Сетевая библиотекаСетевая библиотека

Методические указания к лабораторным работам по химии.

Дата публикации: 04.09.2018
Тип: Текстовые документы DOC
Размер: 2.96 Мбайт
Идентификатор документа: -170933401_474577745
Файлы этого типа можно открыть с помощью программы:
Microsoft Word из пакета Microsoft Office
Для скачивания файла Вам необходимо подтвердить, что Вы не робот

Предпросмотр документа

Не то что нужно?


Вернуться к поиску
Содержание документа
Государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Воронежская государственная медицинская академия имени Н.Н. Бурденко
Министерства здравоохранения Российской Федерации






Кафедра химии









Методические указания
к лабораторным работам
по дисциплине
Химия

для студентов 1 курса обучающихся по специальностям:
060201 Стоматология, 060101 Лечебное дело, 060103 Педиатрия




Химии никоим образом научиться невозможно, не видав самой практики и не принимаясь за химические операции
М. В. Ломоносов







Воронеж – 2013
УДК 54 (072)

Рябинина Е.И. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине Химия для студентов 1 курса обучающихся по специальностям: 060201 Стоматология, 060101 Лечебное дело, 060103 Педиатрия / Рябинина Е.И. [и др.] – Воронеж: Изд-во ВГМА, 2013. 26с.

Составители:
К.х.н., доцент Е.И. Рябинина; ассистент Т.Д. Попрыгина; к.х.н., ст. препод. Е.Е. Зотова; зав. кафедрой химии, д.х.н., профессор Н.И. Пономарева; ассистент Н.М. Овечкина; к.б.н., ассистент В.М. Клокова.


В данных методических указаниях, составленных согласно ФГОС по дисциплине Химия по специальностям: 060201 Стоматология, 060101 Лечебное дело, 060103 Педиатрия представлены работы по основным разделам изучаемой дисциплины. Лабораторные работы подобраны и адаптированы для студентов медицинского вуза: они знакомят студентов с методами физико-химического анализа, позволяют приобрести навыки, необходимые для дальнейшего обучения. Во всех работах приведены подробные инструкции по их выполнению, по обработке полученных результатов, а также оговаривается применимость данных методов в медико-биологической практике.


Рецензенты:
Зав. кафедрой биохимии ГБОУ ВПО Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н.Бурденко Министерства здравоохранения Российской Федерации, доктор медицинских наук, профессор Алабовский В.В.

Зав. кафедрой неорганической химии и химической технологии ГБОУ ВПО Воронежский государственный университет инженерных технологий Министерства образования Российской Федерации, доктор химических наук, профессор Нифталиев С.И.


Печатается по решению Центрального методического совета ВГМА им. Н.Н. Бурденко от 21.03.2013 (протокол № 5).





ВГМА, 2013


СОДЕРЖАНИЕ

Общие правила работы в лаборатории
4

ТЕМА 1. РАСТВОРЫ
6

Работа 1. Приготовление рабочего 0,1N раствора HCl
6

Работа 2. Определение нормальности рабочего раствора HCl
по 0,1N раствору NaOH
9

Работа 3. Древовидные образования
10

Работа 4. Рост искусственной клетки Траубе
10

ТЕМА 2. ГЕТЕРОГЕННЫЕ РАВНОВЕСИЯ И ПРОЦЕССЫ
11

Работа 5. Определение хлоридов мочи по Мору
11

ТЕМА 3. КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЯ
12

Работа 6. Определение общей жесткости воды трилонометрическим методом
12

ТЕМА 4. ПРОТОЛИТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ И ПРОЦЕССЫ
13

Работа 7. Приготовление буферных растворов
13

Работа 8. Влияние разбавления на рН буферного раствора
14

Работа 9. Влияние кислоты и щелочи на рН буферного раствора
15

ТЕМА 5. ЭЛЕКТРОХИМИЯ
16

Работа 10. Потенциометрический метод определения рН растворов при помощи стеклянного электрода
16

ТЕМА 6. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. ХРОМАТОГРАФИЯ
18

Работа 11. Разделение минеральных солей на колонках с твердым адсорбентом
18

Работа 12. Радиальная распределительная хроматография
19

ТЕМА 7. ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ
20

Работа 13. Метод замены растворителя
20

Работа 14. Получение золя гидроксида железа (III)
20

Работа 15. Получение золя гексацианоферрата (II) меди
20

Работа 16. Изучение процесса коагуляции коллоидных растворов
21

ТЕМА 8. РАСТВОРЫ ВМС
22

Работа 17. Изучение процесса денатурации белков
22

Работа 18. Изучение процесса высаливания белков
25

ЛИТЕРАТУРА
26


















ОБЩИЕ ПРАВИЛА РАБОТЫ В ЛАБОРАТОРИИ
Для успешного выполнения лабораторных работ каждый работающий в лаборатории обязан содержать свое место в чистоте и порядке; работать в лаборатории можно только в халатах. Приступая к работе, необходимо ознакомиться с устройством приборов и аппаратов, их принципом действия. Знать свойства применяемых веществ и методы безопасной работы с ними. Пользоваться можно только реактивами, имеющими этикетки и стоящими на полке рабочего стола. Если реактива нет, необходимо обратиться к лаборанту. Излишек взятого реактива не возвращать в посуду, из которой он был взят, а перенести в специальную емкость.
Правила техники безопасности
Запрещается пробовать на вкус химические вещества.
Щелочи, кислоты и другие ядовитые вещества необходимо набирать в пипетку при помощи резиновой груши или шприца во избежание химических ожогов полости рта или отравления.
При взвешивании сыпучих веществ применять тарированные часовые стекла; химические вещества нельзя оставлять на весах.
При взбалтывании растворов в колбах или пробирках необходимо закрывать их пробкой.
При нагревании жидкостей пробирку следует держать отверстием в сторону от себя и соседей по работе.
Во избежание ожогов от брызг и выбросов не наклоняться над сосудом, в котором кипит какая-нибудь жидкость.
При переносе сосудов с горячими жидкостями держать их обеими руками: одной поддерживать дно, другой – верхнюю часть; руки от ожога предохраняются полотенцем, которым обертывают сосуд.
При работе с горячими и легковоспламеняющимися веществами (эфиры, спирты, бензин и т.д.) нельзя нагревать их на открытом огне или сетке.
При определении запаха вещества не следует делать глубокого вздоха, а лишь движением руки направлять к себе воздух.
Концентрированную серную кислоту следует приливать в воду тонкой струей при непрерывном перемешивании.
Химические стаканы, колбы из обычного стекла нельзя нагревать на открытом огне без асбестовой сетки. Для нагревания растворов использовать посуду только из термостойкого стекла, имеющего специальную маркировку. Категорически запрещается использовать посуду, имеющую трещины или отбитые края.
Использованную химическую посуду, содержащую кислоты, щелочи и другие едкие вещества, нужно освобождать от остатков и тщательно мыть. Прежде чем слить в раковину, их надо нейтрализовать.
Нельзя оставлять без присмотра работающие установки, включенные электронагревательные приборы, газовые горелки.
При обнаружении дефектов в приборах немедленно сообщать преподавателю, студентам запрещается устранять неисправности.
Если разбит ртутный термометр (о случившемся немедленно сообщить лаборанту), рекомендуется капли ртути собрать амальгамированной пластинкой меди. После удаления капель ртути необходимо залить место ее разлива 20% раствором FeCl3 (или КMnO4).
Во избежание отравлений категорически запрещается принимать пищу в химических лабораториях.
Оказание первой помощи
При термических ожогах осторожно обнажить обожженный участок и закрыть сухой асептической повязкой. Обожженный участок нельзя как-либо очищать и мочить водой, этиловым спиртом, Н2О2.
При химических ожогах промыть обожженное место, не обращая внимания на боль, большим количеством проточной воды (10-15 мин), а в случае кислых реагентов – раствором бикарбоната натрия (2%-ным), или в случае щелочных – разбавленным раствором борной или уксусной кислот (1 – 3%).
При порезах стеклом:
а) промыть рану проточной водой;
б) удалить из раны крупные осколки стекла, а мелкие удалить может только врач;
в) нельзя смазывать рану мазями; перед наложением повязки смазать настойкой йода участок вокруг раны.
При отравлениях химическими веществами немедленно вызвать врача и одновременно приступить к оказанию первой помощи – если яд попал внутрь – вызвать рвоту, дать противоядие, обратиться к врачу.
В лаборатории должна быть аптечка с набором медикаментов.

ПОРЯДОК ОФОРМЛЕНИЯ РАБОТ
В процессе выполнения лабораторной работы студент должен наблюдать за ходом эксперимента, отмечая все его особенности: изменение цвета, тепловые эффекты, показания приборов и т.д. Результаты наблюдений записываются в лабораторный журнал в определенной последовательности:
1) название лабораторной работы, дата выполнения;
2) цель работы;
3) ход работы, начертить рисунок прибора или схему установки с кратким описанием важных узлов;
4) результаты эксперимента должны быть внесены в таблицы;
5) расчетная часть (таблицы, формулы, графики);
6) выводы.
Записи в лабораторном журнале, рисунки приборов, схемы установок производят чернилами. Графики выполняют карандашом на миллиметровой бумаге. Все расчеты необходимо проводить в лабораторном журнале.
Значения символов и коэффициентов, входящих в формулу, должны быть приведены непосредственно под формулой в той последовательности, в какой они приведены в формуле.


ТЕМА 1. РАСТВОРЫ

В этом разделе представлены работы, касающиеся приготовления растворов заданной концентрации и определения их свойств. Данный раздел является достаточно важным для будущих врачей, т.к. все важнейшие биологические системы (цитоплазма, кровь, лимфа, слюна, моча и т.д.) являются водными растворами солей, белков, углеводов, липидов, а также многие лекарственные средства представляют собой растворы. Работы, представленные в данном разделе, позволяют приобрести навыки приготовления растворов и их анализа.

Работа 1. Приготовление рабочего 0,1N раствора HCl

Задача работы: ознакомление с методикой определения плотности растворов и приготовление раствора методом разбавления.
Оборудование, реактивы: набор ареометров, цилиндр на 200 мл, концентрированный раствор HCl, мерная колба на 100 мл (или иного объема на усмотрение преподавателя), мерные пипетки, дистиллированная вода, груша.
Выполнение работы:
Чтобы приготовить приблизительно 0,1N раствор HCl путем разбавления концентрированной кислоты, необходимо знать более или менее точно концентрацию исходного концентрированного раствора соляной кислоты. Ее концентрацию можно узнать путем измерения ее плотности при помощи ареометра. Для этого наливают исследуемый раствор в цилиндр на 200 мл и опускают в него ареометр.


Измеряют ареометром плотность исходного раствора.
По справочной таблице 1.1 находят концентрацию HCl, соответствующую плотности данной соляной кислоты.

