«Гетерогенные равновесия. Реакции, лежащие в основе образования твердых тканей организма»




Скачать 111.59 Kb.
Дата13.08.2016
Размер111.59 Kb.
Модуль 2. Растворы. Типы химических

Тема: «Гетерогенные равновесия. Реакции, лежащие в основе образования твердых тканей организма».

Общая цель—Вам необходимо овладеть учебной программой данного занятия и научиться применить учебный материал по теории гетерогенных равновесий в своей будущей профессии врача.

Сделайте записи в рабочей тетради по плану:

  • дата;

  • номер занятия;

  • тема занятия;

  • цель занятия;

  • основные вопросы темы;

  • краткое описание лабораторной работы.


Учебные вопросы занятия:

1.Условия образования и растворения осадков.

2.Изолированное и совмещенное гетерогенное равновесие в растворах малорастворимых электролитов (конкуренция за катион или анион)

3.Гетерогенные равновесия в жизнедеятельности: реакции, лежащие в основе образования неорганического вещества твердых тканей—гидроксидфосфата кальция.

4. Механизм функционирования кальциевого буфера. Явление изоморфизма.

Ваши действия по подготовке к данному занятию и отработке программы занятия:

При подготовке к данному занятию:

Повторите материал по ранее изученным темам 1го раздела нашей дисциплины:



«Химическая кинетика, химическое равновесие. Катализ»; «Элементы теории растворов, электролитов: коллигативные свойства растворов»

Обратите внимание на:

  • растворимость веществ в воде и факторы на неё влияющие;

  • основные типы равновесий в растворах;

  • константу равновесия;

  • принцип Ле-Шателье.

Проработайте рекомендованную литературу по нашей дисциплине

При отработке 1-го учебного вопроса обратите внимание на:

  • математическое выражение величины растворимости, её размерность ;

  • применение закона действующих масс к гетерогенной системе осадок насыщенный раствор над осадком;

  • количественную характеристику гетерогенного равновесия- константу растворимости Кs(старое понятие произведение растворимости ПР), её зависимость от различных факторов . В насыщенных растворах малорастворимых электролитов ионная сила мала (I=0), значения коэффициентов активностей можно считать равными единице, и в выражении для расчета константы растворимости используют вместо активностей равновесные концентрации ионов;

  • значение Кs определяется стехиометрическим составом малорастворимого электролита;

  • соотношение между величиной Кs ( справочная величина, табулируется при Т=298 К) и произведением молярных концентраций ионов электролита в насыщенном, ненасыщенном и перенасыщенном растворе ( Пс) для объяснения предвидения образования осадка или его растворения;

  • связь между Кs и величиной молярной растворимости электролита (S, моль/л) для управления гетерогенными процессами (это подтверждается математическим выводом!);

  • влияние одноименного иона на растворимость малорастворимого электролита;

  • стадии гетерогенного процесса образование осадка;

  • растворение осадка – как конкуренция между гетерогенным и химическим равновесием (конкурирующие равновесия разных типов: гетерогенное-протолитическое; гетерогенное-лигандообменное; гетерогенное-редокс-равновесие)

При отработке 2-го учебного вопроса воспользуйтесь табличными данными Кs малорастворимых электролитов.

Обратите внимание:

  • гетерогенные процессы в биожидкостях реализуются на значительном электролитном фоне, поэтому есть вероятность образования нескольких малорастворимых электролитов;

  • последовательность осаждения 2-х и более малорастворимых электролитов определяется равновесными концентрациями ионов-осадителя в растворе над осадком, которые вычисляются исходя из величин Кs осадков;

  • в случае сопоставимых электролитов (дают одинаковое число ионов при диссоциации) последовательность их образования можно определить, сравнив величины Кs

При обработке 3-го учебного вопроса обратите внимание на:

  • химизм процесса формирования костной ткани в остеобластах и факторы способствующие этому;

  • химический состав состав дентина и эмали зубов;

  • разрушение костной ткани в остеокластах и способствующие этому факторы;

  • разрушение зубной эмали при нарушении кислотно-щелочного и гетерогенного равновесий в полости рта;

  • патологические гетерогенные процессы в организме и образование конкрементов: оксалатов, уратов, фосфатов (подагра, желчекаменная болезнь, кальциноз сосудов), как результат нарушения гетерогенного равновесия;

  • рекомендации для устранения этих нарушений, их обоснование;

.При отработке 4-го учебного вопроса обратите внимание на:

  • влияние содержания Са2+ в плазме на процесс оссификации в норме и при патологии;

  • основные регуляторы кальций-фосфатного обмена в организме человека (витамин Д, парат-гормон);

  • замещение ионов в гидроксидфосфате кальция, основанное на изоморфизме ( ионы Sr,Be,Cd, фторид - ионы) и влияние на структурно-механические свойства твердых тканей.


Лабораторная работа 1. Аргентометрия. Обоснование выбора индикатора

А. В одну пробирку наливают 1 мл раствора КCl, в другую – 1 мл раствора K2CrO4. В каждую пробирку добавляют несколько капель раствора нитрата серебра (I). Отмечают цвета осадков. Записывают уравнения реакций в молекулярном и ионном виде.

Б. Наливают в пробирку 1 мл раствора хлорида калия, затем 1 мл раствора хромата калия и добавляют по каплям раствор нитрата серебра (I), отмечают образование осадков и их цвет. Объясняют наблюдаемые явления. Объяснение подтверждают расчетами концентраций ионов серебра Ag+, необходимых для осаждения хлорида серебра (I) и хромата серебра (I) (KsAgCl=1,8*10-10;KsAg2CrO4=1,8*10-12;[Clֿ]=[CrO42-]=0,1 моль/л).

В. Объясните возможность использования хромата калия в аргентометрии в качестве индикатора.



Лабораторная работа 2. Определение содержания хлорида ионов в анализируемом растворе методом аргентоментрии.

А. Заполняют микробюретку титрантом – раствором AgNO3. В колбу для титирования отбирают пипеткой 2 мл анализируемого раствора и добавляют к нему 1-2 капли раствора K2CrO4.

Б. Титруют анализируемый раствор титрантом – раствором AgNO3 при энергичном перемешивании до тех пор, пока не появится неисчезающее кирпично-красное окрашивание осадка. Определяют по делениям микробюретки объем раствора AgNO3, пошедшей на титрование.

В. Титрование повторяют несколько раз, до получения не менее трех результатов, отличающихся друг от друга не более чем на 0,02 мл. Результаты вносят в таблицу.

Таблица



Объем раствора, мл

Концентрация Clֿ ионов

Анализируемого

раствора


анализ

титранта AgNO3

С моль/л

Т г/мл

W %

V 1

V2

V3


V ср.

Анализ и обработка экспериментальных данных

Расчет содержания ионов Clֿ в анализируемом растворе проводится по формулам.

Молярная концентрация эквивалента в растворе:

C(Clֿ)=C(AgNO3)*Vср.(AgNO3)/Vанализ.р-ра.

Титр раствора T(Clֿ)=C(Clֿ)*M(Clֿ)*f(Clֿ)/1000.

Массовая доля ионов в растворе w (Clֿ), %=T(Clֿ)*100%; (ρ=1 г/мл).

Вывод: на основании проделанной работы сделайте вывод об условиях определения содержания хлорид-ионов в биологических жидкостях, питьевых и сточных водах. Укажите титрант, индикатор, температуру, pH анализируемого раствора.


Образец билета контроль на входе

Билет № 9

1.В состав зубной эмали входит Са5(PO4)3F. Использование фторсодержащих зубных паст приводит к:

а)уменьшению Пс и увеличению Кs ; б)увеличению Пс, Кs не изменяется;

в)увеличению Пс и увеличению Кs ; г)уменьшению Пс, Кs не изменяется.

2.Чем больше константа растворимости (Кs) малорастворимого электролита, тем:

а)меньше его растворимость; б)растворимость не зависит от Кs

в)больше его растворимость.

3.Для полноты осаждения ионов Са2+ из насыщенного раствора CaSO4 необходимо добавить:

a)Ca(NO3)2; б)CaCl2; в)KCl; г)K2SO4.

4.Растворимость Ca3(PO4)2 понизится в наибольшей степени и введении в раствор в равных количествах:

а)CaCl2; б)Na2SO4; в)NaNO3; г)KCl.

5.Вненасыщенном растворе константа растворимости (Ks) принимает значение:

а)Ks>Пс; б)Ks<Пс; в)Ks=Пс.
Эталон ответа на билет №9

Решение: ионизацию твердого фторапатита кальция в насыщенном растворе можно выразить уравнением:

Ca5(PO4)3F 5Ca2+ + 3PO43- + F-

фторсодержащие зубные пасты являются источником дополнительного количества фторид-аниона, который по принципу Ле-Шателье, будет способствовать смещению равновесия влево, в сторону образования осадка и как, следствие, укреплению зубной эмали и снижению кариеса.

