Задачи для самостоятельного решения

1. Вычислить рН ацетатного буферного раствора, составленного из 200 мл раствора соли с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л и 100 мл раствора кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,2 моль/л, если К(СН₃СООН) = 4,75.

2. Вычислить рН буферного раствора, составленного из равных объемов растворов слабого основания и его соли одинаковой концентрации, если константа диссоциации основания равна 7,2 ^. 10^-6.

3. Какими процессами объясняется незначительное изменение значения рН буферного раствора при добавлении к нему растворов:

а) сильной кислоты

б) щелочи?

4. Рассчитать, в каких объемах надо слить раствор слабой кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,12 моль/л и раствор ее соли с молярной концентрацией эквивалента 0,4 моль/л, чтобы получить 400 мл ацетатного буферного раствора с рН = 5,2, если К(СН₃СООН) = 4,75.

5. Вычислить, на сколько изменится рН аммиачного буферного раствора, содержащего по 0,1 моль эквивалента каждого компонента, при добавлении к нему 0,05 моль NaOH.

pK(NH₄OH) = 4,74.

6. Рассчитать, в каком соотношении должны находиться компоненты бикарбонатной буферной системы крови, если рК(Н₂СО₃) = 6,14.

7. К 40 мл фосфатного буферного раствора добавили 4 мл раствора HCI с молярной концентрацией эквивалента 0,04 моль/л. При этом рН изменился с 7,4 до 7,0. Рассчитать буферную емкость буферной системы по кислоте.

8. Определить потенциальную кислотность буферного раствора с рН = 2,0, если на титрование 20 мл его потребовалось 16 мл раствора NaОН с молярной концентрацией эквивалента 0,2 моль/л.

9. Какие из нижеперечисленных систем обладают буферным действием?

10. Какова биологическая роль буферных растворов в организме человека?

11. Какова роль гидрокарбонатного буферного раствора при поддержании постоянства рН крови, нарушаемого процессами дыхания?

12. Что такое ацидоз, алкалоз? Каковы возможные причины этих состояний?

Учение о растворах. Диффузия в растворах. Осмос. законы осмоса.

Актуальность темы

Диффузия играет важную роль в различных областях деятельности человека, в процессах, происходящих в живой и неживой природе. Закономерностям диффузии подчиняются явления физико-химической миграции элементов в земных недрах и во Вселенной, а также процессы жизнедеятельности клеток и тканей растений и живых организмов. Диффузия – одна из стадий многочисленных химико-технологических процессов.

Посредством диффузии происходит перемещение реагирующих и питательных веществ, продуктов обмена в тканевых жидкостях живых организмов. Именно диффузией – наиболее медленным этапом, - определяется кинетика биологических процессов, а не биохимическими реакциями, протекающими с участием ферментов с очень большой скоростью. На избирательной диффузии низкомолекулярных веществ через полупроницаемую мембрану основана работа аппарата «искусственная почка»; при этом кровь очищается от вредных низкомолекулярных веществ – мочевины, мочевой кислоты, билирубина, аминов и т.д.

Огромную роль в живой природе играет осмос. Животные растительные клетки представляют собой микроскопические осмотические системы, поскольку оболочка клетки обладает свойствами полупроницаемых мембран.

Если поместить клетки в дистиллированную воду, происходит набухание, а затем разрыв оболочки (осмотический шок или лизис). При помещении клеток в раствор с высокой концентрацией солей наблюдается плазмолиз (сморщивание) клеток. Это явление используется при консервировании пищевых продуктов путем добавления больших количеств соли или сахара: микроорганизмы подвергаются плазмолизу и становятся нежизнедеятельными.

Явление осмоса в организме способствует достаточному обводнению клеток и межклеточных структур. Обилие воды в клетках и тканях необходимо для нормального течения различных химических и физико-химических процессов: диссоциации веществ, гидратации молекул и ионов, реакций гидролиза, окисления, восстановления и т.д. Огромную роль для жизнедеятельности играет постоянство осмотического давления (750-800 кПа; 7,7- 7,8 атм) в биологических жидкостях организма. При отклонении осмотического давления от указанных пределов в организме наступают качественные патологические изменения, в частности, гемолиз или плазмолиз эритроцитов.

Закон Рауля и его следствия лежат в основе физико-химических методов исследования, основанных на понижении температуры замерзания и повышении температуры кипения растворов по сравнению с чистым растворителем, которые называются соответственно криоскопией и эбуллиоскопией. Эти методы используются для определения молярной массы растворенного вещества, степени диссоциации слабых электролитов и др.

С помощью методов криоскопии и эбуллиоскопии можно определить молярные массы биологически важных веществ, а также рассчитать осмотическое давление растворов, играющих значительную роль в жизнедеятельности организма.

Цель занятия

1. Сформировать системные знания о коллигативных свойствах разбавленных растворов электролитов и неэлектролитов.

2. Научиться использовать законы Вант-Гоффа и Рауля для расчета соответствующих параметров разбавленных растворов, в том числе биологических жидкостей.

Студент должен знать:

· Сущность явлений диффузии и осмоса;

· Формулировку и математическое выражение законов Фика, Вант-Гоффа, Рауля и следствий из закона Рауля;

· Причину отклонения растворов электролитов от законов Вант-Гоффа и Рауля;

· Изотонический коэффициент, его связь со степенью диссоциации электролита.

Студент должен уметь:

· Использовать закон Вант-Гоффа для расчетов осмотического давления растворов неэлектролитов, электролитов и сложно-солевых растворов, используемых в медицинской практике;

· Качественно оценивать явление диффузии и осмоса в биологических и других системах;

· Использовать закон Рауля и его следствия для расчетов давления насыщенного пара растворителя над раствором нелетучего неэлектролита, электролита, а также повышения температур кипения и понижения температур замерзания (депрессии) этих растворов.

· Применять данные криометрии и эбуллиометрии для расчета молярной массы растворенных веществ и осмотического давления растворов, используемых в медицинской практике.