ХИМИЯ. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ. (Методические указания для студентов I курса)./ Составители: Костюкевич Л.Л., Гумерова В.К.,

Мещерякова С.А., Сафиулова Г.И.

Методические указания к лабораторному практикуму подготовлены в соответствии с требованиями Федерального Государственного образовательного стандарта ВПО (М., 2010г.), на основании основной образовательной программы дисциплины «Химия» (М., 2011г.) и учебного плана для студентов специальности 060101 «Лечебное дело».

Рецензенты: Насибуллин Р.С., профессор, зав. кафедрой медицинской физики БГМУ

Утверждено на заседании кафедры общей химии «__30_»__08_________2012г.

Cодержание

стр.

Введение. Цель и задачи дисциплины. 4

Место дисциплины в структуре ООП. 4

Требования к результатам освоения дисциплины. 5

Тематический план лекций по химии. 7

Тематический план лабораторного практикума по химии. 7

Общие правила выполнения лабораторных работ. 8

Правила техники безопасности. 8

Первая помощь при несчастных случаях. 9

Занятие №1. Растворы. Объемный анализ.Титрование. 10

Занятие №2. Ионные равновесия в растворах электролитов. 13

Занятие №3. Гидролиз. Гетерогенные равновесия. 16

Занятие №4. Буферные растворы. 19

Занятие №5. Контрольная работа по модулю 1. 23

Занятие №6. Химическая термодинамика. 25

Занятие №7. Химическое равновесие. Кинетика. 29

Занятие №8. Реакции комплексообразования. 33

Занятие №9. Контрольная работа по модулю 2. 37

Занятие №10. Физико-химия поверхностных явлений. 38

Занятие №11. Получение и свойства коллоидных растворов. 43

Занятие №12. Свойства растворов высокомолекулярных

соединений. 48

Занятие №13. Контрольная работа по модулю 3. 53

Занятие №14.Классификация, номенклатура органических

соединений. Сопряжение. 54

Занятие №15. Взаимное влияние атомов органических

соединений.Изомерия. 58

Занятие №16. Контрольная работа по модулю №4. 60

Занятие №17. Зачетное занятие. 62

Литература. 64

Цель и задачи дисциплины:

Цель преподавания дисциплины «Химия»– формирование у студентов системных знаний и умений выполнять расчёты параметров физико-химических процессов, при рассмотрении их физико-химической сущности и механизмов взаимодействия веществ, происходящих в организме человека на клеточном и молекулярном уровнях, а также при взаимодействии на живой организм окружающей среды.

Задачи изучения дисциплины:

• ознакомление студентов с принципами организации и работы в химической лаборатории;

• ознакомление студентов с мероприятиями по охране труда и технике безопасности в химической лаборатории, с осуществлением контроля за соблюдением и обеспечением экологической безопасности при работе с реактивами;

• формирование у студентов представлений о физико-химических аспектах как о важнейших биохимических процессах и различных видах гомеостаза в организме: теоретические основы биоэнергетики, факторы, влияющие на смещение равновесия биохимических процессов;

• изучение студентами свойств веществ органической и неорганической природы; свойств растворов, различных видов равновесий химических реакций и процессов жизнедеятельности; механизмов действия буферных систем организма, их взаимосвязь и роль в поддержании кислотно-основного гомеостаза; особенностей кислотно-основных свойств аминокислот и белков;

• изучение студентами закономерностей протекания физико-химических процессов в живых системах с точки зрения их конкуренции, возникающей в результате совмещения равновесий разных типов; роли биогенных элементов и их соединений в живых системах; физико-химических основ поверхностных явлений и факторов, влияющих на свободную поверхностную энергию; особенностей адсорбции на различных границах разделов фаз; особенностей физикохимии дисперсных систем и растворов биополимеров;

• формирование у студентов навыков изучения научной химической литературы;

• формирование у студентов умений для решения проблемных и ситуационных задач;

• формирование у студентов практических умений постановки и выполнения экспериментальной работы.

Место дисциплины в структуре ООП:

Дисциплина относится к математическому, естественнонаучному циклу, к базовой части ФГОС ВПО по специальности 060101 лечебное дело.

Основные знания, необходимые для изучения дисциплины формируются:

• На базе знаний, полученных при изучении курса химии в общеобразовательных учебных заведениях;

• На базе знаний, полученных при изучении курса физики в общеобразовательных учебных заведениях;

• На базе знаний, полученных при изучении курса математики в общеобразовательных учебных заведениях;

• На базе знаний, полученных при изучении курса биологии в общеобразовательных учебных заведениях.

Обучение студентов осуществляется на основе преемственности знаний и умений, полученных в курсе химии общеобразовательных учебных заведений.

Изучение студентами курса «Химия» является предшествующей стадией для изучения дисциплин: биохимии, гистологии, эмбриологии, цитологии, нормальной физиологии, патофизиологии, клинической патофизиологии, фармакологии, микробиологии, вирусологии и клинических дисциплин.

Требования к результатам освоения дисциплины:

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

ОК-1 - способности и готовности анализировать социально-значимые проблемы и процессы, использовать на практике методы гуманитарных, естественнонаучных, медико-биологических и клинических наук в различных видах профессиональной и социальной деятельности;

ПК-2 - способности и готовности выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности врача, использовать для их решения соответствующий физико-химический и математический аппарат;

ПК-3 - способностью и готовностью к формированию системного подхода к анализу медицинской информации, опираясь на всеобъемлющие принципы доказательной медицины, основанной на поиске решений с использованием теоретических знаний и практических умений в целях совершенствования профессиональной деятельности:

ПЛ-27- способностью и готовностью использовать нормативную документацию, принятую в здравоохранении (законы Российской Федерации, технические регламенты, международные и национальные стандарты, приказы, рекомендации, терминологию, международные системы единиц (СИ), действующие международные классификации), а также документацию для оценки качества и эффективности работы медицинских организаций;

ПК-31 - способностью и готовностью изучать научно-медицинскую информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования ;

ПК-32 - способностью и готовностью к участию в освоении современных теоретических и экспериментальных методов исследования с целью создания новых перспективных средств, в организации работ по практическому использованию и внедрению результатов исследований

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать:

-правила техники безопасности и работы в химических и физических лабораториях с реактивами и приборами.

- физико-химическую сущность процессов, происходящих в живом организме на молекулярном, клеточном, тканевом уровнях;

- свойства воды и водных растворов;

- способы выражения концентрации веществ в растворах, способы приготовления растворов заданной концентрации;

- основные типы химических равновесий и процессов жизнедеятельности: протолитические, гетерогенные, лигандообменные, редокс, в процессах жизнедеятельности;

- механизмы действия буферных систем организма, их взаимосвязь и роль в поддержании кислотно-основного состояния организма;

- электролитный баланс организма человека, коллигативные свойства растворов (диффузия, осмос, осмолярность, осмоляльность);

- роль коллоидных поверхностно-активных веществ в усвоении и переносе малополярных веществ в живом организме;

- строение и химические свойства основных классов биологически важных биологически активных соединений;

- роль биогенных элементов и их соединений в живых организмах, применение их соединений в медицинской практике;

- физико-химические методы анализа в медицине (титриметрический, электрохимический, хроматографический, вискозиметрический).

Уметь:

- пользоваться учебной, научно-технической литературой, сетью Интернета для профессиональной деятельности;

- пользоваться физическим и химическим оборудованием;

- работать с увеличительной техникой (микроскопами, оптическими и простыми лупами);

- производить расчеты по результатам эксперимента, проводить элементарную статистическую обработку экспериментальных данных;

- классифицировать химические соединения, основываясь на их структурных формулах;

- прогнозировать направление и результаты физико-химических процессов, протекающих в живых системах, опираясь на теоретические положения;

- пользоваться номенклатурой IUPAC для составлений названий по формулам типичных представителей биологически важных веществ и лекарственных препаратов.

Владеть:

- самостоятельной работой с учебной, научной и справочной литературой; вести поиск и делать обобщающие выводы;

- безопасной работы в химической лаборатории и умения обращаться с химической посудой, реактивами, работать с газовыми горелками и электрическими приборами.

Тематический план лекций по ХИМИИ

для студентов 1 курса специальности «Лечебное дело» 1 семестр

№№ n/n	Название тем лекций	часы
1	Растворы. Коллигативные свойства растворов.	2
2	Ионные равновесия в растворах электролитов.	2
3	Буферные системы.	2
4	Химическая термодинамика и биоэнергетика.	2
5	Химическое равновесие. Химическая кинетика.	2
6	Комплексные соединения.	2
7	Физико-химия поверхностных явлений.	2
8	Дисперсные системы.	2
9	Физико-химия высокомолекулярных соединений.	2
10	Теоретические аспекты органической химии.	2
11	Взаимное влияние атомов органических соединений. Изомерия.	1
		∑ 21

Тематический план лабораторного практикума по ХИМИИ

для студентов 1 курса специальности «Лечебное дело» 1 семестр

№ мод уля	№ п/п	Наименование лабораторных работ	часы
1	1	Растворы. Объемный анализ.Титрование.	3
	2	Коллигативные свойства растворов.	3
	3	Гидролиз. Гетерогенные равновесия.	3
	4	Буферные растворы.	3
	5	Контрольная работа по модулю №1.	3
2	6	Химическая термодинамика.	3
	7	Химическое равновесие. Кинетика.	3
	8	Реакции комплексообразования.	3
	9	Контрольная работа по модулю №2.	3
3	10	Физико-химия поверхностных явлений.	3
	11	Получение и свойства коллоидных растворов.	3
	12	Свойства растворов ВМС.	3
	13	Контрольная работа по модулю № 3	3
4	14	Классификация, номенклатура органических соединений. Сопряжение.	3
	15	Взаимное влияние атомов органических соединений. Изомерия.	3
	16	Контрольная работа по модулю№ 4.	3
	17	Зачетное занятие	3
			∑ 51

Общие правила выполнения лабораторных работ.

Лабораторные работы являются одной из важнейших составных частей курса химии. Для их выполнения студент должен ознакомиться с лабораторным оборудованием, измерительными приборами и с техникой проведения основных лабораторных операций

Студенты должны строго соблюдать правила внутреннего распорядка и технику безопасности.

Перед каждым лабораторным занятием студент должен изучить соответствующий раздел учебника, конспекта лекций и описание лабораторной работы, ответить на вопросы для самоподготовки (письменно).

При оформлении отчета по лабораторной работе в тетради записывают дату, тему занятия, название лабораторной работы и опытов, краткое описание хода опыта и результаты, полученные при его выполнении, выводы.

При проведении эксперимента необходимо соблюдать следующие правила:

- опыты проводят в чистой посуде;

- нельзя выливать избыток реактива из пробирки обратно в реактивную склянку;

- сухие соли набирают чистым шпателем или ложечкой;

- нельзя путать пробки от разных склянок, пробки кладут на стол внешней поверхностью;

- нельзя уносить реактивы общего пользования на свое рабочее место;

- остатки металлов после опытов собирают в баночку, а не выбрасывают в раковину;

- дорогостоящие, ядовитые реактивы собирают в специально отведенную посуду;

- битую посуду отдают лаборанту, обрывки бумаги, спички и другой мусор выбрасывают в урну.

Правила техники безопасности.

*Выполнять лабораторные работы можно только надев халат.

*Не трогайте, не включайте и не выключайте без разрешения преподавателя рубильники и электрические приборы.

*Не загромождайте свое рабочее место и проходы между столами лишними предметами.

*Нельзя брать вещества руками и пробовать их на вкус. При определении запаха склянку держат на расстоянии и направляют движением руки воздух от отверстия склянки или пробирки к носу.

*Опыты с ядовитыми, сильно пахнущими веществами, с концентрированными кислотами и щелочами проводят в вытяжном шкафу (под тягой).

*При приливании реактивов и при нагревании нельзя наклоняться над отверстием склянки во избежание попадания брызг на лицо и одежду.

*Разбавляя концентрированные кислоты, особенно серную, осторожно вливают кислоту в воду.

*С легковоспламеняющимися жидкостями нельзя работать вблизи нагревательных приборов.

Первая помощь при несчастных случаях.

В лаборатории бывают случаи, требующие неотложной медицинской помощи: порезы рук стеклом, ожоги горячими предметами, кислотами, щелочами. В серьезных случаях необходимо немедленно обратиться к врачу.

Для оказания первой помощи в лаборатории имеется аптечка. Основные правила первой помощи сводятся к следующему:

- при ранении стеклом удалите осколки из раны, смажьте края раны раствором иода и перевяжите бинтом;

- при ожоге реактивом смойте реактив большим количеством воды, затем либо разбавленной уксусной кислотой (при ожоге щелочью), либо раствором соды (при ожоге кислотой), а затем опять водой;

- при ожоге горячей жидкостью или горячим предметом обожженное место обработайте свежеприготовленным слабым раствором марганцовки, смажьте обожженное место вазелином или мазью от ожогов; можно присыпать ожог содой и забинтовать;

- при химических ожогах глаз обильно промойте глаза водой, используя глазную ванночку, затем обратитесь к врачу.

Занятие №1

Тема. Растворы. Объемный анализ. Титрование.

1.Актуальность.Учение о растворах важно для медика, т.к. важнейшие биологические жидкости: кровь, лимфа, слюна и другие, являются растворами; биохимические реакции протекают в растворах, усвоение пищи связано с переходом питательных веществ в растворенное состояние, биожидкости транспортируют питательные вещества, лекарственные препараты к органам и тканям, а также выводят метаболиты.

Свойства растворов зависят от числа и количества компонентов. Важной характеристикой растворов является их концентрация. Для определения концентраций используется метод объемного анализа.

2.Учебные цели: приобретение практических навыков расчета и приготовления растворов заданной концентрации; ознакомление с методикой титриметрического метода анализа.

3. Материалы для самоподготовки к усвоению данной темы.

Вопросы для самоподготовки.

1. Растворы, растворитель, растворенное вещество.

2.Концентрация, способы выражения концентрации.

3.Сущность титриметрического метода анализа, классификация методов анализа.

4.Титр, титрант, стандартизация раствора.

5.Точка эквивалентности, индикаторы, закон эквивалентов.

4. Вид занятия: лабораторное занятие.

5. Продолжительность занятия: 3 часа.

6. Оснащение рабочего места.

6.1. Дидактический материал: справочник физико-химических величин,

6.2. ТСО: калькуляторы.

6.3. Посуда и приборы:

бюретка на 25 мл, пипетка на 10 мл, три конических колбы для титрования.	на группу
6.4. Объекты исследования :
раствор серной кислоты неизвестной концентрации		на группу
6.5. Реактивы:
0,1н. раствор Na2CO3,индикатор-метилоранж		На группу

7. Содержания занятия:

7.1.Типовой тест входного контроля.

1. Молярная концентрация - это

1) масса вещества в 1 л раствора,

2) количество вещества в 1 л раствора,

3) масса вещества в 1 мл раствора,

4) количество вещества в 1кг растворителя.

2.Фактор эквивалентности для Al₂(SO₄)₃

1) 1 2) 1/2 3) 1/3 4) 1/6

3. В основе титриметрического метода анализа лежит закон.

1) Авогадро 2) эквивалентов 3)действия масс 4) Вант-Гоффа

4. В методе нейтрализации используют реакции

1) осаждения 2) комплексообразования

3) окисления-восстановления 4. кислотно-основного взаимодействия

5. Титр измеряется в

1) % 2) моль/л 3) г/мл 4) г/л.

7.2. Узловые вопросы, необходимые для усвоения темы занятия.

1. Растворы, классификация растворов.

2. Способы выражения концентраций.

3. Сущность титриметрического метода анализа, закон эквивалентов, реакции, лежащие в основе, титрант, титрование, индикаторы, точка эквивалентности.

7.3. Самостоятельная работа студентов.

Лабораторная работа.

Определение концентрации H₂SO₄ по 0,1н. раствору соды.

Реакция: H₂SO₄+Na₂CO₃ = Na₂SO₄+H₂O+CO₂.

Бюретку заполнить 0,1н. раствором соды. В коническую колбу с помощью пипетки и резиновой груши перенести 10 мл раствора H₂SO₄ неизвестной концентрации, затем 2 капли метилоранжа. При перемешивании прикапывать из бюретки раствор соды к раствору кислоты до тех пор, пока раствор не станет из розового желтым . Записать объем титранта V(Na₂CO₃). Титрование повторить трижды. Для расчета взять среднее арифметическое из трех опытов.

С_Н(H₂SO₄)=C_H(Na₂CO₃)∙V(Na₂CO₃)/V(H₂SO₄).

Сделайте вывод.

7.4. Контроль усвоения темы занятия.

Типовой тест выходного контроля.

1. Молярная концентрация эквивалента и молярная концентрация одинаковы для:

1) NaOH, Ca(OH)₂; 2) NaOH, NaOH; 3) NaOH, KOH ; 4) KCl, K₂SO₄.

2. Растворимость измеряется в

1) % 2) г/100г растворителя 3) моль/л 4) г/мл

3. Массовая доля NaCl в растворе, содержащем 10г NaCl в 500 мл раствора

(плотность 1,06 г/мл)

1) 1,88 2) 1,78 3) 1,68 4) 2,18

4. Классификация методов титриметрического метода анализа основана на:

1) применении определенного вида индикаторов ,

2) использовании конкретного способа титрования,

3) типах реакций, лежащих в основе определения,

4) применении определенного титранта.

5. Объем 4М HCl, требующийся для нейтрализации 10 г NaOH

1) 62,5 мл; 2) 52,5 мл; 3) 42,5 мл; 4) 32,5 мл.

Типовые задачи.

1. Рассчитать массу вещества, содержащегося в 1 л 0,2 М раствора MgSO₄.

2. Рассчитать массы хлорида натрия и воды, которые надо взять для

приготовления 400 г 0,9% раствора хлорида натрия (физиологический

раствор).

3. Сколько граммов Na₂SO₄∙10H₂O следует растворить в 250г воды для

получения 5%-ного раствора Na₂SO₄?

4. Сколько граммов Na₂CO₃ содержится в 500 мл 0,1н. раствора?

5. Сколько мл 0,1н. раствора H₃PO₄ можно приготовить из 80 мл 0,75н.

раствора H₃PO₄?

6. Вычислить молярность, моляльность и нормальность 40%-го раствора

H₃PO₄ (ρ =1,25 г/мл).

7. Сколько мл 0,1н. раствора щелочи потребуется для осаждения в виде

Fe(OH)₃ всего железа, содержащегося в 250 мл 0,2н. раствора FeCl₃?

8. На нейтрализацию 50 мл 0,5н. раствора кислоты пошло 25 мл раствора

едкого натра. Сколько граммов едкого натра содержит 1 л этого раствора?

9. Образец дигидрата щавелевой кислоты массой 0,700 г растворили в

мерной колбе на 100 мл. На титрование 10,0 мл полученного раствора

затрачено 10,6 мл 0,1 молярного раствора NaOH. Рассчитайте массовую

долю вещества в образце.

10. Для определения общей кислотности желудочного сока 5,0 мл его

оттитровали 0,095 моль/л раствором щелочи в присутствии

фенолфталеина. На реакцию израсходовано 2,8 мл раствора щелочи.

Рассчитайте кислотность анализируемого сока в титриметрических

единицах.

11. На нейтрализацию 40,0 мл раствора щелочи израсходовано 25,0 мл

0,5 моль/л серной кислоты по эквиваленту. Какова молярная

концентрация эквивалента раствора щелочи? Какой объем 0,2 моль/л

раствора щелочи потребовался бы для той же цели?