Методическое пособие к лабораторным работам по физической и коллоидной химии для студентов биологических факультетов

Вид материала

Методическое пособие

Содержание Таблица 4.17. Результаты потенциометрических измерений Определение буферной емкости. ЗАДАНИЕ 7. Методика выполнения работы по изучению свойств буферных растворов Таблица 4.17. Влияние разбавления на рН буферной смеси Опыт 2. Изучение действия кислот и щелочей на величину рН Правила работы в лабораториях физической и

Подобный материал:

• Методические указания к электронным лабораторным работам по курсу физической химии, 2388.82kb.
• Учебное пособие Ставрополь 2005 удк 577. 1 (075. 8) Бкк 28. 072, 277.1kb.
• Учебное пособие Ставрополь 2005 удк 577. 1 (075. 8) Бкк 28. 072, 240.13kb.
• Настоящее учебное пособие подготовлено для студентов факультетов физической культуры., 2524.83kb.
• Календарно-тематический план лекций по физической и коллоидной химии для студентов, 67.53kb.
• Методическое пособие по лабораторным работам для студентов специальности 201400 «аудиовизуальная, 446.61kb.
• Методическое пособие по выполнению (подготовке) и защите для студентов отделений, 810.13kb.
• Учебно-методическое пособие для студентов биологических факультетов специальности 011600, 1207.48kb.
• Методические указания к лабораторным работам по биологической химии для студентов, 948.06kb.
• Учебно-методическое пособие для иностранных студентов. Волгоград 2004, 415.65kb.

Таблица 4.17. Результаты потенциометрических измерений

Почва	рН1	рН2		Буферная емкость
		после добавления HCl	после добавления NaOH	по HCl	По NaOH
Чернозем
Бурая лесная
И т.д.

4. Определение буферной емкости. В два стаканчика отмеряют по 10 см³ почвенной вытяжки. В один добавляют 1 см³ 0,1 н NaOH, в другой 1 см³ 0,1 н HCl. Измеряют рН, данные записывают в таблицу 12. По уравнениям (4.162) и (4.81) вычисляют буферную емкость почвенного раствора. Делают выводы.

ЗАДАНИЕ 7. Методика выполнения работы по изучению свойств буферных растворов

Опыт 1. Влияние разбавления на свойства буферной смеси


В плоскодонной колбе готовят смесь, отбирая из бюретки:

6 см³ 0,1 н СН₃СООН или NH₄OH

14 см³ 0,1 н СН₃СООNa или NH₄Cl

Измеряют рН приготовленной смеси и разделяют ее на две равные части (по 10 см³). К одной из частей прибавляют 10 см³, а к другой 20 см³ дистиллированной воды.

После тщательного перемешивания растворов измеряют их рН, данные заносят в табл. 4.17.

Таблица 4.17. Влияние разбавления на рН буферной смеси

Разбавление раствора	1	2	3
рН

Делают вывод о влиянии разбавления на рН буферных растворов.


Опыт 2. Изучение действия кислот и щелочей на величину рН

буферного раствора


В колбе аналогично опыту 1 готовят буферную смесь состава:

6 см³ 0,1 н СН₃СООН или NH₄OH

14 см³ 0,1 н СН₃СООNa или NH₄Cl

Измеряют рН приготовленной смеси, разделяют ее на две равные части . К одной из них прибавляют 1 см³ 0,1 н HCl; к другой – 1 см³ 0,1 н NaOH. Измеряют рН полученных растворов, для контроля аналогичные действия выполняют с дистиллированной водой. Все данные заносят в табл. 4.18


Таблица 4 .18 Буферное действие смесей

Вода			Буферная смесь
рН до добавления HCl и NaOH	рН		рН до добавления HCl и NaOH	рН
	после добавле- ния HCl	После добавле -ния NaOH		после добавле -ния HCl	после добавле -ния NaOH

Делают вывод о буферном действии.


Опыт 3. Изучение зависимости рН и буферной емкости от

соотношения концентрации компонентов смеси


Готовят буферные смеси согласно указанных в табл. 4.19 соотношений.


Таблица 4.19. Зависимость рН и буферной емкости от

соотношения концентрации компонентов

Компонент смеси, см3		рН1	рН2		Буферная емкость
СН3СООН или NH4OH	СН3СООNa или NH4Cl	до добавления HCl или NaOH	после добавления		по HCl	по NaOH
			HCl	NaOH
10 2 18	10 18 2

Измеряют рН приготовленных смесей. Затем, разделив на две части, к одной части прибавляют 1 см³ 0,1 н HCl, к другой – 1 см³ 0,1 н NaOH.

