Задания для самостоятельной работы студента во внеучебное время (самоподготовка)

А. Контрольные вопросы

1. Типы буферных растворов (название, состав).

2. Механизм буферного действия (на примере кислотного и основного буферных растворов).

3. Расчет рН буферных систем (уравнение Гендерсона-Гассельбаха для расчета рН кислотного и основного буферных растворов).

4. Факторы, влияющие на рН буферного раствора.

5. Буферная емкость (определение, формулы расчета, единицы измерения).

6. Факторы, влияющие на буферную емкость.

Б. Список рекомендуемой литературы:

1. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: Учебник для ВУЗов/ Ю.А. Ершов, В.А. Попков, А.С. Берлянд и др. - 2 изд. - М.: ВШ, 2000.

2. Практикум по общей химии. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов/под ред. В.А. Попкова, А.В. Бабкова - М.: ВШ, 2006.

3. Пузаков С.А., Попков В.А., Филиппова А.А. Сборник задач и упражнений по общей химии. - М.: ВШ, 2007.

4. Практикум по общей и биоорганической химии /под ред. Попкова В.А. – 3-е изд.-М.: изд.центр «Академия», 2008.-240с

В. Обучающий материал.

Буферной емкостью (β) называют величину, измеряемую числом моль или ммоль эквивалента кислоты или щелочи, которое нужно добавить к 1л буферного раствора, чтобы изменить его рН на единицу.

Буферная емкость характеризует способность буферного раствора противодействовать смещению реакции среды при добавлении кислоты или щелочи. Математически буферная емкость определяется следующим образом:

а) буферная емкость по кислоте: б) буферная емкость по щелочи:

; ;

V(HA), V(B) – объемы добавленной кислоты НА или щелочи В (мл или л);

- количества эквивалентов кислоты, щелочи (моль);

-молярные концентрации эквивалента кислоты, щелочи (моль/л)

V(б.р.) – объем буферного раствора (мл или л);

‌‌‌│рН-рН₀│ - разность рН по модулю.

Единица измерения буферной емкости – моль/л. Буферная емкость зависит от ряда факторов:

1. Чем больше количества компонентов кислотно-основной пары: основание/сопряженная кислота в растворе, тем выше буферная емкость этого раствора.

Допустим, имеются два ацетатных буфера, концентрация компонентов в которых составляет 10 и 100 ммоль/л. Соотношение [кислота]: [соль] у них одинаково:

1) ; 2)

рН этих растворов одинаков. При добавлении к ним по 5 ммоль HCl прореагируют по 5 ммоль соли, и образуется по 5 ммоль слабой кислоты СН₃СООН. Соотношение компонентов станет равным соответственно:

1) 2)

Таким образом, рН первого буфера резко сместится, рН второго – почти не изменится. Следовательно, чем выше концентрация компонентов буферного раствора, тем устойчивее величина их соотношения, тем выше буферная емкость.

2. Буферная емкость зависит от соотношения концентраций компонентов буферного раствора. Чем ближе это соотношение к единице, тем выше буферная емкость. Следовательно, буферная емкость зависит от рН раствора.

Возьмем два ацетатных буфера, содержащих в сумме равное количество кислоты и соли (по 100 ммоль):

1) 2)

В результате добавления к каждому буферу по 10 ммоль HCl величины дробей изменятся:

1) 2)

Во втором буфере, где дробь была равна единице, величина ее изменилась меньше, чем в первом буфере. Следовательно, наибольшей буферной емкостью обладают растворы, в которых соотношение компонентов буфера приближается к единице (при равном значении числителя и знаменателя дроби).

Таким образом, если рН буферного раствора зависит только от константы диссоциации слабой кислоты или основания и соотношения концентраций компонентов буфера, то буферная емкость зависит и от соотношения концентраций компонентов буфера, и от концентраций компонентов буферного раствора.

Г. Обучающие задачи

Задача №1 К 100мл крови для изменения рН от 7,36 до 7,0 надо добавить 36мл 0,05н раствора HCl. Рассчитайте буферную емкость крови по кислоте.

Дано: Решение.

V(крови)= 100мл

C(fэквHCl)= 0,05моль/л

V(HCl)= 36мл

│рН-рН₀│=│7,36-7,0│

β_к-?

Ответ: β_к = 0,05 моль/л.

Д. Задачи для самостоятельного решения.

Задача 1. Рассчитать объем HCl (концентрация 0,1 моль/л), который нужно прибавить к 1л крови, чтобы изменить рН от 7,36 до 7,0. Буферная емкость по кислоте равна 0,01 моль/л. (Ответ: 36мл).

Задача 2. Рассчитать рН бикарбонатного буфера, в котором соотношение кислоты к соли 4:3. К(Н₂СО₃) = 3,3·10^-7

(ответ: рН = 6,88).

Задача 3. Рассчитать рН аммиачного буферного раствора, в котором соотношение основания к соли 5:2. К (NH₄OH) = 1,78 ×10^-5. (Ответ: рН = 9,65)

Поиск по сайту: