Учебно-исследовательская работа
Качественные реакции ионов биогенных элементов.
Цель работы: выработать практические навыки и умения проведения качественных реакций ионов биогенных элементов
Оборудование: штативы с пробирками, пипетки
Реактивы: растворы ионов биогенных элементов: Ca2+, Ba2+, Br–, Fe2+, Fe3+, CrO42–, Ag+, Cu2+.
растворы: HCl, NaOH, CH3COOH, H2SO4, дистиллированная вода
N опыта
|
Название опыта
|
Уравнение реакции
|
Условие реакции
|
Наблюдаемый
результат
|
Вывод
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
1
|
Качественная реакция на ион Ca2+
|
CaCl2 + (NH4)2C2O4 = _________¯ + __________
сокращенное ионное уравнение: _______________
__________¯ + HCl = ________ + __________
сокращенное ионное уравнение: _______________
__________¯ + CH3COOH ¹
|
ст.у.
|
Выпадение _________
(цвет)
осадка, который растворим в соляной кислоте и не растворим в уксусной кислоте
|
Характерным ионом для определения наличия ионов Ca2+ в растворе является _____________.
(название)
В результате их взаимодействия образуется осадок – ____________.
(название)
|
2
|
Качественная реакция на ион Ba2+
|
BaCl2 + K2CrO4 = _________¯ + __________
сокращенное ионное уравнение: _______________
|
ст.у
|
Выпадение _________
(цвет)
кристаллического осадка.
|
Характерным ионом для определения наличия ионов Ba2+ в растворе является _____________..
(название)
В результате их взаимодействия образуется осадок – ____________.
(название)
|
3.
|
Качественная реакция на ион Br–
|
KBr + AgNO3 = __________ ¯ + ___________
сокращенное ионное уравнение: _______________
|
ст.у.
|
Выпадение _________
(цвет)
осадка.
|
Характерным ионом для определения наличия ионов Br– в растворе является _____________..
(название)
В результате их взаимодействия образуется осадок – ____________.
(название)
|
4.
|
Качественная реакция на ион Fe2+
|
FeSO4 + K3[Fe(CN)6] = _____________ ¯ + __________
красная
кровяная соль
сокращенное ионное уравнение: _______________
|
ст.у.
кислая среда
|
Выпадение _________
(цвет)
осадка.
|
Характерным реактивом для определения наличия ионов Fe2+ в растворе является комплексное соединение красная кровяная соль. В результате их взаимодействия образуется осадок турнбуллевой сини
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
5.1
|
Качественная реакция на ион Fe3+
|
FeSO4 + K3[Fe(CN)6] = _____________ ¯ + __________
желтая
кровяная соль
сокращенное ионное уравнение: _______________
|
ст.у.
кислая среда
|
Выпадение _________
(цвет)
осадка.
|
Характерным реактивом для определения наличия ионов Fe3+ в растворе является комплексное соединение желтая кровяная соль. В результате их взаимодействия образуется осадок берлинской лазури
|
5.2
|
FeCl3 + KCNS = ___________¯ + ___________
сокращенное ионное уравнение: _______________
|
Выпадение _________
(цвет)
осадка.
|
Характерным ионом для определения наличия ионов Fe3+ в растворе является _____________..
(название)
В результате их взаимодействия образуется осадок – ____________.
(название)
|
6
|
Образование CrO42– и Cr2O72– анионов в разных средах.
|
K2CrO4 + H2SO4 = __________ + ________ + ______
сокращенное ионное уравнение: _______________
K2Cr2O7 + NaOH = ________ + _________ + _______
сокращенное ионное уравнение: _______________
|
ст.у.
|
Образование _________
(цвет)
раствора, который после добавления щелочи переходит в _________
(цвет)
раствор.
|
Хроматы и дихроматы переходят друг в друга в зависимости от среды (кислой или щелочной).
Ионы CrO42– существуют в ________ среде
Ионы Cr2O72– существуют в ________ среде
|
7
|
Качественная реакция на ион Ag+
|
AgNO3 + K2CrO4 = __________ ¯ + ___________
сокращенное ионное уравнение: _______________
|
ст.у.
|
Выпадение _________
(цвет)
осадка.
|
Характерным ионом для определения наличия ионов Ag+ в растворе является _____________..
(название)
В результате их взаимодействия образуется осадок – ____________.
