Ппак. Не посвящается никому. Ибо нефиг. Предисловие
 Скачать 0.55 Mb.
|
|
Не посвящается никому. Ибо нефиг. Предисловие. Будучи огорчен качеством преподавания химии в РНИИМУ, и тем более, способом последующего контроля качества образования – тестами, я решил оказать посильную помощь студентам в сдаче оных. Пособие представляет собой краткую, насколько возможно, инструкцию, как минимально загрузив голову таки сдать этот окаянный тест. Я исследовал большое их количество, обобщил результаты. На каждый вид вопросов я постарался дать ответ, в меру научный, чтобы все-таки не слишком уйти от своих химических корней, но и достаточно ясный, чтобы он мог быть воспринят среднестатистическим студентом. Теперь я представляю свой труд для использования широкой общественностью, надеюсь, моё творение сможет послужить к чьей-нибудь пользе. Тема несложная. Как и впредыдущих темах, основная часть решается несложно, только задачи могут вызвать затруднения. Тема явно имеет отношение к физиологии. Потенциал действия, потенциал покоя — всё это должно быть довольно интересно. К сожалению, авторы не сильны в физиологии, поэтому оценить высоту мы не можем. Конечно, многим хотелось бы иметь готовые ответы и не париться. Думаю, что за годы работы eois общественность накопила некоторый объем ответов, он постепенно совершенствуется, доля верных ответов растет, уже в 2016 она была больше 70%. Правда, обновление вопросов в 2017 добавило веселья. Однако, в отношении химии мне это кажется неудачным путем. Объясню, почему я так считаю. Во-первых, вопросов большое количество, и они, как назло, очень похожи. Это делает трудным списывание с правильных ответов, и, одновременно, делает тесты уязвимыми к методичкам вот такого плана, с разбором вопросов на группы и злой иронией по этому поводу. Во-вторых, некоторые персонажи, как Карина, например, почему-то борются со списыванием, что делает этот процесс не самым простым трюком. А глядя на всё это глобально, по-моему, все же лучше что-то понимать и мыслить, чем списывать. Заранее благодарен за адекватные комментарии, дополнения и исправления к тексту. Текст создан исключительно из гуманных соображений и распространяется безвозмездно. Удачи, ни пуха, ни пера, дорогие любители химии. Алексей «Леша-химик» Федоров, Катя и Лина 29.09.2017. Тема 5. Потенциалы. Введение: Средней сложности тема. Для работы понадобится вспомнить кое-что из школьных запасов. Степень окисления (С.О.) — условный заряд атома в соединении. Степень окисления вычисляется из условия, что Н всегда +1, О всегда -2, кучу атомов можно найти в таблице растворимости, остальные вычисляются так, чтобы в сумме получался ноль. Например, в серной кислоте H 2 SO 4 водород 2 по +1 = +2, кислород 4 по -2 = -8. Сера должна вместе с ними давать ноль, S + 2 – 8 = 0, значит сера +6. И так далее. Окислительно-восстановительная реакция (ОВР) — процесс с изменением степени окисления. В реакции всегда меняются два атома. Атом, который понижает СО — окислитель. Атом, который повышает — восстановитель. То есть: А +2 + В +3 = А +1 + В +4 В приведенном примере А было +2, стало +1 (понизило) — окислитель, а В было +3, стало +4 (повысило) — восстановитель. В приведенном примере А +2 называется окислителем и понижает степень окисления, В +3 называется восстановителем и повышает степень окисления, А +1 называется восстановленный продукт, А рили понизил ст. окисления, В +4 называется окисленный продукт, рили повысил степень окисления. Понимать это не обязательно, но это невероятно облегчает воспиятие этой темы. Потенциал-это величина, характеризующая склонность вещества быть окислителем. Потенциал измеряется в вольтах. У