Тема: Потенціометрія. Визначення окисно-відновного потенціалу

Актуальність теми: Потенціометричний метод дозволяє визначити концентрацію йонів водню в розчинах і різних біологічних рідинах. Наявність доступних вимірювальних приладів робить цей метод широко використовуваним на практиці. Знання закономірностей виникнення електродних потенціалів, будови електродів, вимірювання рН середовища дає в руки медиків інструмент для діагностики і коректування важливого показника різних рідин внутрішнього середовища організму.

Навчальні цілі:

Знати: суть методу потенціометрії, який дозволяє визначити концентрацію йонів в різних середовищах, будову електродів, принцип вимірювання за допомогою потенціометра.

Вміти: підготувати прилад до роботи, вимірювати рН різних розчинів і біологічних рідин, провести потенціометричне титрування і визначити концентрацію досліджуваного розчину.

Самостійна позааудиторна робота студентів.

1. Механізм виникнення подвійного електричного шару.

2. Електродний потенціал, фактори від яких залежить його значення.

3. Рівняння Нернста для окисно-відновних систем.

4. Стандартні електродні потенціали.

5. Класифікація електродів.

6. Електроди визначення. Скляний електрод, йонселективні електроди.

7. Електроди порівняння. Водневий електрод. Хлорсрібний електрод.

8. Суть потенціометричного методу визначення рН розчинів і біологічних рідин.

9. Потенціометричне титрування. Які електроди при цьому застосовуються?

10. Криві потенціометричного титрування. Визначення точки еквівалентності графічним методом.

11. Застосування методу потенціометрії в медицині.

12. Зубні протези в стоматології. Проблеми гальванозу.

 

Контрольні питання.

1. Електродні потенціали, причини виникнення.

2. Рівняння Нернста.

3. Електроди 1 і 2-го роду.

4. Що таке стандартні електродні потенціали?

5. Будова і принцип дії водневого електроду.

6. Будова і принцип дії електроду порівняння.

7. Будова і принцип дії скляного електроду.

8. Будова і принцип дії мембранного електроду.

9. Як визначають стандартні електродні потенціали?

10. Що таке потенціометричне титрування?

11. Які складові необхідні для визначення рН розчину?

12. Як визначити точку еквівалентності при потенціометричному титруванні?

13. Що таке йонселективний електрод?

14. При потенціометричному титруванні до 20 мл розчину NaOH додавали по 1 мл розчину HCl C_(HCl) = 0,15 моль /л. При цьому рН розчину змінювалось дуже повільно і до досягнення рН 9,7 було витрачено 14 мл розчину HCl. Після цього розчин HCl стали додавати порціями по 0,1 мл і при додаванні 0,4 розчину HCl рН різко змінився до 4,3. Розрахувати молярну концентрацію еквівалентів NaOH.

Самостійна робота на занятті.

Виконати лабораторні роботи:

1. Визначити потенціометричним методом рН розчинів електролітів та біологічних рідин.

2. Порівняти одержані дані з теоретичними значеннями.

3. Визначити концентрацію розчину хлоридної кислоти методом потенціометричного титрування розчином гідроксиду натрію.

Методика виконання роботи

Робота 1 Потенціометричне визначення рН розчинів електролітів та біологічних рідин.

рН- метр включають у електромережу на 15-20 хв. для прогріву. Хлорсрібний і скляний електрод разом із термометром під’єднюють до вимірювального блоку приладу і опускають у досліджуваний розчин. Ручку термокомпенсації ставлять навпроти значення за показом термометра. Натискають на клавішу «рН» і клавішу діапазон вимірювань

«1-14». Відмітивши покази приладу, на їх підставі натискують клавішу, яка відповідає більш вузькому діапазону рН. Записують визначення рН розчинів і біологічних рідин у таблицю:

№ п/п	Досліджуваний розчин	Кд	рН
експериментально	теоретично
	0,1 М НСООН	1,77*10-4
	0,1 М СН3СООН	1,75*10-5
	0,1 М ССІ3СООН	1,4*10-3
	0,1М NH4OH	1,77*10-5
	Шлунковий сік
	Сироватка крові

Використовуючи дані таблиці, обчислити теоретичне значення рН досліджуваних розчинів слабких електролітів. Зробити висновки, порівнюючи числові значення рН одержані експериментально і теоретично.

Після роботи, сполоснувши електроди дистильованою водою, залишити їх в дистильованій воді. Вимкнути прилад.

Робота 2 Визначення концентрації соляної кислоти методом потенціометричного титрування гідроксидом натрію.

В чистий стакан відміряють 20 мл досліджуваного розчину НСІ, вносять в нього магнітик і ставлять на магнітну мішалку. Над посудиною прилаштовують мірну бюретку з 0,1 М розчином NаОН. Занурюють електроди (хлорсрібний і скляний) у досліджуваний розчин, вмикають рН-метр і вимірюють рН розчину до введення титранту і після кожної порції його додавання по 0,5 мл стандартного розчину результати вимірювання заносять у таблицю:

№ п/п	Об’єм титранту, мл	рН

За результатами вимірювань будують графік (криву титрування). На осі абсцис відкладають об’єм титранту (NаОН), а на осі ординат – відповідні значення рН.

Знайшовши за графіком еквівалентну точку і опустивши з неї перпендикуляр на вісь абсцис, установлюють об’єм лугу, який витрачено на титрування певного об’єму досліджуваного розчину кислоти.

Користуючись відомим співвідношенням С_k*V_k=C_л*V_л, визначити концентрацію кислоти і зробити висновок.