Таблица 1.1
Плотность растворов соляной кислоты
Плотность, г/мл
Массовое содержание, %
Плотность, г/мл
Массовое содержание, %

1,003
1
1,088
18

1,008
2
1,098
20

1,018
4
1,108
22

1,028
6
1,118
24

1,038
8
1,129
26

1,048
10
1,139
28

1,057
12
1,149
30

1,067
14
1,174
40


Если в таблице нет цифры, соответствующей найденной плотности, то последнюю вычисляют методом интерполяции по двум ближайшим величинам.
Например, плотность раствора HСl равна 1,032 г/мл.
Берут значения плотности больше и меньше измеренной, и соответствующие им концентрации. Находят разности:
1,028 – 6%
1,038 – 8%

0,01 – 2%
При увеличении плотности на 0,01 процентное содержание соляной кислоты увеличивается на 2%. Найденная плотность меньше наибольшего значения на 1,038 - 1,032 = 0,006. Находят процентное содержание, соответствующее плотности 0,006:
0,01 – 2%
0,006 - Х%
Х = (2 0,006) : 0,01 = 1,2 (%).

Вычитая эту величину из наибольшего значения, получают искомую величину:
8% - 1,2% = 6,8%.

Зная процентное содержание HCl, вычисляют объем концентрированного (исходного) раствора, который необходимо взять для приготовления 0,1N раствора HCl. Объем исходного раствора рассчитывают по формуле:


где
V – объем концентрированного (исходного) раствора HCl, мл;
См – молярная концентрация раствора (См = СN f), моль/л;
Vк – объем мерной колбы, мл;
М – молекулярная масса вещества, г/моль;
ρ - плотность исходного раствора, г/мл;
ω – процентная концентрация исходного раствора, %.
Например, необходимо приготовить 200 мл 0,1N раствора HCl, тогда



Следовательно, для приготовления 200мл 0,1N (См = 0,1N1, т.к. f=1) раствора HCl нужно взять 10,4 мл соляной кислоты плотностью 1,032 г/мл.

Мерной пипеткой с точностью до десятых долей мл отмеривают рассчитанный исходный концентрированный раствор HCl, переносят в мерную колбу нужного объема и доводят до метки дистиллированной водой так, чтобы нижний край мениска касался метки.



Закрывают колбу пробкой и тщательно перемешивают раствор, переворачивая колбу несколько раз. Полученный таким образом раствор является приблизительно 0,1N. Точная нормальность такого раствора устанавливается с помощью титриметрических анализов.
Оформляют работу. Формулируют выводы.



Работа 2. Определение нормальности рабочего раствора HCl
по 0,1N раствору NaOH

Задача работы: ознакомление с методикой титриметрического анализа, т.е. определением концентрации рабочего раствора по титрованному раствору.
Оборудование, реактивы: рабочий раствор HCl, титрованный раствор NaOH, фенолфталеин, коническая колба на 250 мл (или иного объема на усмотрение преподавателя), мерные пипетки, бюретка, груша.
Выполнение работы:
1. Бюретку заполняют исследуемым рабочим раствором HCl. В титровальную колбу отбирают пипеткой 5 мл 0,1N раствора NaOH, добавляют 1-2 капли фенолфталеина и титруют по каплям раствором кислоты до исчезновения малиновой окраски. При титровании содержимое колбы перемешивают вращательными движениями или магнитной мешалкой.

2. По шкале бюретки фиксируют расход раствора HCl (VHCl, мл) пошедший на титрование 5 мл NaOH. Титрование повторяют 2-3 раза, каждое повторное титрование начинают с нулевого отсчета бюретки.
По среднему объему кислоты, пошедшему на титрование щелочи рассчитывают ее нормальность по формуле:



3. Оформляют работу. Формулируют выводы.





Работа 3. Древовидные образования

Задача работы: ознакомление с понятием осмоса и осмотического давления. Изучить сущность явления гемолиза.
Оборудование, реактивы: штатив с пробирками, раствор силикатного клея, Кристаллы солей: железа, меди, марганца, никеля, кобальта и др. (хлориды, бромиды, нитраты).
Выполнение работы:
Ряд пробирок наполняют раствором силикатного клея и опускают в пробирки кристаллики солей. Через некоторое время из кристаллов вырастают древовидные образования.
Дают объяснение наблюдаемому явлению.

Работа 4. Рост искусственной клетки Траубе

Задача работы: получить искусственную полупроницаемую оболочку (пленка коллоида). Изучить сущность процессов плазмолиза, гемолиза и роль гипертонических, гипотонических и изотонических растворов в наблюдаемых явлениях.
Оборудование, реактивы: 0,5н. раствор сульфата меди, кристаллы и 1н., 0,5н., 0,25н., 0,125н. растворы гексацианоферрата (II) калия, пробирки, пипетки.
Выполнение работы: пробирку наполняют 5 мл 0,5н. раствора CuSO4 и осторожно по стенке опускают 1 каплю 1н. K4[Fe(CN)6]. В результате реакции образуется полупроницаемая пленка:
K4[Fe(CN)6] + 2CuSO4 = Cu2[Fe(CN)6] + 2К2SO4.
В воде эта пленка свертывается в капельку, представляющую собой искусственную клетку.
Повторить опыт по той же схеме с 0,5н., 0,25н., 0,125н. растворами K4[Fe(CN)6]. Проследить за изменением размеров и формы клетки.
Если концентрация раствора CuSO4 снаружи меньше, чем концентрация раствора внутри клетки, вода входит внутрь клетки и она быстро увеличивается в объеме, а от ее наружных стенок пойдут вниз струйки более концентрированного раствора CuSO4. Если концентрация раствора CuSO4 снаружи больше, чем концентрация раствора K4[Fe(CN)6] внутри клетки, то вода будет выходить из нее и она сморщится.
Найти изотоническую концентрацию раствора K4[Fe(CN)6], т.е. такую, когда осмотическое давление этого раствора будет равно осмотическому давлению 0,5н. раствора CuSO4.
В пробирку налить 5 мл 0,5н. раствора CuSO4 и опустить несколько кристалликов соли K4[Fe(CN)6]. Так как концентрация раствора внутри клетки очень велика по сравнению с наружным раствором, вода в нее будет поступать очень быстро и образовавшийся на ее поверхности вырост, как парашют, будет поднимать ее на поверхность раствора. Оформляют работу. Формулируют выводы.


