ЗАНЯТТЯ № 11

Методична вказівка для студентів

(ННІ медсестринства, спеціальності «Сестринська справа»)

ЗАНЯТТЯ № 4 (практичне – 6 год.)

ТЕМИ: 1. Елементи хімічної термодинаміки. Визначення теплоти розчинення та теплоти реакцій нейтралізації.

2. Хімічна кінетика. Вивчення впливу різних факторів на перебіг хімічних реакцій

МЕТА: визначити теплоту розчинення безводної солі та реакції нейтралізації.

Дослідити вплив різних факторів на швидкыстьхымычноъ реакцыъ.

ПРОФЕСІЙНА ОРІЄНТАЦІЯ СТУДЕНТІВ.

Всім живим організмам для росту і функціонування необхідна енергія. Рослини і деякі бактерії використовують енергію сонця з допомогою реакцій фотосинтезу. Живі організми черпають цю енергію за рахунок окиснення харчових продуктів. Енергетичний баланс організму можна досліджувати методами прямої і непрямої калориметрії. Знання калорійності їжі необхідні при складанні повноцінних дієт, які рекомендують хворим з різними патологіями

МЕТОДИКА ВИКОНАННЯ ПРАКТИЧНОЇ РОБОТИ. (9°°-12°°)

1. Тема № 1. Елементи хімічної термодинаміки. Визначення теплоти розчинення та реакцій нейтралізації.

Робота 1. Визначення теплоти розчинення безводної солі.

Для виконання роботи використовують калориметр. У зважений калориметричну склянку помістити 25 мл дистильованої води (m_Н2О). Виміряти її початкову температуру (t_почт_.) з точністю до 0,1 ^оС. Через маленьку лійку всипати наважку безводного сульфату міді СuSО₄. Перемішати розчин мішалкою і визначити максимальне значення температури (t_мах). Розрахувати Dt = t_мах_.. - t_почт_. Знаючи загальну масу розчину (m_{розчину}= m_Н2О +m_солі), питому теплоємність розчину (4,184 Дж/г.град), теплоємність води (1 Дж/г.град), визначити кількість теплоти (Q), що виділилася при розчиненні безводного сульфату міді СuSО₄ в перерахунку на 1 моль безводної солі.

Розрахувати за законом Гесса теоретичний тепловий ефект Q_трозчинення безводного сульфату міді і порівняти його з тепловим ефектом Q, знайденим дослідним шляхом. Вирахувати абсолютну і відносну похибку досліду.

Врахувати, що при розчиненні безводної солі проходить її гідратація з виділенням теплоти: СuSО₄ + 5 Н₂О = СuSО₄ ^. 5 Н₂О + 78,2 кДж

Розчинення кристалогідрату супроводжується поглинанням тепла:

СuSО₄ ^. 5 Н₂О + аq = СuSО₄(р) – 11,7 кДж

Тепловий ефект процесу розчинення Q_теор_. дорівнює алгебраїчній сумі теплоти гідратації безводної солі і теплоти розчинення гідратованої солі.

Робота 9. Визначити теплоту реакції нейтралізації.

У зважений калориметричну склянку помістити 30 мл 1 моль розчину NаОН і виміряти його температуру (t_k). В окрему склянку відміряти 30 мл 1 моль розчину НС1 і виміряти температуру (t_к). Потім через лійку влити розчин кислоти в калориметр. Виміряти найвищу температуру, яку покаже термометр після зливання розчинів. Визначення провести два рази.

NаОН ^.аq + НСl ^. аq = NаС1(аq) + Н₂О (р) + Q

Результати досліду занести в таблицю по формі:

Реагуючі речовини

Маса калориметричної склянки, г, (m₁)

Температура розчину

Початкова температура

Температура після нейтралізації

t₂

Загальна маса розчину

m₂ = 2 Vr

лугу t_л

кислоти t_к

NаОН і НС1

За результатами дослідів вирахувати теплоту нейтралізації, користуючись формулою:

Q = Dt С/ V М ; де М - молярна концентрація розчину.

Dt = t₂ - t₁

Питому теплоємність скла (С₁) прийняти рівною 0,753 Дж/г-град, розчину (С₂) - 4,184 Дж/г-град, густину розчину = 1 г/мл.

Порівняти одержану величину Q з теоретичним значенням теплоти нейтралізації: (Q_нейтр_. = 57,3 кДж/моль), знайти відносну похибку.

Тема № 2.

РОБОТА 3. Дослідити вплив концентрації реагуючих речовин на

швидкість хімічної реакції.

Тіосульфат натрію (Nа₂S₂О₃) розкладається в розчині сірчаною кислотою за рівнянням реакції:

Nа₂S₂О₃ + Н₂SО₄ = Nа₂SО₄ + S + Н₂О + SО₂

Реакція протікає по стадіях:

S₂О₃^2- + 2Н⁺ ----® Н₂S₂О₃ (дуже швидко)

Н₂S₂О₃ --® Н₂SО₃ + S (повільно)

Н₂SО₃ --® Н₂О + SО₂ (швидко)

Швидкість сумарного процесу визначається другою (повільною) стадією.

В три пробірки налити розчин Nа₂S₂О₃ з нормальністю 0,1 моль/л: в першу 1,0 мл, в другу - 2,5 мл, в третю - 5 мл. Взяти ще 3 пробірки і налити в них стільки ж за об’ємом і такої ж концентрації розчину Н₂SО₄.

Довести об’єми розчинів в цих 6-и пробірках дистильованою водою до 5 мл і перемішати. Попарно злити розчини, спостерігати помутніння. Відмітити час появи помутніння.