Література

1. Клименко А.О., Мельник М.В., Павлюк В.М., Нечитайло Л.Я., Хопта Н.С., Коцаба М.В. Навчально-методичний посібник з фізичної та колоїдної хімії для студентів вищих медичних навчальних закладів. Івано-Франківськ, 2004.
2. Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія, Вінниця, «Нова книга», 2006.

Підготував: доцент кафедри Павлюк В.М.

 

Обговорено і затверджено

на засіданні кафедри

протокол №1 від 28.08.20012р.

 

Зав. кафедрою біологічної та медичної хімії проф. А.М.Ерстенюк

 

Заняття 17

Тема: Поверхневий натяг.

Актуальність теми: Вивчення поверхневих явищ і вплив на них поверхнево активних та інактивних речовин є ключем до розуміння процесів сорбції, поверхневого натягу, хроматографії, які відіграють значну роль в життєдіяльності організмів. Вивчення поверхневого натягу розчинів тканин і біологічних рідин дозволяє визначити поверхневу активність досліджуваних речовин, що допомагає глибшому вивченню механізмів біологічних і фізіологічних процесів, а також в науковому підході в процесі застосування фармакологічних препаратів.

Навчальні цілі:

Знати: основні властивості ПАР і ПіАР, способи визначення поверхневого натягу від концентрації, застосування ПАР в медицині.

Вміти: визначати поверхневий натяг розчинів різної концентрації, розраховувати поверхневу активність за значенням поверхневого натягу.

Самостійна позааудиторна робота студентів.

1. Поверхнева енергія і поверхневий натяг.
2. Поверхнево-активні речовини, їх біологічне значення.
3. Поверхнево неактивні речовини, їх біологічне значення.
4. Ізотерми поверхневого натягу.
5. Поверхнева активність.
6. Правило Дюкло і Траубе, його практичне значення.
7. Поверхневі явища та їх значення в біології та медицині.
8. Сорбційні процеси. Природа сорбентів їх використання в медицині.
9. Кількісна характеристика адсорбції. Рівняння Гіббса.

Контрольні питання.

1. Що таке поверхнева енергія?
2. Що таке поверхневий натяг?
3. Які речовини є поверхнево активні?
4. Які речовини є поверхнево інактивні?
5. Ізотерма поверхневого натягу.
6. Поверхнева активність.
7. Методи визначення поверхневого натягу.
8. Правило Дюкло – Траубе.
9. Правило Шишковського.

10. Що таке адгезія?

11. Що таке когезія?

12. Чому відбувається розтікання краплі на поверхні?

13. Чому відбувається незмочування поверхні?

14. Вирахувати поверхневий натяг водного розчину ПАР, якщо число крапель цього розчину, що витікає із сталагмометра, рівне 68, а число крапель води - 56 (при 293 К) σ(Н₂О) = 72,6^.10^-3 Дж/м².

15. Вирахувати поверхневий натяг аніліну (ρ =1,4 г/см³), якщо вода,що витікає із сталагмометра має 18 крапель, а анілін –42 краплі.(σ (Н₂О) = 72,6^.10^-3 Дж/м^{2 )}

16. Встановити для якої з речовин (С₆Н₁₂О₆, NaCl, C₁₂H₂₅OH, C₁₅H₃₁COOH) при збільшенні їх концентрації у воді, ізотерма поверхневого натягу буде прямою паралельною до осі молярної концентрації.

Самостійна робота на занятті.

Виконати лабораторну роботу:

1. Залежність коефіцієнту поверхневого натягу від концентрації амілового спирту в розчині.

2. Визначення коефіцієнту поверхневої активності спиртів в залежності від довжини вуглеводневого ланцюга.

Методика виконання роботи

Робота 1 Залежність коефіцієнту поверхневого натягу від концентрації амілового спирту в розчині.

Для визначення поверхневого натягу розчинів амілового спирту визначаємо за методом порівняння кількості крапель, що витікає із сталагмометра дистильованої води і відповідного розчину спирту. Кількість крапель (n) пропорційна поверхневому натягу спирту.

σ_Н2О= 72,6*10^-3 Дж/м²

Спочатку визначають кількість крапель дистильованої води, яка витікає із сталагмометра (nH2O). Аналогічно визначають кількість крапель спиртових розчинів 0,1; 0,05; 0,02 моль/л. Одержані дані заносять в таблицю, і розраховують значення поверхневого натягу і будують графік залежності коефіцієнту поверхневого натягу від концентрації спирту.

№ п/п	nH2O	nспирту	σспирту
0,02м	0,0,05м	0,1м	0,02м	0,05м	0,1м
Сер. з-ня.

Робота 2 Визначення коефіцієнту поверхневої активності спиртів в залежності від довжини вуглеводневого ланцюга.

Визначаєм кількість крапель, які витікають із сталагмометра для розчинів пропілового, бутилового, амілового спирту однакової концентрації 0,1 моль/л Розраховують Δσ спирту двох сусідніх гомологів і роблять висновок про відповідність поверхневої активності від їх будови згідно правила Дюкло-Траубе.

	пропіловий спирт	бутиловий спирт	аміловий спирт
n
σ
Δσ

Література

1. Клименко А.О., Мельник М.В., Павлюк В.М., Нечитайло Л.Я., Хопта Н.С., Коцаба М.В. Навчально-методичний посібник з фізичної та колоїдної хімії для студентів вищих медичних навчальних закладів. Івано-Франківськ, 2004.
2. Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія, Вінниця, «Нова книга», 2006.

Підготувала: асистент кафедри Нечитайло Л.Я.

 

Обговорено і затверджено

на засіданні кафедри

протокол №1 від 28.08.20012р.

 

Зав. кафедрою біологічної та медичної хімії проф. А.М.Ерстенюк

 

 

Заняття 18