Ответ: б)

2. Решение: величина Кs характеризует растворимость электролита при данной температуре и зависит от природы малорастворимого электролита. Чем больше Кs, тем меньше активная концентрация ионов малорастворимого электролита в растворе над осадком и тем более растворим осадок.

Ks>Пс


Ответ: в)

3.Решение: CaSO4Ca2+ + SO42-

В насыщенном растворе Величина Кs(CaSO4) рассчитывается по уравнению:

Ks(CaSO4)=(Ca2+) * SO42-, поэтому при добавлении в р-р CaSO4 , раствор Na2SO4, ионизирующего по уравнению: Na2SO42Na++SO42-

увеличивается активная концентрация SO42-, т.е. возрастает величина одного из сомножителей. Так как Кs(CaSO4) зависит от активности его ионов, то для сохранения постоянства константы увеличение активности SO42- должно привести к уменьшению активности Са2+, а следовательно к увеличению полноты осаждение Са2+.

Ответ: г)

4. Решение:

Ca3(PO4)23Ca2++2PO43-

Согласно принципу Ле-Шателье введение в раствор одноименного иона способствует смещению равновесия влево, скорость процесса кристаллизации превышает скорость процесса растворения, что приведет к дополнительному образованию осадка.



Ответ: а)

5. Решение:

Ненасыщенный раствор – термодинамически устойчивая неравновесная система, стехиометрическое произведение концентраций ионов (Пс) малорастворимого электролита в которой меньше, чем в насыщенном растворе.

V(раствор) >V (кристалл.), следовательно для электролита

Пс=Cn(Ktm+)*Cm(Ann-)s

Ответ: а)
Образец билета « контроль на выходе»

Билет №1

1. Какая стадия является лимитирующей в скорости образования осадка?

а) рост кристалла; б) адсорбция ионов на кристалле; в) образование центров кристаллизации.

2. Как изменится растворимость малорастворимого электролита (например, сульфата кальция), если ввести одноименный ион Са2+ или SO42-?

3.Напишите реакции, лежащие в основе формирования костной ткани.

Эталон ответа на билет

Билет №1

1. в) Стадией лимитирующей скорость гетерогенного процесса является самая медленная реакция образования центра кристаллизации.

2. а) Добавление одноименного иона сместит равновесие влево (согласно принципаЛе-Шателье), поэтому растворимость уменьшится.

3. Ca2+ + HPO42–→CaHPO4

3CaHPO4 + Ca2+ + 2OH → Ca4H(PO4)3 + 2H2O

Ca4H(PO4)3 + Ca2+ + 2OH→ Ca5(PO4)3OH + H2O


Теоретический блок.

МЕТОД ОСАЖДЕНИЯ – метод объемного анализа, основанный на реакциях, приводящих к образованию осадков малорастворимых веществ.

МЕТОД ОСАЖДЕНИЯ, в котором в качестве титранта используется раствор AgNO3, образующий осадки с определенными ионами, называется аргентометрией (Ag+ с ионами Clֿ, Brֿ, Iֿ, CNSֿ, CrO42- образует осадки малорастворимых солей серебра).

В этом методе в качестве титранта для определения анионов применяют раствор нитрата серебра.



ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ – устанавливают с помощью индикаторов. Выбор производят согласно правила последовательности осаждения определяемых ионов.

Наиболее широко применяют хромат калия K2CrO4, образующий с ионами серебра осадок кирпично-красного цвета Ag2CrO4(метод Мора), используют для определения концентрации хлорид- и бромид-ионов. Индикатор должен образовывать с ионами титранта окрашенный осадок только после полного осаждения определяемых ионов.

Растворимость осадков, образующихся при титровании в методах осаждения, должна быть наименьшей и не превышать I*10-5 моль/л. Чем меньше растворимость осаждаемого соединения, тем точнее титрование.

Титрование проводят при комнатной температуре и 6.5



Пробу анализируемого раствора в присутствии индикатора K2CrO4 титруют стандартным раствором AgNO3. Вначале образуется белый осадок AgCl, выпадение осадка продолжается до тех пор, пока к анализируемому раствору не будет прибавлено эквивалентное содержание Clֿ количество титранта AgNO3. При достижении точки эквивалентности, лишняя капля раствора AgNO3 вызовет образование кирпично-красного осадка Ag2CrO4.

Таким образом, точку эквивалентности в аргентометрии определяют по образованию кирпично-красного осадка Ag2CrO4. По результатам титрования рассчитывают содержание хлорид-ионов в анализируемом растворе.


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница