Обучающие задачи с решениями

1.Вычислите степень ионизации гликолевой кислоты в растворе, в котором С (гликол.кисл-ты)= 0,05 моль/л. Константа ионизации гликолевой кислоты равна 1,48 10^-4.

Решение: гликолевая кислота- слабый электролит. По закону Оствальда

α = _, откуда α =

Ответ: α =

2. Рассчитайте ионную силу раствора «Трисоль», применяемого в медицинской практике в качестве плазмозамещающего раствора, на основании его прописи: натрия хлорид – 0,5 г; калия хлорид – 0,1 г; натрия гидрокарбонат – 0,4 г; вода для инъекций до 100 мл.

Решение:

Ионная сила раствора определяется как полусумма произведений концентраций каждого иона на квадрат его заряда:

I = ½∑с_іz_і²

Для определения концентрации каждого иона определяем молярные концентрации веществ, входящих в состав прописи:

С(NaCl) = = 0,085 моль/л

С(NaНCО₃) = = 0,048 моль/л

С(КCl) = = 0,013 моль/л

С(NaНCО₃) = = 0,048 моль/л

Т.к. все ионы однозарядные, то их молярная концентрация равна молярной концентрации вещества, в состав которой они входят (все вещества - сильные электролиты).

I = ½(0,0085∙1² + 0,085∙1² + 0,013∙1²+ 0,013∙1²+ 0,048∙1²+ 0,048∙1²) = 0,146 моль/л

Для сравнения: ионная сила плазмы крови равна 0,15 моль/л.

Ответ: I=0,146 моль/л, что соответствует ионной силе плазмы крови.

3.Водный раствор сульфата меди (II) с массовой долей 1% (ρ = 1,009г/мл) назначают в малых дозах для улучшения кроветворной функции. Вычислите активность ионов меди в таком растворе (Т=298К) и ионную силу раствора.

Решение:

α(Сu²⁺) = С(Сu²⁺) – для разбавленных растворов

Коэффициент активности f можно рассчитать по уравнению Дебая-Хюккеля или взять в табл. 1.9(см. приложение).

Ионная сила раствора

I = ½[C(Сu²⁺) z²(Сu²⁺) +C(SO₄^2-) z²(SO₄^2-)];

С = ; V_р = 100г/ρ = 100г ׃1,009г/мл = 99,1мл = 0,0991л;

С(CuSO₄) =

I = ½(0,063∙2² + 0,063∙2²) = 0,252моль/л;

f ≈ 0,3 ( см. приложение, табл. 1.9)

α(Сu²⁺) = 0,3∙0,063 = 0,019 моль/л.

Ответ: α(Сu²⁺) =0,019 моль/л.

Задачи для самостоятельного решения

Задача 1. В качестве плазмозамещающего раствора применяется раствор Рингера-Локка, имеющий пропись: натрия хлорид – 0,9г, калия хлорид – 0,02 г, кальция хлорид – 0,02 г, натрия гидрокарбонат – 0,02 г, глюкоза – 0,1 г, вода для инъекций до 100 мл.

Рассчитайте ионную силу этого раствора и активность ионов натрия, если коэффициент активности ионов натрия равен 0,622.

Ответ: I = 0,164 моль/л; а(= 0,102 моль/л.

Задача 2. Степень ионизации уксусной кислоты в 0,1 М растворе равна Рассчитайте константу ионизации кислоты и значение рК_а.

Ответ: К_а = 1,74 ^.10^-5 , рК_a = 4,76.

Тема 9. Гетерогенные процессы и равновесия Медико-биологическое значение темы

В организме человека наиболее важные гетерогенные процессы с участием неорганических соединений протекают прежде всего при образовании костной ткани, а также различного вида камней. Образование нерастворимых соединений начинается в плазме крови. Ионы Са²⁺ и ионы НРО₄^2- образуют малорастворимый СаНРО₄ в виде ультрамикрокристаллов, которые стабилизируются кальциевыми и фосфатными ионами, а также белками, то есть осадок находится в коллоидном состоянии. В клетках костной ткани остеобластах, происходит минерализация – конечный этап образования костной ткани, основным минеральным компонентом которой является гидроксидфосфат кальция – Са₅(РО₄)₃ОН. Минерализация в остеобластах - типичный пример гетерогенных процессов, изучение которых дает возможность медикам управлять, лечить, восстанавливать костную ткань и зубную эмаль.

Камнеобразование в организме – сложный физико-химический процесс, в основе которого лежит не только образование малорастворимых соединений, но и нарушение коллоидного равновесия. Почечнокаменная болезнь связана с образованием солей мочевой кислоты - уратов кальция, а также фосфатов и оксалатов кальция. Основным принципом лечения почечнокаменной болезни является растворение камней за счет извлечения из них ионов кальция комплексообразователями: трилон Б, лимонная кислота и ее соли.

Желчнокаменная болезнь связана с образованием холестериновых камней, билирубината кальция, а также карбоната кальция. Отложение карбоната кальция может происходить на стенках сосудов, вызывая кальциноз. Изучение гетерогенных равновесий важны для решения вопросов охраны окружающей среды: очистка природных и сточных вод, проблемы океанологии, очистка питьевой воды, культивации земель и др.

Методы осаждения используются для количественного анализа хлорид-анионов в лекарственных препаратах, плазме крови, моче.

Таблица 8. Основные величины, характеризующие гетерогенные равновесия в растворах

Параметр	Обозначение	Смысловое значение
Константа растворимости	КS Для электролита КtnAnm Ks = [Ktm+]n[Ann-]m, ΔGо = - RTlnKs	Произведение концентраций ионов малорастворимого электролита в его насыщенном растворе (зависит лишь от природы веществ и температуры)
Растворимость малорастворимо-го электролита	S =	Молярность насыщенного раствора малорастворимого электролита при данных условиях
Произведение концентраций ионов	Пс = [Ktm+]n[Ann-]m	Произведение концентраций ионов малорастворимого электролита