Министерство здравоохранения Республики Беларусь

Учреждение образования

«Гомельский государственный медицинский университет»

Кафедра общей и биоорганической химии

Обсуждено на заседании кафедры 31.08.2016 Протокол № 11

Методическая разработка

для проведения занятия со студентами I курса

лечебного факультета и ФПСЗС по общей химии

Тема: Электродные и окислительно-восстановительные потенциалы

Время: 3 часа

1. Учебные и воспитательные цели:

Ознакомить студентов с теоретическими основами электрохимии и с использованием электрохимических методов, в частности, потенциометрии, в медико-биологических исследованиях. Обучить экспериментальному определению рН растворов и потенциометрическому титрованию растворов.

МОТИВАЦИЯ ДЛЯ УСВОЕНИЯ ТЕМЫ:

Методы потенциометрии используются в клиническом анализе и в практике санитарно-гигиенических исследований. С помощью потенциометрических методов возможно определение концентрации физиологически активных ионов (H₃O⁺, K⁺, Na⁺, Ca²⁺, NH₄⁺, Cl^¯, Br^¯, I^¯) в биологических жидкостях и тканях. При применении ферментных электродов возможно определение глюкозы, мочевины, аминокислот и других метаболитов, а с помощью газовых электродов вести контроль состояния воздушной среды.

Изучение механизмов возникновения электродных и окислительно-восстановительных потенциалов (ОВ потенциалов) позволяет разобраться в закономерностях многих биохимических процессов в организме, в частности, процессов биологического окисления. Метод регистрации биопотенциалов используется при исследовании деятельности различных органов, например, при диагностике сердечных заболеваний (электрокардиография). Регистрация биопотенциалов мозга (электроэнцефалограмма) в ряде случаев позволяет судить о патологических нарушениях центральной нервной системы. При изучении явлений возбуждения в мышцах и координации мышечной деятельности у спортсменов применяется метод последовательной регистрации ряда отдельных токов действия мышцы (электромиография). Студенты-медики должны знать о том что в медицинской практике широко используют материалы, в частности, металлы, применяемые для эндопротезирования костных тканей и зубов. Существенным недостатком этих материалов является то, что при их введении в организм на границе металл-раствор образуется скачек потенциала, и генерируются электрохимические процессы.

Потенциометрическое титрование применяется для определения концентрации биологически активных и лекарственных веществ.

Таким образом, знание темы необходимо для изучения ряда вопросов в биохимии, нормальной и патологической физиологии, фармакологии, санитарии и гигиены и будущей практической деятельности врача.

ТРЕБОВАНИЯ К ИСХОДНОМУ УРОВНЮ ЗНАНИЙ:

а) понятие об ОВР. Важнейшие окислители и восстановители;

б) способы расстановки коэффициентов в уравнениях ОВР: методы электронного баланса и полуреакций (ионно-электронных схем).

В результате проведения занятия студент должен:

1) знать:

• классификацию электродов и их устройство;

• устройство и принцип действия гальванических элементов;

• механизмы возникновения электродных, окислительно-восстановительных, диффузионных и мембранных потенциалов;

• сущность прямой потенциометрии и потенциометрического титрования.

2) уметь:

• составлять схемы гальванических элементов;

• прогнозировать направление протекания окислительно-восстановительных реакций;

• рассчитывать окислительно-восстановительные потенциалы;

• рассчитывать ЭДС гальванического элемента.

• определять направление протекания окислительно-восстановительных реакций;

• определять концентрации растворов слабых кислот и констант диссоциации потенциометрическим методом.

2. СВЯЗЬ СО СМЕЖНЫМИ ДИСЦИПЛИНАМИ:

Полученные знания о теоретических основах электрохимических процессов и потенциометрических методах исследования потребуются студентам при изучении курсов медицинской физики, биологии, нормальной и патологической физиологии, функциональной диагностики.

3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ:

3.1 Электродные и окислительно-восстановительные (ОВ) потенциалы, механизм их возникновения и зависимость от различных факторов. Уравнение Нернста для вычислений значений потенциалов.

3.2 Гальванические элементы (химические и концентрационные): механизм действия и расчет ЭДС. Измерение электродных и ОВ потенциалов.

3.3 Обратимые электроды первого и второго рода (водородный и хлорсеребряный). Ионоселективные электроды: стеклянный электрод, устройство и механизм возникновения потенциала.

3.4 Потенциометрическое титрование, его сущность и использование в количественном анализе и медико-биологических исследованиях.

4. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