V Лабораторная работа

"СВОЙСТВА БУФЕРНЫХ РАСТВОРОВ".

1. Зависимость рН буферного раствора от соотношения концентраций компонентов и от разведения.

1) Приготовить три ацетатных буферных раствора с различным соотношением концентраций компонентов.

В три одинаковые по диаметру пробирки пипетками отмерить заданные объемы растворов уксусной кислоты и ацетата натрия по схеме:

№№ пробирок	1	2	3
Объем (мл) раствора СН3СООН с концентрацией 0,2 моль/л	1	5	9
Объем (мл) раствора СН3СООNa с концентрацией 0,2 моль/л	9	5	1

Содержимое пробирок перемешать.

2) Каждый из приготовленных буферных растворов развести в 9 раз.

В другие три одинаковые пробирки отобрать по 1 мл каждого из приготовленных на первом этапе буферных раствора и добавить по 8 мл дистиллированной воды. Содержимое пробирок перемешать.

3) Оценить зависимость рН буферного раствора от соотношения концентраций компонентов.

а. В каждую из пробирок первого ряда (до разведения) добавить по 5 капель индикатора метилового красного. Содержимое перемешать.

б. Сопоставить окраску индикатора в каждом из трех растворов и сделать вывод о зависимости рН буферного раствора от соотношения концентраций компонентов.

4) Оценить влияние разведения на рН буферного раствора.

а. В каждую из пробирок второго ряда (после разведения) также добавить по 5 капель индикатора метилового красного. Содержимое перемешать.

б. Сопоставить окраску индикатора в растворах с заданным соотношением концентрации компонентов до и после разведения и сделать вывод о влиянии разведения на рН буферного раствора.

VI. Литература:

1. А.П. Беляева и др. Физическая и коллоидная химия. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008, с. 216-220.

2. К.И.Евстратова, Н.А.Купина, Е.Е.Малахова. Физическая и коллоидная химия. М., 1990, с.114-116, 123-131.

3. Методические рекомендации к формированию практических навыков по физической и коллоидной химии. Курск,1999.

4. М.И.Равич-Щербо, В.В.Новиков. Физическая и коллоидная химия. М., 1975, с.90-100.

5. Ленский А. С. Введение в бионеорганическую и биофизическую химию. М., Высшая школа, 1989г.

6. Зеленин Химия: Учебник для медицинских вузов.- Сп-Б.: Спецлитература, 1997, 163-178с.

7. Лекционный материал.

Тема №10 буферная емкость

I план изучения темы

1. Зона буферного действия - качественная и количественная характеристика. Интервал соотношения концентрацией буферных растворов, определяемых зоной буферного действия.

2. Буферная емкость - качественная и количественная характеристика.

3. Зависимость величины буферной емкости от:

а. Концентрации буферного раствора.

б. Соотношения концентраций компонентов буферного раствора.

в. Природы буфера.

4. Буферные кривые, их анализ.

5. Способы приготовления буферных растворов.

6. Практическое использование буферных растворов.

7. Значение буферных систем для биологии, медицины.

II. ЦЕЛЬ САМОПОДГОТОВКИ:

1. Изучить свойства буферных растворов

2. Научиться решать задачи с использованием уравнения Гендерсена-Гассельбаха и уравнений буферной ёмкости раствора.

3. Научиться моделировать буферные растворы.

4. Понять химические основы механизма коррекции рН жидкостей организма человека буферными растворами.

III. ИСХОДНЫЙ УРОВЕНЬ ЗНАНИЙ, НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ДАННОЙ ТЕМЫ:

1. Свойства растворов сильных и слабых электролитов.

2. Равновесие, состояние равновесия, константа равновесия.

3. рН растворов и методы его вычисления.

4. Способы выражения концентрации растворов.

5. Нахождение логарифмов и антилогарифмов чисел для вычисления рН.

6. Кислотно-основные реакции.

7. Определение рН при помощи индикаторов.

8. Владение техникой титрования.

ИЗМЕРЕНИЕ БУФЕРНОЙ ЕМКОСТИ

Буферная емкость – это способность буферного раствора поддерживать постоянство рН при добавлении небольших количеств кислоты, щелочи или разбавлении.

Буферная емкость зависит от концентрации компонентов буферного раствора – чем больше концентрация буферного раствора, тем выше буферная емкость. Буферная емкость зависит также от соотношения концентраций компонентов буферного раствора. При равном соотношении концентраций компонентов ( или ) буферная емкость максимальна, т.к. добавление к буферу кислоты или щелочи изменяет исходное соотношение концентраций компонентов, но это соотношение наиболее устойчиво, если равно единице. Учитывая, что, например, рН кислого буферного раствора рассчитывают по уравнению:

при ,

Это дает основание заключить, что чем ближе значение рН буферного раствора к рК слабого электролита, входящего в состав буфера, тем ближе отношение к единице и выше буферная емкость.

При приготовлении буферных растворов следует выбирать условия, при которых буферный раствор при заданном значении рН будет иметь максимальную буферную емкость.

Количественно буферную емкость характеризуют числом молярных масс эквивалента сильной кислоты или сильного основания, которое следует добавить к 1 л буферного раствора, чтобы изменить рН на единицу. Измеряется буферная емкость в моль/л или ммоль/л.

,

а – количество вещества эквивалента сильной кислоты или основания, при добавлении которого к 1 л буферного раствора рН изменяется на рН. Буферную емкость можно определить как по кислоте, так и по щелочи.

Последовательность определения буферной емкости по кислоте.

1. Приготовить в колбе 10 мл исследуемого ацетатного буфера, смешав 5 мл раствора СН₃СООН и 5 мл раствора СН₃СООNa с концентрациями 0,2 моль/л. Рассчитать рН этого раствора (рН_о).

2. Приготовить в колбе 10 мл контрольного ацетатного буфера, смешав 9 мл раствора СН₃СООН и 1 мл раствора СН₃СООNa с концентрациями 0,2 моль/л. Рассчитать рН этого раствора (рН₁). рН растворов рассчитывать по уравнению:

,

так как концентрации кислоты и соли, взятые для приготовления буферного раствора равны между собой

3. Добавить в обе колбы по 5 капель индикатора метилоранжа.

4. К исследуемому буферному раствору прибавить из бюретки по каплям раствор НСl с концентрацией 0,1 моль/л до получения окраски, совпадающей с окраской индикатора в контрольном растворе.

5. Отметить объем раствора НСl (V_HCl), добавление которого вызвало изменение рН от рН_о до рН₁

Буферную емкость рассчитать по уравнению:

,

где В – буферная емкость, моль/л; С_HCl – молярная концентрация эквивалента хлороводородной кислоты в растворе, моль/л; V_HCl – объем добавленного раствора хлороводородной кислоты, мл; V_б – объем буферного раствора.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ.

1. Буферная емкость. Качественная и количественная характеристика.

2. От каких факторов и как зависит величина буферной емкости?

3. Каковы принципы приготовления буферного раствора с заданным значением рН и максимальной буферной емкостью.

4. Этапы определения буферной емкости.

5. Непосредственно измеряемая в опыте величина.

6. Уравнение для расчета буферной емкости по кислоте. Единицы измерения буферной емкости.

7. Буферные кривые, их анализ.

8. Практическое значение определения буферной емкости.

9. При каких условиях в буферной системе ёмкость по кислоте совпадает численно с ёмкостью по основанию?

10. Перечислите основные буферные системы организма. Какова доля в % каждой из них в общей сумме буферных оснований?

11. Каков нормальный рН крови человека?

12. Чем обусловлено постоянство рН крови человека?

13. Приведите примеры введения лечебных растворов (каких) при патологических сдвигах кислотно-щелочного равновесия. Продемонстрируйте это уравнениями соответствующих реакций.