Методична вказівка для студентів

(медичний факультет, спеціальність “здоров’я людини”)

 

ЗАНЯТТЯ № 4 (практичне – 6 год.)

 

ТЕМИ: 1. Адсорбція на поверхні рідин. Визначення впливу ПАР на величину поверхневого натягу (2 год.).

           2. Адсорбція на поверхні твердих адсорбентів (2 год.).

           3. Іонообмінна адсорбція (2 год).

 

МЕТА: Вміти визначати поверхневий натяг рідин та будувати ізотерму поверхневого натягу. Дослідити адсорбцію забарвлених речовин на твердих адсорбентах. Вміти визначати вміст фармпрепаратів та знесолювати воду за допомогою іонітів.

ПРОФЕСІЙНА ОРІЄНТАЦІЯ СТУДЕНТІВ: Властивості молекул у поверхневому шарі і в об’ємі системи суттєво відрізняються між собою. В організмі людини, як відомо, є цілий ряд рідин з різним молекулярним складом (кров, лімфа, сеча, спинномозкова рідина, порожнисті рідини тощо). Деякі з компонентів цих рідин (жовчні кислоти) є поверхнево-активними речовинами, тобто зменшують величину поверхневого натягу, що має суттєве значення в процесі травлення.

Адсорбційні явища на твердих адсорбентах широко використовуються на практиці для очистки харчових продуктів (цукор, спирт, тощо), для очистки води як у промисловості, так і в побуті. У медицині при різних патологічних станах, які супроводжуються інтоксикацією організму, використовують ентеро- та гемосорбенти.

Іонообмінники застосовуються для обезсолення води, декальцинування крові при її консервуванні, для беззондового дослідження кислотності шлункового соку, очистки  фармпрепаратів. Іоніти застосовують  для зв’язування в шлунково-кишковому тракті отруйних речовин.

 

ПРОГРАМА САМОПІДГОТОВКИ СТУДЕНТІВ

І. Тема №1. Адсорбція на поверхні рідин. Визначення впливу ПАР на величину поверхневого натягу.

1. Поверхневий натяг як міра поверхневої енергії.

2. Поверхнево-активні речовини. Особливості їх будови і механізм впливу на поверхневий натяг. Правило Дюкло-Траубе.

3. Адсорбція в поверхневому шарі. Рівняння Гіббса.

4. Ізотерма адсорбції і поверхневого натягу.

5. Методи визначення поверхневого натягу (сталагмометричний метод Ребіндера).

6. Поверхневі явища та їх значення в біології і медицині.

ІІ Тема №2. Адсорбція на поверхні твердих адсорбентів.

1. Явища сорбції. Адсорбція та абсорбція.

2. Природа адсорбційних сил. Сили Ван-дер-Ваальса.

3. Залежність адсорбції від природи адсорбента та адсорбтива.

4. Залежність адсорбції від концентрації і температури.

5. Адсорбція з розчинів. Залежність адсорбції розчинів від природи розчинника та розчиненої речовини. Правило полярності Ребіндера.

6. Практичне використання адсорбції на твердих адсорбентах. Гемосорбція.  Ентеросорбція. Приклади ентеросорбентів та їх  застосування в медицині.

ІІІ Тема №3. Іонообмінна адсорбція

1. Фізико-хімічна суть іонообмінної адсорбції.

2. Вибіркова адсорбція. Правило Пескова-Панета-Фаянса.

3. Іоніти. Обмінна ємність іонітів. Методи визначення обмінної ємності іонітів.

4. Визначення вмісту фармпрепаратів за допомогою іонітів.

5. Використання іонітів у медицині.

6. Поняття про хроматографію.

 

МЕТОДИКА ВИКОНАННЯ ПРАКТИЧНОЇ РОБОТИ ( 9⁰⁰ – 12⁰⁰).

І. Тема №1 Адсорбція на поверхні рідин. Визначення впливу ПАР на величину поверхневого натягу

Робота 1. Дослідити вплив різних концентрацій ізоамілового спирту на величину поверхневого натягу.

 а) Приготувати розчин ізоамілового спирту з різними концентраціями. Розвести ізоаміловий спирт у 2, 4, 8 разів. Для цього 20 мл ізоамілового спирту (концентрованого) помістити в конічну колбу або стаканчик і додати стільки ж дистильованої води. Вміст колби перемішати. Даний розчин розведений у 2 рази. Аналогічно провести розведення в 4 і 8 разів. З нього відлити 20 мл розчину і перелити в наступну колбу, додати ще 20 мл води. Розчин розведений у 4 рази. Аналогічно приготувати розчин, розведений у 8 разів, використовуючи спирт, виготовлений у співвідношенні 1:4.

 б) Виміряти поверхневий натяг розчинів різних концентрацій ізоамілового спирту за допомогою сталагмометра.

Вимірювання поверхневого натягу сталагмометричним методом грунтується на тому, що в момент відриву краплі, яка витікає з круглого отвору, вага її дорівнює силі поверхневого натягу. Сталагмометр є товстостінною капілярною трубкою, яка має розширення в середині. З обох боків від розширення нанесені поділки. Визначення проводяться так: сталагмометр промити декілька разів дистильованою водою через гумову трубку, натягнуту на верхній кінець сталагмометра. Затягнути із стаканчика дистильовану воду вище верхньої мітки і порахувати кількість крапель об’єму води між мітками сталагмометра. Порахувати кількість крапель досліджуваного розчину ізоамілового спирту.

УВАГА! Починати вимірювання поверхневого натягу потрібно з розчину з найменшою концентрацією ізоамілового спирту.

Поверхневий натяг обчислити із співвідношення:

де σ _о і n_о – поверхневий натяг і кількість крапель води, σ і– поверхневий натяг і кількість крапель досліджуваного розчину.

Результати вимірювання занести в таблицю:

 

 

ІІ. Тема №2 Адсорбція на поверхні твердих адсорбентів

Робота 2. Дослідити адсорбцію забарвлених речовин із розчинів.

У ряд пробірок помістити по 1 мл розчину з масовою часткою 0,02% метиленової сині, К₂Сr₂О₇, FеСl₃, золю Fе(ОН)₃, конго червоного, водного розчину фуксину. Потім додати в усі пробірки по 0,2 г активованого вугілля, перемішувати протягом 2-3 хв і відфільтрувати. Спостерігати зміну забарвлення та пояснити явище адсорбції.

Результати роботи занести в таблицю:

ІІІ  Тема №3. Іонообмінна адсорбція.

Робота 4. Визначити повну обмінну ємність (ОЕ) катіоніту.

Обмінна ємність – це кількість еквівалентів (ммоль) речовини адсорбованої 1 г адсорбента. У колбі ємністю 250 мл помістити 1 г катіоніту, додати 100 мл 0,1 моль/л розчину NаОН, перемішати і залишити на 1 годину. Після цього відібрати піпеткою 25 мл розчину і перенести її в колбу для титрування. До проби додати 1-2 краплі змішаного індикатора і відтитрувати 0,1 моль/л розчином НСl до переходу забарвлення від зеленого до фіолетового. Обмінну ємність вирахувати за формулою:

 ОЕ = 100•С_NаОН – 4 V_НС1•С_НС1 .

Робота 5. Визначити вміст лікарської речовини (глюконату кальцію) в розчині методом іонообмінної адсорбції.

УВАГА! При роботі з колонкою не допускається проникнення повітря в іоніт. Рівень рідини не повинен опускатися нижче верхнього рівня іоніту.

Через колонку з Н-катіонітом повільно пропускати 20 мл досліджуваного розчину, який містить глюконат кальцію. Потім колонку промити 25 мл дистильованої води, збираючи її в ту ж колбу. Весь зібраний фільтрат відтитрувати 0,1 моль розчином NаОН з індикатором метиловим оранжевим. Вміст глюконату кальцію вирахувати за формулою:

Робота 6.  Провести знесолювання води за допомогою іонітів.

Для знесолювання води взяти воду з водогону. За допомогою якісних реакцій виявити у воді іони хлору (реакцією з АgNО₃) і іони кальцію (реакцією з оксалатом амонію (NН₄)₂С₂О₄).

Через колонку з Н-катіонітом пропустити повільно 25 мл води з водогону, потім промити 25 мл дистильованої води. З отриманого розчину відібрати піпеткою по декілька крапель у 2 пробірки. В 1 перевірити наявність Са²⁺ (реакція з (NН₄)₂С₂О₄), в 2 – на іони Н⁺ (метилоранж). З одержаного попереднього розчину відібрати 25 мл і пропустити через колонку з ОН-катіонітом, та промити 25 мл дистильованої води. Відібрати в пробірку декілька крапель розчину і перевірити наявність іонів Сl^–.

Робота 7. Розділення іонів Fе³⁺, Сu²⁺, Со²⁺ методом хроматографії на оксиді алюмінію.

Колонку з адсорбентом (А1₂О₃) закріпити у штатив і пропустити через неї 1 мл суміші, що складається з рівних об’ємів розчинів СuSО₄, FеСl₃ і СоСl₂ з масовою часткою 0,1. Спостерігати забарвлення розчину. У протоколі замалювати шари адсорбента відповідними кольорами.

 

СЕМІНАРСЬКЕ ОБГОВОРЕННЯ ТЕОРЕТИЧНИХ ПИТАНЬ (12³⁰ – 14⁰⁰)

Зразки тестових завдань та ситуаційних задач.

І.Тестові завдання.

1. До поверхнево активних речовин не належать:

А. Спирти.   Б. Луги.  В. Солі жирних кислот.  Г. Білки.  Д. Ефіри

2. Сорбція це:

А. Поглинання газів і парів твердими тілами

Б. Хімічна взаємодія адсорбента і адсорбтива

В. Коли молекули володіють одночасно гідрофобними і гідрофільними групами

Г. метод розділення сумішей

Д. метод хроматографічного аналізу

3. Вибрати із поданих прикладів катіоніт:

А.  an ⁺OH^–.  Б.  an ⁺СІ^–.  В.  an ⁺SO₄^2-

Г.  kat ^–H⁺

Д.  an ⁺Br ^–

ІІ. Ситуаційні задачі

1. На титрування розчину, який одержали після пропускання через Н-катіоніт 40 мл глюконату кальцію, затратили 8 мл 0,1 М розчину гідроксиду натрію (NаОН). Визначити вміст глюконату кальцію в пробі.