РОБОТА 4. Дослідити вплив температури на швидкість хімічної реакції.

В дві пробірки налити по 5 мл Nа₂S₂О₃ з нормальністю 0,1 моль/л і опустити одну в стакан з холодною водою (кімнатної температури), другу - в стакан з гарячою водою. В дві інші пробірки налити по 5 мл розчину 0,1 н Н₂SО₄. Опустити одну в стакан з гарячою, а іншу з холодною водою. Пробірки витримати 7-10 хв., поки розчини в пробірках нагріються до температури води в стаканах. Попарно злити розчини Н₂SО₄ і Nа₂S₂О₃ перемішати. Знову опустити пробірки у відповідні стакани до появи помутніння в пробірках.

РОБОТА 5. Дослідити вплив ступеня дисперсності реагуючих речовин на швидкість хімічної реакції.

Дослід проводять на приладі, який складається із двох однакових пробірок, з’єднаних зігнутими трубками з U - подібними монометрами. В одну пробірку помістити 2-3 кусочки крейди (карбонату кальцію СаСО₃ ), а в другу таку ж вагову кількість порошку крейди. В дві пробірки одночасно влити по 25 мл розчину соляної кислоти з масовою часткою 0,1 (w= 0,1 або 10%), закрити пробірки корками, що сполучені з манометрами. Спостерігаємо за швидкістю виділення вуглекислого газу за зміною рівня рідини в манометрі.

ПРОГРАМА САМОПІДГОТОВКИ СТУДЕНТІВ.

Тема № 1. Теплові ефекти хімічних реакцій. Визначення теплот розчинення та реакцій нейтралізації.

1. Енергетика хімічних процесів. Теплові ефекти хімічних реакцій при ізобарних і ізохорних процесах.

2. Поняття про внутрішню енергію і ентальпію.

3. Термохімічні рівняння з точки зору термодинаміки.

4. Перший закон термодинаміки. Закон Гесса та наслідки з нього.

5. Теплоти утворення, розчинення, згорання, нейтралізації, тощо.

6. Другий закон термодинаміки. Ентропія. Енергія Гіббса.

7. Критерії і напрямки самочинних процесів.

8. Екзо- і ендотермічні процеси в організмі.

9. Застосування енергетичних ефектів хімічних перетворень у медицині.

Тема № 2.

1. Хімічна кінетика. Швидкість реакцій та методи їх визначення.

2. Гомогенні та гетерогенні процеси. Вплив ступеня дисперсності реагуючих речовин на швидкість хімічної реакції.

3. Закон діючих мас для швидкості реакції. Константа швидкості, її фізичний зміст. Залежність константи швидкості від природи

реагуючих речовин.

4. Вплив температури на швидкість хімічної реакції. Правило Вант-Гоффа. Рівняння Арреніуса.

5. Вплив тиску та концентрації реагуючих речовин на швидкість хімічних перетворень

Семінарське обговорення теоретичних питань.

ЗРАЗКИ ТЕСТОВИХ ЗАВДАНЬ ТА СИТУАЦІЙНИХ ЗАДАЧ.

1.Температурний коофіцієнт швидкості реакції рівний ƴ=2,8. У скільки разів зросте швидкість реакції при підвищені температури від 20 до 40°С

2.При збільшені температури на 40°С швидкість реакції збільшиться в 16 разів.Визначити її температурний коефіцієнт.

3.Як зміниться швидкість реакції 2 А+В2—›2АВ,яка відбувається в закритому посуді, якщо тиск збільшити в 5 разів

Студент повинен знати:

1.Перший закон термодинаміки. Закон Гесса та наслідки з нього.

2..Другий закон термодинаміки. Ентропія. Енергія Гіббса

3.Критерії і напрямки самочинних процесів

4. Застосування енергетичних ефектів хімічних перетворень у медицині

5. Закон діючих мас для швидкості реакції. Правило Вант-Гоффан.

Студент повинен вміти:

1.Записати вираз закону діючих мас для хімічних реакцій

2.Визначити залежність швидкості хімічної реакції від температури, концентрації та розмірів реагуючих речовин.

Відповіді на ситуаційні задачі

1.Швидкість зросте у 7,84 рази

2.Температурний коефіцієнт реакції рівний 2

3.Швидкість зросте у 125 разів

ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ.

Основні:

1. Музиченко В.П. Медична хімія.Медицина(Київ).-2010.-496с.

2. Миронович Л.М. Медична хімія:Навчальний посібник.-Київ:Каравела, 2008.-159с.

3. Миронович Л.М. Медична хімія: навч. Посібник /Л.М.Миронович, О.О.Мардашко.-Київ: Каравела,2007.-168с.

4. Мороз А.С Медична хімія:підручник/Д.Д.Лучевич, Л.П.Яборська.-Віниця:Нова книга,2006,-776с.

5. Мороз А.С., Ковальова А.Г. Фізична і колоїдна хімія.- Львів, Світ.- 1994.

http://intranet.tdmu.edu.ua/data/kafedra/internal/index.php?&path=zag_him/classes_stud/uk/nurs

Додаткові:

1.Мороз А.С.,Ковальова А.Г. Фізична та колоїдна хімія. Л. «Світ» 1994.

2. Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Б.Б. Физическая и коллоидная химия. М-1980.

3.. Кантор Ч., Шиммел П. Биофизическая химия. Москва, Мир, 1984.

4.Садовничая Л.П. ы др..Биофифичиская химия.-К.,-1986.-с. 41-59.

Методичну вказівку склали к.х.н. Василишин Н.А.. к.б.н. Бекус І.Р.

Обговорено і затверджено на засіданні кафедри

29 08__ 2013 р. протокол №_1