марганцовки потенциал 1,510 вольта — это значит, что марганцовка это сильный окислитель, у хлора потенциал 1,360 — тоже сильный окислитель, но слабее марганцовки, а у железа потенциал -0,440, это значит, что железо больше склонно быть восстановителем. Это секретная информация взята со страницы 91 САРСОВСКОЙ методички. Если определение «потенциал» непонятно, расстраиваться не нужно, можно просто забить, тест сдаётся и без него. Типичные вопросы: 1. Потенциал и рН (кислотность). Пример: … Как с этим бороться: Элементарно. Если в реакции есть Н + или ОН - , то её потенциал зависит от рН (от кислотности). Если не входит — не зависит. В примере верно С. 2. Потенциал и концентрации (кислотность). (и Пример: … Как с этим бороться: Заурядно. Если предлагают увеличить концентрацию исходного вещества (в первом скрине это Н 2 О 2 или Н + ), то потенциал увеличивается. Если увеличить концентрацию продукта, потенциал уменьшится. Внимание! Иногда может попадаться уменьшение концентраций, оно даёт обратный эффект. Короче говоря, ↑концентрации исходных веществ , то потенциал ↑ ↑концентрации продуктов, то потенциал ↓ Иногда предлагают вместо концентраций рассмотреть влияние кислотности (второй скрин). В общем-то, кислотность является одной из концентраций, поэтому мы обобщили. Потенциал может зависеть или не зависеть от кислотности (от рН). Это определяется см. первый вопрос . Если в реакции есть H + или ОН - , то потенциал зависит от кислотности (от pH), При ↑ кислотность (или уменьшении рН) — потенциал ↑, при понижении кислотности эффект, разумеется, обратный. 3. Частицы и свойства. Пример: … Как с этим бороться: Если вы хорошо помните школьную программу, то окислители — это атомы в высшей степени окисления , восстановители — атомы в высшей низшей степени окисления. И окислители, и восстановители — атомы в промежуточной степени окисления. Однако поскольку школьную программу помнят далеко не все, приведем разделение встреченных нами частиц по свойствам. Высшая степень окисления равна номеру группу (для элементов главных групп) , низшая степень окисления равна номер группы минус 8. Только окислители Только восстановители И то, и то MnO 4 - , SO 4 2- , CrO 4 2 – , Cr 2 O 7 2 – , Ag + , Co 2+ , F 2 , NO 3 – , Sn 4+ , НАД + , НАДФ + , ФАД, S 2- , Cl – , I – , , Ag, Ni, Cr, Hg, Fe , ( любые металлы в 0) НАДН, НАДФН, ФАДН 2 Cl 2 , Br 2 , Cr 3+ , Fe 2+ , S, SO 3 2- , BrO 3 – (но это не точно), Sn 2+ , Cu + Скорее всего, тут понятного мало. Ну, ладно. НАД + , НАДФ + , ФАД – окислители от биохимии. Пока мало понятно, что это такое, но скоро прояснится. НАДН, НАДФН, ФАДН 2 — восстановители от биохимии. 4. Системы окислители и восстановители. Пример: … Как с этим бороться: Это решается очень легко! Сравниваем потенциал данный с потенциалами в вариантах, если данный потенциал больше, то данная система — окислитель, если меньше, то данная система – восстановитель. Сравниваем данный потенциал (+0,54) с первым (-0,12). Он больше (ну охренеть правда?). Значит данная система является окислителем, что и требовалось доказать. ОТВЕТ: А. 5. Участники реакции, соотнесение. Пример: Жопа… Как с этим бороться: Это решается довольно сложно. Требуется использование школьных знаний. Определяем изменение степень окисления, вещество у которого уменьшается степень окисления – окислитель, у которого увеличивается – восстановитель. Окисленный продукт – это вещество с повышенной степенью окисления (образуется из восстановителя), восстановленный продукт – вещество с пониженной степенью окисления (образуется из окислителя). Короче говоря, Окислитель с.о.больше → Восстановленный продукт с.о. меньше Восстановитель с.о.