Потенциалы. 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 несильны в физиологии, поэтому оценить высоту мы не
 Скачать 1.12 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 несильны 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 вона 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 поэтому 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 (СО) — 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 сними давать ноль, S + 2 – 8 = 0, значит сера +6. Итак 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+ В А+ В +4 В приведенном примере А было +2, стало +1 (понизило) — окислитель, а В было +3, стало +4 повысило) — восстановитель. В приведенном примере А называется окислителем и понижает степень окисления, В называется восстановителем и повышает степень окисления, А +1 называется восстановленный продукт, А рили понизил ст. окисления, В называется окисленный продукт, рили повысил степень окисления. Понимать это необязательно, 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 окислительно слабее марганцовки, ау 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 ненужно, 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 (и кислотность. Пример … Как с этим бороться Заурядно. Если предлагают увеличить концентрацию исходного вещества (в первом скрине это НО 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 — 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 в высшей 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 , НАДН, НАДФН, ФАДН 2 Cl 2 , Br 2 , Cr 3+ , Fe 2+ , S, SO 3 2- , BrO 3 – но это неточно, Скорее всего, тут понятного мало. Ну, ладно. НАД, НАДФ + , ФАД – окислители от биохимии. Пока малопонятно, что это такое, но скоро проясинтся. 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. ОТВЕТА. 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 со. меньше Восстановитель с.о.меньше → Окислитель со. больше со. – степень окисления. ОТВЕТ KClO 3 – окислитель (Cl +5 ) HCl – восстановитель (Cl -1 ) Cl 2 – окисленный продукт (Cl 0 ) Cl 2 – восстановленный продукт (Cl 0 ) Ошибки в том, что два хлора, нет. Просто для одного хлора переход изв это понижение, а для второго хлора переход изв повышение степени окисления. Внимательно проверьте, чтобы окислитель и восстановитель были исходными веществами, а окисленный и восстановленный продукт — продуктами. 6. Уравнения Нернста. Пример … Как с этим бороться Уравнение Нернста в исходном варианте выглядит так 𝐸 = концентрации исходных коэфициенты от реакции концентрации продуктов коэфициенты от реакции – это потенциал Е – 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 хинона 1 ∗ гидрохинона Вместо Z подставили «2», потому что в уравнение 2 электрона, умножили на (концентрацию хинона впервой степени * концентрацию водорода во второй степени. Заметим, что у твёрдых веществ, как ив 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, авто 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. Т – об этом не надо беспокоится, не учитываем. Это то самое 0,06, которое итак уже в формуле. Для преподов, студентам не читать, заметим, что вообще-то RT/F неравно. Ну банный стыд, как так можно косячить. R=8.31 Дж/моль*К, T=298 К (необязательно, но имелось ввиду это, F=96500 Кл/моль. Если это всё посчитать, то получится примерно 0,026. Однако, в формуле надо действительно 0,06, дело в том, что там непросто, а 2,3RT/F, а это самое 2,3 — коэффициент перевода из натурального в десятичный логарифм. Впрочем, это редкостное занудство, а всем, как обычно, похуй. 1) Берем Нернста в общем виде 𝐸 = концентрации исходных коэфициенты от реакции концентрации продуктов коэфициенты от реакции) Вставляем концентрации как в реакции, в виде букв 𝐸 = 𝐸 0 + 0,06 2 𝑙𝑔 𝐶(𝐶𝐻3𝐶𝑂𝐻) 1 ∗ 𝐶(𝐻 + ) 2 𝐶(𝐶𝐻3𝐶𝐻2𝑂𝐻) 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 издано (не потеряйте степени, тут тоже 𝐸 = 𝐸 0 + 0,06 2 𝑙𝑔 0,3 1 ∗ 0,001 2 0,003 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 видна 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 нетто, возможно, Выделаете 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) 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 также, 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 = окислитель 𝐸 восстановитель ЭДС = −0,203 − (−0,328) ЭДС = −0,125 ОТВЕТ -0,125 9. Определение возможности протекания реакции. Пример … Как с этим бороться Сюрприз Решение аналогично решению предыдущей задачи. Точно также определяем, Что является окислителем, а что восстановителем, рассчитываем по той же формуле ЭДС = 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 Смерите, вам это не дано Теория не ваш конёк. Лучше выучите анат, будет больше пользы. Приведем некоторые верные утверждения, обнаруженные 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 = -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 Если вам понравились наши разборы, Вы можете поддержать наш проект тут https://vk.com/mars_him_prom через функцию поддержать Спешл фор ю — симпотичная девушка |