ТЕМА 2. ГЕТЕРОГЕННЫЕ РАВНОВЕСИЯ И ПРОЦЕССЫ
В этом разделе представлена работа, в основе которой лежит теория гетерогенных равновесий в растворах электролитов. Методы осаждения, в частности аргентометрия, применяются в клинических лабораториях для количественного определения хлоридов в крови, желудочном соке и моче; в санитарно-гигиенических лабораториях – для анализа воды. Методы осаждения широко применяются также для анализа фармацевтических препаратов.

Работа 5. Определение хлоридов мочи по Мору

Задача работы: ознакомление с определением хлоридов в моче по методу Мора и причинами его ограниченного использования.
Оборудование, реактивы: Бюретка, колбы для титрования, пипетки на 5 мл, стеклянные палочки, 5%-ный раствор хромата калия, титрованный раствор нитрата серебра (1мл = 0,01 г NaCl), исследуемая моча.
Выполнение работы:
В колбу для титрования отмеряют пипеткой 5 мл мочи, прибавляют в качестве индикатора 3-5 капель 5%-ного раствора хромата калия и постепенно титруют из бюретки раствором AgNO3 до бледно-розового осадка.
Для полноты осаждения хлоридов, которые могут захватываться из раствора выпадающим осадком, крупинки творожистого осадка следует растирать стеклянной палочкой.
По шкале бюретки фиксируют количество миллилитров AgNO3 (V), пошедшее на титрование.
Процентное содержание хлористого натрия (ω) вычисляют по формуле:

где 0,01 г NaCl соответствует 1 мл раствора нитрата серебра.
5. Приняв за суточный диурез 1500 мл мочи, вычисляют в ней суточное
количество хлорида натрия (в гр) по формуле:

где
m –суточное количество NaCl (г),
ω – процентное содержание NaCl в моче,
1500 – суточный диурез (мл).



ТЕМА 3. КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЯ
В этом разделе представлена работа, в основе которой лежит метод комплексонометрического титрования, в частности трилонометрия. Данный метод широко применяют в биохимическом и фармацевтическом анализе для количественного определения солей кальция – хлорида кальция, глюконата кальция, лактата кальция, препаратов цинка – оксида цинка и сульфата цинка; сульфата магния и основного нитрата висмута. Комплексонометрия применяется также в санитарно-гигиеническом анализе для определения общей жесткости воды.

Работа 6. Определение общей жесткости воды трилонометрическим методом.

Задача работы: ознакомление с принципом комплексономерического титрования и особенностями метода. Выработать навыки определения общей жесткости воды трилонометрическим методом.
Оборудование, реактивы: бюретка, коническая колба на 250 мл, пипетка на 25 мл, цилиндр на 10 мл, вода водопроводная, аммиачный буфер, индикатор – эрихром черный Т.
Выполнение работы:
В колбу отмеряют из бюретки или пипеткой 25 мл исследуемой водопроводной воды, прибавляют 5 мл аммиачного буфера, измеренного цилиндром, и несколько кристалликов индикатора (эрихрома черного Т) до получения заметной, но не слишком темной, винно-красной окраски. Затем медленно из бюретки титруют смесь раствором трилона Б до перехода окраски в зеленовато-синюю.
2. Общую жесткость воды (Жобщ) рассчитывают по формуле:

,
где
V1 – объем раствора трилона Б, израсходованный на титрование (мл);
СN – нормальность раствора трилона Б (0,05N);
V2 – объем исследуемой воды (мл).
Жесткость вод может колебаться в широких пределах:
до 2 ммоль/л – мягкая вода,
2-10 ммоль/л – средней жесткости,
более 10 ммоль/л – жесткая.
Жесткость вод хозяйственно-питьевых водопроводов не должна превышать 7 ммоль/л.

3. Оформляют работу. Формулируют выводы.


ТЕМА 4. ПРОТОЛИТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ И ПРОЦЕССЫ
В этом разделе представлены работы, касающиеся приготовления буферных растворов с заданным значением рН, концентрации и определения их свойств. Данный раздел является достаточно важным для будущих врачей, т.к. большинство биожидкостей организма являются буферными растворами. Знание химического состава, свойств и механизма действия буферных систем позволяет понять, чем обусловлено постоянство рН внутренней среды организма (изогидрия). В поддержании кислотно-основного состояния организма участвуют несколько буферных систем: бикарбонатная, фосфатная, белковая, гемоглобиновая.

Работа 7. Приготовление буферных растворов

Задача работы: научиться готовить буферные растворы; выяснить, как соотношение концентраций компонентов, составляющих буферный раствор, влияет на его рН.
Оборудование, реактивы: пробирки, 0,1М растворы уксусной кислоты и ацетата натрия, пипетки на 1, 5, 10 мл, универсальный индикатор, цветная шкала рН.
Выполнение работы:
В три одинаковые пробирки налили 0,1М растворы уксусной кислоты и ацетата натрия в объемах, указанных в таблице 2. Точные объемы растворов ацетата натрия и уксусной кислоты отмеривают в пробирку пипетками; содержимое пробирок тщательно перемешивают, закрыв пробирки резиновой пробкой.
Таблица 2
№ пробирки
Состав буерной смеси, мл
рН смеси по цветной таблице
рН смеси вычисленный


0,1М СН3СООН
0,1М СН3СООNa



1
9
1



2
5
5



3
1
9




Прибавляют в каждую пробирку по 3 капли универсального индикатора, по цветной таблице для данного индикатора находят значения рН каждой смеси и записывают в таблицу 2.
Для сравнения рассчитывают рН данных буферных смесей по уравнению Гендерсона-Хассельбаха:

Поскольку имеем ацетатный буфер, а Кдис(СН3СООН) = 1,85*10-5 – табличная величина, то рК(СН3СООН) = - lg Кдис = - lg 1,85*10-5 = 4,76.
По полученным данным построят буферную кривую, откладывая на оси ординат количество мл раствора ацетата натрия, а по оси абсцисс – значения рН. Буферной кривой пользуются для приготовления буферных смесей с требующимся значением рН.


Работа 8. Влияние разбавления на рН буферного раствора

Задача работы: выяснить, как зависит рН буферного раствора от разбавления его водой.
Оборудование, реактивы: пробирки, 0,1М растворы уксусной кислоты и ацетата натрия, пипетки на 1, 5, 10 мл, универсальный индикатор, цветная шкала рН.
Выполнение работы:
В трех пробирках (№1, 2, 3) готовят буферные растворы с тем же соотношением сопряженных компонентов, как и в работе 5. В другие три пробирки (№4, 5, 6) переносят по 2 мл каждой смеси и разбавляют их 6 мл дистиллированной воды. В шесть полученных пробирок прибавляют по 2 капли индикатора метилрота и перемешивают легким постукиванием.
Сравнить между собой цвета в пробирках №1,2,3 и №4,5,6. Сделать вывод: зависит ли рН буферного раствора от соотношения компонентов?
Сравнить между собой цвета в пробирках №1 и 4; №2 и 5; №3 и 6. Сделать вывод: зависит ли рН буферного раствора от разбавления?
Для обоснования полученных результатов, рассчитать рН для шести приготовленных растворов (все расчеты привести). Для расчета используют уравнение Гендерсона- Гассельбаха:



рК(СН3СООН) = 4,76 – табличная величина.


5. Оформляют работу. Формулируют выводы.


Работа 9. Влияние кислоты и щелочи на рН буферного раствора

Задача работы: выяснить, как добавление небольшого количества сильной кислоты или основания влияет на рН буферного раствора.
Оборудование, реактивы: пробирки, 0,1М растворы уксусной кислоты и ацетата натрия, пипетки, универсальный индикатор, цветная шкала рН.
Выполнение работы: В трех пробирках готовят буферный раствор из 5 мл 0,1М раствора уксусной кислоты и 5 мл 0,1М раствора ацетата натрия.
Затем прибавляют в одну пробирку 5 капель 0,1М раствора HCl, в другую – 5 капель 0,1М раствора NaOH, в третью – 5 капель дистиллированной воды и в каждую – по 2 капли индикатора метилрота.
Сравнить между собой цвета в пробирках.
Сделать вывод: зависит ли рН буферного раствора от соотношения компонентов?
Оформляют работу.















ТЕМА 5. ЭЛЕКТРОХИМИЯ
В этом разделе представлена работа, в которой используется электрохимический метод анализа растворов электролитов – потенциометрия. Одной из ее разновидностей является рН – метрия, в которой определяют рН растворов – одной из самых важных характеристик сред организма и жидких лекарственных средств.

Работа 10. Потенциометрический метод определения рН растворов при помощи стеклянного электрода

Задача работы: изучение степени обратимости ионных реакций, определяющих потенциал мембранного стеклянного электрода, нахождение кислотности контрольного раствора.
Оборудование, материалы, реактивы: стеклянный электрод с Н+ - функцией, хлорсеребряный электрод сравнения, термометр на 50 ˚С, набор стандартных растворов для рН-метрии (или 0,05 М раствор HCl), раствор Вейбеля (или другой контрольный раствор с рНх), хромовая смесь, мерная посуда.
Выполнение работы:
Подготавливают к работе стеклянный электрод. Для этого выдерживают его несколько минут в хромовой смеси, промывают дистиллированной водой и высушивают фильтровальной бумагой.
Составляют гальваническую цепь для измерения потенциала стеклянного электрода. В стаканчик емкостью 50 – 100 мл вводят стеклянный электрод и внешний хлоридсеребряный электрод сравнения. Выводы от электродов подключают к вольтметру (рН – метру, который работает в режиме измерения напряжения).
Заполняют стакан раствором (20 – 30 мл) с известным значением рН (обычно это буферный раствор для рН – метрии). Измеряют температуру. Производят измерение потенциала стеклянного электрода (дожидаясь стационарного значения). По окончании измерения, отставляют стаканчик с измеряемым раствором и подставляют стаканчик с дистиллированной водой. Это делается для того, чтобы промыть электрод от предыдущего раствора, а также, чтобы стеклянный электрод не пересыхал. Сливают буферный раствор в ту посуду, где он хранится в лаборатории. Перед тем как подставить стаканчик с новым раствором, электрод высушивают фильтровальной бумагой, чтобы не произошло разбавления, а следовательно изменения концентрации ионов водорода. Проделывают то же самое с серией растворов с известными значениями кислотности. Пока меняют буферный раствор, стеклянный электрод постоянно должен находиться в дистиллированной воде. Результаты измерений заносят в таблицу 4.
Таблица 4
рНа






Ест, В






При отсутствии стандартных растворов для рН – метрии готовят из 0,05 М (или 0,1М) раствора HCl последовательным разбавлением серию растворов с концентрацией 0,02; 0,01; 0,005; 0,002 и 0,001 М. Растворы готовят в мерных колбах на 100 или 50 мл. Расчет объема исходного раствора Vисх с концентрацией Сисх (0,05М или 0,1 М раствор HCl), который необходим для приготовления растворов с заданной концентрацией Снеоб (необходимой) ведут по формуле: , где Vколбы – объем мерной колбы, в которой готовят раствор. Кислотность этих растворов рассчитывают по формуле: рНа = - lg (((HCl) · CHCl), где СHCl – молярная концентрация, а ((HCl) – молярный средний коэффициент активности соляной кислоты, приведенный в таблице 5.
Таблица 5
СНСl, М
0,001
0,002
0,005
0,01
0,02
0,05
0,1

(((НСl)
0,965
0,953
0,926
0,904
0,874
0,830
0,695


Растворы соляной кислоты обратно в посуду не сливают.
Строят зависимость Ест от рНа. Проверяют ее линейность, находят наклон линейного участка dЕст / d(рНа) = ∆Ест / ∆ (рНа). Сопоставляют полученное значение с теоретическим, равным 2,3RT/F или 0,059 В при 298 К.
Заливают в стаканчик желудочный сок (или другой раствор с неизвестным рНх). Измеряют потенциал стеклянного электрода, определяют по графику кислотность данного раствора, сравнивают с нормой.
Анализируют результаты, формулируют выводы, оформляют работу.




ТЕМА 6. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. ХРОМАТОГРАФИЯ
В этом разделе представлены работы, по изучению поверхностных явлений, т.к. большинство процессов, как производственных, так и происходящих в живой природе и человеческом организме, являются гетерогенными и начинаются как поверхностные процессы.

Работа 11. Разделение минеральных солей на колонках с твердым адсорбентом

Задача работы: познакомиться с принципом адсорбционной хроматографии.
Оборудование, материалы, реактивы: адсорбционная колонка с Al2O3, разделяемая смесь веществ (FeCl2, CuCl2, CoCl2), элюент - K3[Fe(CN)6].
Выполнение работы:
Смесь хлоридов железа, меди и кобальта в объеме 2-3 мл наливают небольшими порциями в колонку, наполненную оксидом алюминия.
После того как весь раствор пройдет через колонку, проявляют хроматограмму минеральных солей, адсорбированных на оксиде алюминия. Для этого через колонку пропускают разбавленный раствор гексацианоферрата (III) калия K3[Fe(CN)6].
Многозарядные ионы вступают в химическое взаимодействие с K3[Fe(CN)6] с образованием различно окрашенных соединений: слой, содержащий Fe2+, окрашивается в интенсивно синий цвет (турнбулева синь), слой, содержащий Cu2+ - в коричневый, а слой, содержащий Co2+ - в зеленый.



3. Зарисовать хроматограмму.
4. Сделать вывод об адсорбционной способности ионов, в зависимости от расположения на хроматограмме.

Работа 12. Радиальная распределительная хроматография

Задача работы: познакомиться с принципом радиальной распределительной хроматографии.
Оборудование, материалы, реактивы: диск хроматографической бумаги, разделяемая смесь веществ: FeCl3, CuSO4, элюент – 1% раствор K4[Fe(CN)6], дистиллированная вода, чашки Петри, вата, ножницы.
Выполнение работы:
На диске хроматографической бумаги (1) от края до центра вырезают узкий (шириной 1-2 мм) сектор и отгибают его вниз (2) (рис. ).
Место сгиба (линию старта) отмечают простым карандашом и на нее наносят смесь из 2%-ных растворов хлорного железа и медного купороса.




Берут две одинаковые половинки чашек Петри. В одну из них наливают на 1/3 дистиллированную воду и помещают на нее диск фильтровальной бумаги так, чтобы фитилек был погружен в воду. Все накрывают второй половинкой чашки.
Через 10-15 минут, когда вода смочит почти весь бумажный кружок, его вынимают из чашки и обрабатывают ваткой, смоченной 1%-ным раствором желтой кровяной соли K4[Fe(CN)6]. При этом железо выпадает в осадок в виде берлинской лазури, а медь образует нерастворимый комплекс гексацианоферрата (II) меди.
Зарисовать хроматограмму.
Рассчитать коэффициенты распределения разделяемых веществ по формуле:

где Rf – коэффициент распределения, т.е. отношение расстояния, пройденного растворенным веществом (h1), к расстоянию, пройденному растворителем (h).
Сделать вывод об адсорбционной способности ионов, в зависимости от расположения на хроматограмме и величины коэффициента распределения.



ТЕМА 7. ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ
В этом разделе представлены работы по получению и изучению свойств дисперсных систем, которые знакомят с классическими методами определения некоторых характеристик таких систем и могут быть полезны будущим медикам.

Работа 13. Метод замены растворителя

Задача работы: познакомиться с конденсационным методом получения дисперсных систем – методом замены растворителя.
Оборудование, материалы, реактивы: спиртовой раствор серы (канифоли, мастики), дистиллированная вода, пробирка.
Выполнение работы:
К 2-3 мл дистиллированной воды приливают при энергичном встряхивании 3-5 капель спиртового раствора серы (канифоли, мастики).
Отметить образование молочно-белого опалесцирующего золя.
Объяснить наблюдаемое явление. Сформулировать вывод.

Работа 14. Получение золя гидроксида железа (III)

Задача работы: познакомиться с конденсационным методом получения дисперсных систем – реакцией гидролиза.
Оборудование, материалы, реактивы: 2%-ный раствор FeCl3, дистиллированная вода, пипетки, спиртовка, держатель, пробирки.
Выполнение работы:
В пробирку наливают 1 мл 2%-ного раствора хлорида железа (III) и 10 мл дистиллированной воды, взбалтывают смесь.
Отливают 1-2 мл приготовленного раствора и оставляют для контроля.
Оставшиеся 4-5 мл смеси нагревают до кипения.
Отметить изменение окраски раствора в сравнении с контрольной пробой. Объяснить наблюдаемое явление.
Написать схему мицеллы золя гидроксида железа (III).

Работа 15. Получение золя гексацианоферрата (II) меди

Задача работы: познакомиться с конденсационным методом получения дисперсных систем – реакцией двойного обмена.
Оборудование, материалы, реактивы: 0,01%-ный раствор K4[Fe(CN)6], 1%-ный раствор CuSO4, пипетка на 10 мл, пробирки.
Выполнение работы:
К 10 мл 0,01%-ного раствора желтой кровяной соли K4[Fe(CN)6] прибавляют 2-3 капли раствора сульфата меди (II). Получается коричнево-красный золь гексацианоферрата (II) меди.
Изобразить схему мицеллы золя гексацианоферрата (II) меди.

Работа 16. Изучение процесса коагуляции коллоидных растворов

Задача работы: получение коллоидного раствора гидроксида железа, изучение его электролитической коагуляции.
Оборудование, материалы: термостойкая коническая колба (или химический стакан) на 200 - 250 мл, стеклянная палочка, три колбы для титрования на 100 мл, пипетка на 10 мл, мерный цилиндр, бюретка для титрования, химические стаканы на 50 или 100 мл. Растворы: FeCl3 (0,3 М); NaCl (2 М); Na2S04 (10-2 M), фильтровальная бумага.
Выполнение работы:
Отмеряют мерным цилиндром 100 мл дистиллированной воды.
Заливают отмеренную воду в термостойкую колбу (химический стакан) на 200 – 250 мл, ставят на холодную плитку, включают плитку и доводят воду до кипения.
Отбирают пипеткой 10 мл раствора FeCl3 (0,3 М) и постепенно, небольшими порциями, вводят его в кипящую воду при энергичном помешивании. Кипячение ведут не менее 1 минуты. Охлаждают полученный коллоидный раствор гидроксида железа. Составляют коллоидно-химическую формулу мицеллы.
В колбы для титрования вводят по 10 мл коллоидного раствора гидроксида железа. Поочередно титруют их, приливая к золю из бюретки растворы Na2S04 и NaCl соответственно. Титрование ведут до начала коагуляции, фиксируемой по возникновению мути. Фиксируют объем V электролитов, пошедших на титрование. Опыт с каждым из электролитов дублируют 2-3 раза. Рассчитывают среднее значение объемов Vср каждого из электролитов.
Приводят в порядок рабочее место.
Рассчитывают пороги коагуляции всех трех электролитов по уравнению:

где Сэл и Vэл – соответственно наименьшая концентрация и объём электролита, вызывающие коагуляцию, Vзоль – объём золя, взятый для определения.
Выражают соотношение порогов коагуляции исследованных электролитов в виде отношения, принимая наименьший порог за единицу.
Определяют знак заряда частиц исследованного золя гидроксида железа.
Делают заключение о соответствии или несоответствии данного случая коагуляции правилу Шульце-Гарди.
Анализируют результаты, формулируют выводы, оформляют работу.


ТЕМА 8. РАСТВОРЫ ВМС
В этом разделе представлены работы по изучению свойств растворов ВМС, в частности белков. Рассмотрены общие и клинические реакции осаждения и высаливания белков.

Работа 17. Изучение процесса денатурации белка

Задача работы: изучить пути денатурации белка и выработать навыки проведения реакций осаждения белка, в том числе клинических.
Оборудование, материалы: яичный белок, 5%-ный раствор ацетата свинца, насыщенный раствор сульфата меди, 20%-ный раствор сульфосалициловой кислоты, концентрированная азотная кислота, пипетки, пробирки, спиртовка.
Выполнение работы:
а) Осаждение белка ацетатом свинца. В пробирку наливают 10 капель яичного белка и прибавляют 4 капли 5%-ного раствора (CH3COO)2Pb. Образуется нерастворимый в воде осадок (при добавлении избытка ацетата свинца осадок легко растворяется).