меньше → Окисленный продукт с.о. больше с.о. – степень окисления. ОТВЕТ: H 2 O 2 –окислитель (O -1 ) KI – восстановитель (I -1 ) I 2 – окисленный продукт (Cl 0 ) O – восстановленный продукт (O -2 ) Если начнут предлагать биохимию, стоит иметь в виду, что НАД, НАДФ и ФАД – окислители, НАДН, НАДФН, ФАДН2 — восстановители, если все они даны как исходные вещества. 6. Уравнения Нернста. Пример: … Как с этим бороться: Уравнение Нернста в исходном варианте выглядит так: 𝐸 = 𝐸 0 + 0,06 𝑍 𝑙𝑔 концентрации исходных коэфициенты от реакции концентрации продуктов коэфициенты от реакции E – это потенциал Е 0 – стандартный потенциал Z – количество электронов. Важно понять, как это работает! Дальше будут задачи с этой формулой. Этот вопрос лучше решать ручкой на бумажке, а не в уме. Подставляем концентрации из реакции в формулу. Получается 𝐸 = 𝐸 0 + 0,06 2 𝑙𝑔 𝐶(хинона) 1 ∗ 𝐶(𝐻 + ) 2 𝐶(гидрохинона) 1 Вместо Z подставили «2», потому что в уравнение 2 электрона, умножили на (концентрацию хинона в первой степени * концентрацию водорода во второй степени). Заметим, что у твёрдых веществ, как и в прошлой теме, концентраций нет. Где-то там был I 2(тв) . Вместо таких подставлять 1. У твердых веществ концентрации не может быть. Так как хинон и гидрохинон равны, то они сокращаются нахуй. Из-за странного математического бага степень 2 и количество электронов 2 тоже сокращаются. Внимание! Это такое странное свойство логарифма. Если степень 3, а в Z=2, то они, конечно, не сокращаются. В итоге от формулы остается: 𝐸 = 𝐸 0 + 0,06𝑙𝑔𝐶(𝐻 + ) ОТВЕТ: D 7. Расчёт потенциала по Нернсту. Пример: … Как с этим бороться: Потенциал рассчитывается по формуле предыдущей. RТ/F=0,06 – об этом не надо беспокоится, не учитываем. Это то самое 0,06, которое и так уже в формуле. 1) Берем Нернста в общем виде 𝐸 = 𝐸 0 + 0,06 𝑍 𝑙𝑔 концентрации исходных коэфициенты от реакции концентрации продуктов коэфициенты от реакции 2) Вставляем концентрации как в реакции, в виде букв 𝐸 = 𝐸 0 + 0,06 2 𝑙𝑔 𝐶(𝐶𝐻3𝐶𝑂𝐻) 1 ∗ 𝐶(𝐻 + ) 2 𝐶(𝐶𝐻3𝐶𝐻2𝑂𝐻) 1 Заметим, что с(Н+) = 10 -рН , то есть если рН=3, то с(Н) = 10 -3 =0,001, например. Внимательно, степени не проебите! Авторы этого пособия проверили на себе, при практической реализации данных расчётов степени теряются легко и неприждённо, а потом следуют вопросы, почему у меня не максимум. 3) Подставляем цифры из дано (не потеряйте степени, тут тоже): 𝐸 = 𝐸 0 + 0,06 2 𝑙𝑔 0,3 1 ∗ 0,001 2 0,003 1 Как это считать: Сначала считаем всю дробь за логарифмом. 0,3 1 ∗ 0,001 2 0,003 1 = 0,00001 Затем вычисляем логарифм, это просто кнопка на калькуляторе. Чтобы включить инженерный вид на яблофоне, его поворачивают на бочок. Андроид выводит по кнопке «инженерный». Вводим нужное число и жмем кнопку lg или log 10 . Калькулятор сам вычисляет нужное значение. Слава роботам! lg(0,00001)=-5 Обратите внимание, что из логарифма должно получаться простое число. Если нет, то, возможно, Вы делаете что-то не так (хотя это не 100% критерий). Дальнейшее вычисления для дебилов будущих медиков: E=0,216+0,03*(-5)=0,066 ОТВЕТ: 0,066 (важно вводить именно запятую, а не точку) Минус, если получился, не забудьте вписать. 8. Расчёт ЭДС. Пример: . Как с этим бороться: Важно определить, что является окислителем, а что восстановителем. Это может делаться двумя способами: 1) Как в школе. Кто уменьшает степень окисления — окислитель, кто увеличивает — восстановитель. Этот способ может прокатывать не всегда, хотя его нельзя забывать. 2) С применением таблицы на страницы 91. Если степень окисления определить невозможно (как для НАД, например). На странице 91 написано много процессов, все процессы как окислители, если в реакции, процесс протекает так же, как в таблице, то это вещество — окислитель, если процесс в задаче протекает обратно к процессу в таблице — это восстановитель. Например, в таблице третья снизу строка переход НАД + в НАДН – окислитель, а вот в примере наоборот, НАДН переходит в НАД + , значит это восстановитель. Значит пируват/лактат это окислитель, не может же быть два воссановителя. Кстати, в таблице можно найти переход именно пирувата в латат, как в нашей реакции, что точно подтверждает — пируват таки окислитель. Ну что ж, значения потенциалов даны в условии, осталось одно действие. Расчет ЭДС: ЭДС = 𝐸 окислитель − 𝐸 восстановитель ЭДС = −0,203 − (−0,328) ЭДС = 0,125 Возможно, колдовство с таблицей не имеет смысла, а просто ЭДС равно больший потенциал минус меньший потенциал, мы не проверяли, но выглядит очень правдоподобно. ОТВЕТ: 0,125 9. Определение возможности протекания реакции. Пример: … Как с этим бороться: Решение аналогично решению предыдущей задачи. Точно также определяем, Что является окислителем, а что восстановителем, рассчитываем по той же формуле: ЭДС = 𝐸 окислитель − 𝐸 восстановитель ЭДС > 0 ,то реакция возможно ЭДС <0, то реакция невозможна Переход CH 3 C(O)H в CH 3 COOH – это последняя реакция в таблице на стр. 91, так как она противоположна к табличной по направлению, то это восстановитель. В таблице CH 3 COOH переходит в CH 3 C(O)H, в данной реакции CH 3 C(O)H переходит в CH 3 COOH. ЭДС >1, следовательно реакция возможна. ОТВЕТ: реакция возможна 10. Верные утверждения. Пример: … Как с этим бороться: Смиритесь, вам это не дано! Теория не ваш конёк. Лучше выучите анат, будет больше пользы. Приведем некоторые верные утверждения, о бнаруженные нами при исследовании тестов. • Величина электродного потенциала зависит от природы металла и концентрации его ионов • НАДФ + (НАД + , ФАД) ялеются биологическими окислителями • изменение энергии Гиббса окислительно-восстановительной реакции можно рассчитать по формуле ΔG = -nF·ЭДС (обратите внимание на минус) • Чем ниже восстановительный потенциал системы окислителя, тем меньше ее окислительная способность • ЭДС химической реакции может иметь отрицательное значение (правда, тогда она не сможет протекать) • ФАДН 2 (НАДН, НАДФН) — биологические восстановители • для окислительно–восстановительной реакции знаки ЭДС и ΔG Неодинаковы • в результате восстановления степень окисления элемента понижается, а в результате окисления повышается. • потенциал водородного электрода зависит от кислотности раствора (и еще от давления водорода и температуры) • металлы не могут быть окислителями, а ионы металлов могут быть окислителями • потенциал покоя — мембранный потенциал невозбужденной клетки, а потенциал действия — возбуждённой. • зависимость восстановительного потенциала от различных факторов описывается уравнением Нернста – Петерса — золотые слова • для расчета ЭДС бихимических реакций необходимо использовать значения стандартных биологических восстановительных потенциалов. • концентрация (активность) ионов Н + в стандартном водородном электроде равна10 –7 моль/л • самопроизвольно протекают те окислительно-восстановительные реакции, для которых ЭДС имеет положительное значение Прежде, чем предложить Вам, мы всегда проверяем наши теоретически выкладки практикой. Пффф, ничего сложного Спасибо за внимание! С прошлого года тесты не особо поменялись. Все решается благодаря таблицам по формулам. Будьте готовы к тому, что любезные создатели тестов на аосе оставили кучу опечаток в вопросах тестов, с этим надо быть внимательнее. Эксперименты на людях показали, что после 1 прочтения методы тест возможно решить на 10. Всем удачи. Спешл фор ю — симпотичная девушка |