(название)
|
8
|
Качественная реакция на ион Cu2+
|
CuSO4 + K4[Fe(CN)6] = _________ ¯ + ________
желтая
кровяная соль
сокращенное ионное уравнение: _______________
|
ст.у.
кислая среда
|
Выпадение _________
(цвет)
осадка
|
Характерным реактивом для определения наличия ионов Cu2+ в растворе является комплексное соединение желтая кровяная соль. В результате их взаимодействия образуется осадок комплексной соли.
|
Вывод: Я познакомилась с некоторыми общими и характерными качественными реакциями на основные катионы и анионы биогенных элементов, наблюдала их внешние проявления и усвоила суть химических процессов, протекающих при выполнении качественных реакций.
Повторение тем I семестра
ТЕОРИЯ
|
ЗАДАНИЕ
|
1
|
2
|
Меры длины: 1 км = 1000 м
1 м = 10 дм = 100 см
1 дм = 10 см = 100 мм
1 см = 10 мм
Меры веса: 1 т = 1000 кг
1 кг = 1000 г
1 г = 1000 мг
|
Меры объема: 1 м3 = 1000 л
1 дм3 = 1 л
1 см3 = 1 мл
1 л = 1000 мл
Меры площади: 1 м2 = 100 дм2
1 дм2 = 100 см2
1 см2 = 100 мм2
|
Перевод единиц измерения:
1 мл = ___ см3 = _______ л
1 г = ______ кг
1 мг = ______ г
0,05 г = ______ мг
42 мг = _______
0,5 л = ______ мл = ________ см3 = ______ м3
|
Молярная концентрация Сх = nх/V(р-ра) (моль/л) – молярность
Моляльная концентрация bх = nх/m(р-ля) (моль/кг) – моляльность
Массовая доля wх = mх / m(р-ра) (%) – процентная концентрация
Молярная доля cх = nх / n(р-ра) (доля)
Молярная концентрация эквивалента С½х = n½х/V(р-ра) (моль/л) – нормальность
Плотность раствора r = m(р-ра) / V(р-ра) (г/мл = 1000 г/л)
|
Сантимолярный раствор С = ______ моль/л
Миллимолярный раствор С = ______ моль/л
Децимолярный раствор С = _______ моль/л
Пятипроцентный раствор w= ______ %
r = 0,05 г/мл = _________ г/л
|
Осмос – односторонняя диффузия молекул растворителя через полупроницаемую мембрану из раствора с меньшей осмолярностью (осмоляльностью, осмотическим давлением) в раствор с большей осмолярностью (осмоляльностью, осмотическим давлением).
Гипертонические растворы – растворы, в которых осмолярность (осмоляльность, осмотическое давление) больше, чем у другого раствора.
Гипотонические растворы – растворы, в которых осмолярность (осмоляльность, осмотическое давление) меньше, чем у другого раствора.
Изотонические растворы – растворы, в которых осмолярность (осмоляльность, осмотическое давление) такая же, как и у другого раствора.
Изотоничны крови: 0,9% или 0,15 моль/л NaCl, 5% или 0,3 моль/л глюкоза
Плазмолиз – уменьшение клетки в объеме (в гипертоническом растворе)
Лизис(гемолиз) – увеличение клетки в объеме и разрыв (в гипотоническом р-ре)
Изоосмия – клетка в объеме не изменяется (в изотоническом растворе)
Осмотическое давление крови = 780-820 кПа
|
эритроцит
7%-й р-р
глюкозы
Покажите на картинке:
Направление осмоса?
Гипер-, гипо-, изотноческие растворы?
Лизис(гемолиз), плазмолиз, изоосмия?
|
pH = –lg[H+], pОH = –lg[ОH–], рН + рОН = 14
[H+] = 10–рН, [ОH–] = 10–рОН
Нейтральная среда рН = 7, кислая рН < 7, щелочная среда рН > 7
|
Концентрация ионов водорода равна 10–5.
Следовательно: рН = _____, рОН = _______, [ОН–] = _______, среда _________
|
П о протолитической теории Бренстеда и Лоури: кислота – донор протона, основание – акцептор протона
Протолитическая реакция:
|
Напишите протолитическую реакцию:
НСО3– + Н2О =
|
1
|
2
|
Буферные растворы – растворы, состоящие из буферных систем и способные сохранять на постоянном уровне рН при добавлении небольших количеств сильного основания или сильной кислоты или при разбавлении.