б) Осаждение белка сульфатом меди. В пробирку наливают 1 мл раствора белка и прибавляют по каплям 2%-ный раствор сульфата меди. Выпадает осадок белка.

Аминокислоты и белков способны связывать ионы тяжелых металлов, поэтому используется в медицинской практике как противоядия при отравлении солями ртути, меди, свинца и др.

в) Осаждение белка нагреванием. В 5 пробирок наливают по 5 капель 1%-ного раствора яичного белка.
1. В первой пробирке нейтральный раствор белка нагревают до кипения. Жидкость мутнеет, происходит укрупнение частиц, но мицеллы белка несут заряд и удерживаются во взвешенном состоянии.
2. Во второй пробирке раствор белка нагревают до кипения и прибавляют 1 каплю 1%-ного раствора уксусной кислоты. Частицы белка теряют заряд, выпадает хлопьевидный осадок денатурированного белка.
3. В третью пробирку добавляют 5-10 капель 1%-ного раствора уксусной кислоты для получения сильнокислой реакции среды. Белковые молекулы перезаряжаются, приобретают положительный заряд, это повышает их устойчивость и при кипячении осадка не образуется.
4. В четвертую пробирку добавляют 2 капли 10%-ного раствора едкого натра, создавая щелочную среду. При кипячении жидкости осадка не образуется, поскольку в щелочной среде заряд белка увеличивается.
5. В пятую пробирку приливают 5 капель 1%-ного раствора уксусной кислоты и 2 капли насыщенного раствора хлорида натрия и нагревают. Выпадает хлопьевидный осадок, так как частицы белка теряют заряд вследствие взаимодействия белка с разноименно заряженными ионами хлорида натрия. Проба используется в клинике для обнаружения белка.

г) Осаждение белка сульфосалициловой кислотой. В пробирку с 5 каплями раствора белка добавляют 2 капли 20%-ного раствора сульфосалициловой кислоты. Выпадает осадок белка. Объяснить наблюдаемое явление. Сульфосалициловая кислота обладает высокой чувствительностью по отношению к белку (чувствительность реакции 1:50000).
Используется для обнаружения малых количеств белка в различных биологических жидкостях (моче, экссудатах и пр.)


д) Осаждение белка концентрированной азотной кислотой (проба Геллера). В пробирку наливают 1 мл концентрированной азотной кислоты и осторожно по стенке, слегка наклонив пробирку, приливают равный объем раствора белка так, чтобы жидкости не смешивались. На границе двух жидкостей образуется осадок в виде белого кольца. При встряхивании и добавлении избытка азотной кислоты осадок не растворяется, постепенно окрашиваясь в желтый цвет. Объяснить наблюдаемое явление. Реакция Геллера используется при клинических исследованиях мочи на белок.





Работа 18. Изучение процесса высаливания белка

Задача работы: изучить особенности процесса высаливания белка.
Оборудование, материалы: яичный белок, насыщенный раствор сульфата аммония, спирт, 10%-й раствор щелочи, 1%-й раствор сульфата меди, фильтры, пипетки, пробирки.
Выполнение работы:
а) Осаждение белков сульфатом аммония.
К 15 каплям раствора белка добавляют 15 капель насыщенного раствора сульфата аммония и перемешивают. Получается полунасыщенный раствор сульфата аммония, в котором выпадает осадок глобулинов (небольшое количество белых хлопьев).
Через 5 минут отфильтровывают содержимое пробирки. В фильтрате остаются альбумины.
К фильтрату добавляют тонкоизмельченный порошок сульфата аммония до полного насыщения, т.е. до тех пор, пока новая порция порошка останется нерастворенной. Выпадает осадок яичного альбумина.
Альбумин отфильтровывают.
Проверяют фильтрат на отсутствие белка с помощью биуретовой реакции: к 1 мл исследуемого фильтрата приливают 1 мл 10% раствора гидроксида натрия и 3-5 капель 1% раствора сульфата меди и перемешивают. Фиолетовое окрашивание должно отсутствовать. Содержимое пробирки при наличии белка приобретает фиолетовый цвет в результате образования комплексного соединения.

O O O O
NH2-CH- C- NH-CH -C- NH-CH -C- NH-CH -C- NH - - - - CH-СООН
| | | | | + Cu(OH)2
R1 R2 R3 R4 Rn

Cu
O O OH O
NH2-CH- C= N -CH –C= N -CH –C= N -CH -C- NH - - - - CH-СООН
| | | | |
R1 R2 R3 R4 Rn







ЛИТЕРАТУРА

Бабков А.В., Попков В.А., Пузаков С.А. и др. Практикум по общей химии, биофизической химии, химии биогенных элементов. - М.: Высшая школа, 2006. - 239 с.
Жолнин А. В. Общая химия: учеб. / А. В. Жолнин; под ред. В.А.Попкова, А.В.Жолнина. - М. : ГЭОТАР- Медиа, 2012. - 400 с.
Слесарев В.И. Химия: Основа химии живого : Учебник для вузов. – 2-е изд., испр. и доп. – СПб: Химиздат, 2011. – 784 с.: ил.
Попков В.А., Пузаков С.А. Общая химия : Учебник. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2007. – 976 с.: ил.
Ершов Ю.А., Попков В.А., Берлянд А.С. и др. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов : Учебн. для мед. спец. вузов – 8- е изд., - М: Высш.шк., 2010 г. – 560 с.











HYPER13PAGE HYPER15


2





Fe3+



Cu2+



Fe2+


Co2+





Cu2+