na+ внутри клетки и межклеточной жидкости. При этом внутри клетки в 20-40 раз больше ионов K+, а в межклеточной жидкости, наоборот, концентрация ионов Na+ в 10-20 раз выше, чем во внутриклеточной жидкости. В итоге, внутри клетки ионов оказывается больше, поэтому вода избирательно всасывается клеткой и создает в ней давление от 4 до 20 атм, что определяет тургор клетки, то есть ее упругость и эластичность.
Осмотическое давление плазмы крови характеризуется достаточным постоянством – при 370C πкр = 740 -780 кПа (7,4 -7,7 атм).
При сравнении величины осмотического давления растворов, различают:
- изотонические растворы, имеющие одинаковую величину осмотического давления;
- гипертонические растворы – с большей величиной осмотического давления;
- гипотонические растворы – с меньшей величиной осмотического давления.
Изотоническими по отношению к плазме крови являются 0,85-0,89% растворы NaCl, а также 4,5 – 5,0% растворы глюкозы. Эти растворы используются внутривенно при больших кровопотерях, для поддержания давления крови и ритма сердечной мышцы.
Гипертонические растворы применяются для снятия отеков, дегидратации организма в том числе при аллергических реакциях (например, внутривенно применяют 10% раствор CaCl2). Для очистки гнойных ран используются гипертонические повязки.
Гипотонические растворы используются для поддержания тургора стенок кишечника (например, раствор Рингер-Локка), в составе глазных витаминных капель, а также в косметологии.