Измеряют рН всех растворов и записывают в табл. 15. Рассчитывают по формулам (4.162) и (4.81) значения буферной емкости отдельно по кислоте и щелочи.

Отмечают в выводах, при каком соотношении компонентов буферной смеси буферная емкость наибольшая, соответствуют ли ваши опытные данные теории буферных систем.


ЗАДАНИЕ 8. Потенциометрическое определение рН и расчет

активности водородных ионов в буферных растворах


В 5 пробирок отмеряют из бюреток 0,1 н раствора СН₃СООН (NH₄OH) и СН₃СООNa (NH₄Cl) в соотношении, указанном в таблице 4.20

Таблица 4.20

№ п/п	1	2	3	4	5	Контрольный раствор
Объем СН3СООН (NH4OH), см3	9	8	5	2	1
Объем СН3СООNa (NH4Cl), см3	1	2	5	8	9
рН потенц.
аН+, моль/л
рН теоретич.

Зная, что рН = -lga_H+, рассчитывают активность водородных ионов. Данные заносят в таблицу 4.20.

Расчет величины рН при равных концентрациях компонентов осуществляют по уравнениям:

для кислых буферных систем

pH = рК_д + lgVc – lgVк , (4.164)


для основных буферных систем

pH = pKв –рК_д + lgVо – lgVс, (4.165)


где: К_д – константа слабой кислоты или основания (см. приложение, табл. 5); Кв – ионное произведение воды (см. Приложение);

Vк, Vо, Vс - объемы соответственно взятых кислот, основания или соли.

Данные заносят в таблицу, после чего получают контрольный раствор, измеряют его рН и рассчитывают а_н , а также объемы взятых компонентов.

Проводят расчет ошибки опыта. Делают выводы.


СОДЕРЖАНИЕ
Физическая химия

Введение 3

ПРАВИЛА РАБОТЫ В ЛАБОРАТОРИЯХ ФИЗИЧЕСКОЙ И

КОЛЛОИДНОЙХИМИИ 10

Математические понятия 11

Тема1

Молекулярно-кинетическая теория трех агрегатных

состояний вещества

§ 1. Агрегатное состояние вещества. Понятие о плазме 17

§ 2. Основные газовые законы 19

§ 3. Молекулярно-кинетическая теория газов 24

§ 4. Газовые смеси. Закон Дальтона 27

§ 5. Твердое агрегатное состояние 28

§ 6. Внутреннее строение кристаллов и основные типы

кристаллическихрешеток 30

§ 7. Характеристика жидкого агрегатного состояния 37

§ 8. Внутреннее трение (вязкость) жидкостей 39

§ 9. Испарение и кипение жидкостей 40

§ 10. Роль воды в живых организмах 42


Основы химической термодинамики и термохимии

§ 11. Предмет термодинамики. Основные термодинамические

понятия 44

§ 12. Первое начало термодинамики 49

§ 13. Тепловые эффекты химических реакций 52

§ 14. Основные законы термохимии и термохимические расчеты 56

§ 15. Второе начало термодинамики. Понятие об энтропии 59

§ 16. Критика теории тепловой смерти Вселенной 68

§ 17. Второе начало термодинамики и живые организмы 70

§ 18. Термодинамические потенциалы. Характеристические

функции 71

§ 19. Третье начало термодинамики 74

Вопросы для самоподготовки. 75

Задания к лабораторной работе 1 75

ЗАДАНИЕ 1. Определение теплового эффекта растворения солей 75

ЗАДАНИЕ 2. Определение теплот гидратации солей. 75

ЗАДАНИЕ 3. Определение теплоты взаимодействия почвы с

водой. 75

Методика калориметрических измерений 76

Тема 2

Химическая кинетика и катализ. Химическое равновесие


§ 20. Химическая кинетика реакций. Основные положения

и понятия 79

§ 21. Классификация химических реакций 81

§ 22. Реакции первого порядка 83

§ 23. Реакции второго порядка 85

§ 24. Сложные реакции 87

§ 25. Влияние температуры на скорость химической реакции 89

§ 26. Влияние температуры на скорость биологических

процессов 94

§ 27. Зависимость скорости реакции от катализатора. Катализ

гомоген­ный и гетерогенный 97

§ 28. Основные свойства катализаторов и факторы,

влияющие на катализ 101

§ 29. Теории гетерогенного катализа 103

§ 30. Ферменты как катализаторы. Кинетика биохимических

реакций.Уравне Михаэлиса-Ментен 107

§ 31. Скорость гетерогенных химических процессов 112

§ 32. Понятие о химическом равновесии. Закон

действующих масс 115

§ 33. Смещение химического равновесия. Синтез аммиака и

Получение азотных удобрений 119

§ 34. Равновесие в гетерогенных системах. Правило фаз 122

§ 35. Применение закона действующих масс к равновесным

системам «раствор — осадок». Правило произведения

растворимости 126

§ 36. Связь константы химического равновесия с

максимальной рабо­той реакции 129

Вопросы для самоподготовки 132

Задания к лабораторной работе 2 132

ЗАДАНИЕ 1.Определение константы скорости реакции инверсии

сахарозы 132

ЗАДАНИЕ 2. Изучение влияния концентрации катализатора на

скорость инверсии сахарозы 132

ЗАДАНИЕ 3. Изучение влияния температуры на скорость

химических реакций 133

ЗАДАНИЕ 4. Исследование кинетики биохимических процессов 133

ЗАДАНИЕ 5. Изучение кинетики реакции фуксинсернистой кислоты

с формальдегидом 133

ЗАДАНИЕ 6. Изучение кинетики реакции образования

железороданидного комплекса 134

ЗАДАНИЕ 7. Определение константы скорости реакции

взаимодействия трихлорида железа с иодидом калия 134

Методики изучения кинетики химических процессов 134


Тема 3

Фотохимия. Фотометрические методы исследования

§37.Фотохимические реакции. Корпускулярно-волновой

дуализм света 143

§ 38. Фотохимические процессы в биологических системах 147

§ 39. Фотометрические методы исследования 153

Вопросы для самоподготовки 155

Задания к лабораторгой работе 3 155

ЗАДАНИЕ 1,2. Определение содержания ионов в растворе

фотоколориметрическим методом 155

ЗАДАНИЕ 3,4. Подбор длины волны по максимальному

светопоглощению для растворов, содержащих

ионы Fe³⁺ и Cu²⁺ 156

Методики фотоколориметрических измерений 156


Тема 4

Свойства растворов. Электрохимия

§ 40. Растворы - физико-химические системы. Концентрация

растворов. Сущность процесса растворения 160

§ 41. Растворимость газов в жидкостях 165

§ 42. Взаимная растворимость жидкостей 166

§ 43. Растворимость твёрдых веществ в жидкостях 167

§ 44. Природные растворы 168

§ 45. Диффузия и осмос в растворах. Законы осмотического

давления и его биологическое значение 170

§ 46. Понижение давления насыщенного пара растворителя 175

§ 47.Температуры замерзания и кипения разбавленных растворов 177

§ 48. Применение методов криоскопии и эбулиоскопии 180

§ 49. Отступление от законов Вант - Гоффа и Рауля в растворах

электро­литов. Теория электрической диссоциации 182

§ 50. Основные положения теории сильных электролитов 186

§ 51. Электрическая проводимость растворов. Удельная

электрическая проводимость 192

§ 52. Эквивалентная электрическая проводимость растворов 197

§ 53.Связь эквивалентной электрической проводимости со

степенью диссоциации электролита и скоростями

движения ионов 200

§ 54. Закон независимости движения ионов (закон Кольрауша) 201 166

§ 55.Определение степени диссоциации слабых электролитов и

коэф­фициента электрической проводимости сильных

электролитов ме­тодом измерения электрической

проводимости 202

§ 56.Применение методов измерения электрической проводимости

в ла­бораторной практике и в агрономии 204

§57. Применение закона действующих масс к растворам слабых

элек­тролитов 208

§58. Ионное произведение воды. Понятие о рН как показателе

реак­ции среды 210

§59. Роль концентрации водородных ионов в биологических

процессах 213

§60. Активная и общая кислотность растворов. Кислотность и

щелоч­ность почв 215

§61. Реакция среды в растворах солей, гидролиз 217
§62. Буферные растворы и буферное действие 221

§63. Биологическое значение буферных систем.

Буферность почв и поч­венного раствора 226

§ 64.Индикаторы и их применение 229

§ 65. Электродный потенциал. Уравнение Нернста 231

§ 66. Гальванические элементы и их электродвижущая сила 237

§ 67. Диффузионный потенциал. Биологическое значение

диффузионных и мембранных потенциалов 241

§68. Концентрационные цепи 243

§69.Электроды сравнения 246

§70. Индикаторные электроды 251

§71. Электрометрический (потенциометрический) метод

определения рН 257

§ 72.Окислительно-восстановительные потенциалы 262

§ 73.Окислительно-восстановительные реакции и

потенциалы в почвах 270

§ 74.Потенциометрическое титрование 273

§ 75.Ионоселективные электроды и возможности

их применения 275

Вопросы для самоподготовки 278

Задания к лабораторной работе 4 278