Буферные системы крови: гидрокарбонатный буфер H2CO3 / HCO3– (1/20), гидрофосфатный буфер H2РO4– / HРO42– (1/4), белковый (альбуминовый, гемоглобиновый (HHb/Hb–), оксигемоглобиновый (HHbО2/HbО2–).
Зона буферного действия – интервал значений рН буферной системы.
Буферная емкость – мера буферного действия (В, моль/л). Буферная емкость по кислоте больше, чем по щелочи.
|
Для гидрокарбонатного буфера напишите:
Донор протона _____, акцептор протона ___
Связывание ионов Н+: _________________
Связывание ионов ОН–: ________________
Зона буферного действия (рКа = 6,35): _____
рН при соотношении 1/20: _______________
Буферную емкость при добавлении к 2 мл буферного раствора по 1 мл 0,01 молярного раствора HCl или NaOH
Вк = __________________
Вщ = __________________
|
Живые системы – это открытые гетерогенные термодинамические системы. В живых системах самопроизвольно идут процессы, в которых DG < 0.
Энтальпия (энергосодержание системы) DН: меньше 0 – экзотермические
больше 0 – эндотермические
Энтропия (неупорядоченность системы) DS: меньше 0 – уменьшается
больше 0 – увеличивается
Энергия Гиббса (DG = DН – TDS): меньше 0 – экзэргонические
больше 0 – эндэргонические
Закон Гесса и его следствия позволяют рассчитать энтальпию, энтропию и энергию Гиббса реакции, зная исходные вещества и продукты вне зависимости от пути, по которому идет процесс.
|
Для реакции гликолиза рассчитайте энтальпию, энтропию и энергию Гиббса.
|
С6Н12О6(р-р)
|
®
|
2 С3Н6О3(р-р)
|
|
DН
|
–1263,8
|
|
–686
|
кДж/моль
|
S
|
269,5
|
|
222
|
Дж/мольК
|
DG
|
–917
|
|
–539
|
кДж/моль
|
Экзотермическая или эндотермическая?
Степень неупорядоченности или ¯?
Экзэргоническая или эндэргоническая?
Возможен ли самопроизвольный процесс?
Для процесса тепловой денатурации трипсина вычислите температуру (в°С) в состоянии равновесия, если DН = 283 кДж/моль и DS = 288 Дж/моль×К.
|
Ферментативные реакции – реакции с участием биологических катализаторов. Ингибиторы – вещества, замедляющие реакции. Ферментативный катализ эффективен (большие скорости) и специфичен, избирателен (ключ-замок). Ферменты оказывают свое действие в определенном интервале температур (10-45°С), в определенном интервале рН (4-10).
Согласно принципа Ле-Шателье:
при Т равновесие смещается в сторону эндотермической реакции (DH>0, –Q)
при ¯Т равновесие смещается в сторону экзотермической реакции (DH<0, +Q)
при Р равновесие смещается в сторону меньшего моль газов
при ¯Р равновесие смещается в сторону большего моль газов
при С вещества равновесие смещается в сторону его расходования
при ¯С вещества равновесие смещается в сторону его образования
|
Для биохимической реакции:
Изоцитрат3– + 1/2О2(г) + H+ ⇄ α-кетоглутарат2– + H2O(ж) + СO2(г), DН > 0
Определите смещение равновесия:
При увеличении Т _______________
При увеличении Р ________________
При добавлении изотритата _____________
При добавлении a-кетоглутарата _________
При выводе из сферы реакции CО2 _______
При добавлении HCl _________________
|
1
|
2
|
По теории Вернадского:
макроэлементы (> 10–2 % от массы): H, C, N, O, S, P, Cl, Na, K, Mg, Ca (из них SCHOPS – органогены)
микроэлементы (от 10–3 до 10–5 % от массы): Fe, Co, Cu, Mn, I, Zn…
ультрамикроэлементы (от 10–5 до 10–12 % от массы): Au, Hg, U ….
Органогены составляют основу органов и тканей, входят в состав белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот, витаминов, гормонов и т.д.. Н и О образуют универсальный растворитель воду. Р входит в состав фосфолипидов, АТФ, АДФ, нуклеиновых кислот, фосфата кальция. В виде дигидрофосфат и гидрофосфат анионов участвует в тканевом дыхании (фосфорилирование) и образует буферную систему.
Остальные макроэлементы образуют электролитный состав: регулируют осмотическое давление, кислотно-щелочное равновесие, водно-солевой обмен, передачу нервных импульсов и активируют ферментативные процессы.
Основные внутриклеточные ионы: К+ и Mg2+
Основные внеклеточные ионы: Na+ и Ca2+
К+ – ослабляет деятельность сердечной мышцы
Са2 – усиливает деятельность сердечной мышцы
Mg2+ – образует комплексы с АТФ и АДФ, снижает артериальное давление
Ферменты: и комплексообразователь:
аргиназа – Mn
алкогольдегидрогеназа, карбоангидраза – Zn
трипсин – Cr
гемоглобин(2+), каталаза, цитохромы – Fe
тирозиназа, гемоцианин, церулоплазмин – Cu
ксантиноксидаза – Fe и Со
цитохром с, тирозиназа, ксантиноксидаза - оксидоредуктазы
Мо – способствует окислению пуринов в организме
Mn – участвует в сохранении репродуктивной функции, оказывает липотропный эффект, снижает содержание глюкозы
Fe – перенос кислорода, депо – ферритин
Со – витамин В12
Сu – избыток – болезнь Вильсона, недостаток - альбинизм
Zn – участвует в процессах роста, размножения и развития организма, составная часть инсулина
|
Гемоглобин
Комплексообразователь __________
Монодентатный лиганд ____________
Полидентатный лиганд _____________
Координационное число Fe __________
Гем ____________________________
Донорный атом _________________
При соединении с кислородом образуется ___________, при соединении с углекислым газом – ____________. При окислении Fe2+ в Fe3+ образуется ______________.
|
1
|
2
|
В группе сверху вниз растет собственный радиус, подвижность ионов, электропроводность и уменьшается эффективный радиус. Аномально высокая скорость наблюдается у ионов Н+ и ОН–.
Электроды I рода: металлические и газовые
Электроды II рода (сравнения): металл, покрытый труднорастворимой солью и опущен в раствор растворимой соли с общим анионом труднорастворимой соли (хлорсеребряный, каломельный, ртутно-сульфатный)
Электроды III рода (ОВР): инертный металл а растворе, в котором находят ионы окислителя и восстановителя (хингидронный, биологические и др.)
Электроды IV рода(ионселективные) – стеклянный.
Электроды, зависящие от рН: хингидронный, водородный, биологические
Электродный потенциал возникает на границе тв/раствор
Диффузионный потенциал – на границе двух растворов, содержащих разные ионы или разные концентрации одних и тех же ионов.
Мембранный потенциал – на границе двух растворов, разделенных мембраной. Потенциал покоя: мембрана проницаема в основном для ионов калия и внутренняя поверхность мембраны отрицательна, а внешняя – положительна.
Потенциал действия: мембрана более проницаема для ионов натрия, следовательно, внутри – плюс, снаружи – минус. К возбудимым клеткам относятся нервные, мышечные, железистые. К примеру, каждому биению сердца отвечает потенциал действия, создающий ток, который регистрируют с помощью электродов (электрокардиография).
Гальванический элемент – состоит из двух электродов, в нем химическая энергия превращается в электрическую.
Запись гальванического элемента:
электрод с меньшим потенциалом//электрод с большим потенциалом
ЭДС= разности потенциалов окислителя (больший) и восстановителя (меньший)
DGo = -nF ɛ o Kравн = 10nɛ o/0,059 где n – наименьшее общее кратное число электронов в полуреакциях, F – число Фарадея, равное 96500 Кл
Суммарная реакция:
На электроде с большим потенциалом идет реакция восстановления, на электроде с меньшим потенциалом – реакции окисления.
  
n
Еo1 > Еo2
Ox1 + nē ⇄ Red1 1 Еo1
Red2 – nē ⇄ Ox2 1 Еo2
Суммарная реакция:
Ox1 + Red2 = Ox2 + Red1
|
Для биохимической системы:
Липоевая кислота+ 2Н+ + 2ē⇄дигидролипоевая кислота
E0 = –0,29 В
Миоглобин Fe3+ + ē ⇄ миоглобин Fe2+
E0 = +0,04 В
Определите окислитель и восстановитель, напишите суммарную реакцию, рассчитайте ЭДС, энергию Гиббса, константу равновесия.
| |
Скачать 52.65 Kb.