2. Водопровідна вода, пропущена через Н-катіоніт, має кислу реакцію і не містить іонів кальцію. Як це можна довести? Записати рівняння відповідних реакцій. Пояснити, чому в воді, яку пропустили через Н-катіоніт, немає іонів кальцію.

 

Відповіді на тести і ситуаційні задачі:

І.Тестові завдання.

1.    Б.

2.    А.

3.    Г.

ІІ. Ситуаційні задачі

1.    4,28 г

2.    Наявність іонів кальцію в розчині можна підтвердити щавлевою кислотою. Якщо іони кальцію є то випаде білий осад, а якщо відсутні – ні.

 

Вихідний рівень знань та вмінь

Студент повинен знати:

1. Поверхневий натяг як міра поверхневої енергії. Поверхнево-активні речовини. Правило Дюкло-Траубе. Рівняння Гіббса. Методи визначення поверхневого натягу

2. Явища сорбції. Залежність адсорбції від природи адсорбента та адсорбтива, від концентрації і температури. Адсорбція з розчинів.Залежність адсорбції розчинів від природи розчинника та розчиненої речовини. Правило полярності Ребіндера.

3. Фізико-хімічна суть іонообмінної адсорбції. Вибіркова адсорбція. Правило Пескова-Панета-Фаянса.Іоніти. Обмінна ємність іонітів. Поняття про хроматографію.

 

Студент повинен вміти:

1.     Вимірювати величину поверхневого натягу. Будувати ізотерму поверхневого натягу. 

2.    Дослідити адсорбцію забарвлених розчинів на вугіллі.

3. Визначати повну обмінну ємність (ОЕ) катіоніту. Визначати вміст лікарської речовини в розчині методом іонообмінної адсорбції. Проводити знесолювання води за допомогою іонітів. Вміти Розділити іони Fе³⁺, Сu²⁺, Со²⁺ методом хроматографії на оксиді алюмінію.

 

 

Джерела інформації:

Основні:

1.         http://intranet.tdmu.edu.ua/ На допомогу студентам /Презентації лекцій /Кафедра загальної хімії/ Українська / медичний факультет / здоров’я людини/ повний термін навчання/ медична хімія/ 1 курс/ 04. Фізико-хімія поверхневих явищ. Адсорбція

2.         http://intranet.tdmu.edu.ua/ На допомогу студентам /Матеріали підготовки до практичних занять /Кафедра загальної хімії/ Українська / медичний факультет / здоров’я людини/ повний термін навчання/ медична хімія/ 1 курс/ 04. Фізико-хімія поверхневих явищ. Адсорбція

3.         Порецький А.В., Баннікова-Безродна О.В., Філіппова Л.В. Медична хімія: : Підручник. — К.: ВСВ “Медицина”, 2012. — 384 с.

4.         Музиченко В.П. Медична хімія Медицина (Київ). –  2010. –  496 с.

5.         Миронович Л.М. Медична хімія: Навчальний посібник. – Київ: Каравела, 2008. – 159 с.

6.         Медицинская химия: учебник / В. А. Калибабчук [и др.] ; ред. В. А. Калибабчук. – К.: Медицина, 2008. – 400 с.

7.         Калібабчук В.О.  Медична хімія: Підр.для вузів/В.О. Калібабчук, Л.І. Грищенко, В.І. Миронович Л.М., Мардашко О.О. Медична хімія: Навчальний посібник. – Київ: Каравела, 2007. – 168 с.

8.         Миронович, Л. М. Медична хімія : навч. посібник / Л. М. Миронович, О. О. Мардашко. – К. : Каравела, 2007. – 168 с.

9.         Гомонай В.I., Голуб Н.П., Секереш К.Ю., Богоста А.С. Медична хімія (фізична, колоїдна та біонеорганична хімія). Посібник до лабораторного практикуму для студентів медичного факультету Ужгород. –  2007. –  131 с.

10.     Галинська та ін.; Під ред. В.О. Калібабчук.— K.: інтермед, 2006 — 460 с

11.      – Мороз А.С. Медична хімія : підручник /, Д.Д. Луцевич, Л.П. Яворська. – Вінниця : Нова книга .2000.- 776 с.

12.     Орлов В.Д., Липсон В.В., Иванов В.В. Медицинская химия Издательство: Фолио. 2005. – 461с.

13.     Граник В.Г.  Основы медицинской химии  Издательство: М.: Вузовская книга. –  2001. – 384 с.

  Додаткові:

1.     Равич-Щербо М.И., Новиков В.В., Физическая и коллоидная химия.-  М., – 1976.- С.41-59.

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

     Правила роботи в хімічній лабораторії (інструкція).

3.     Садовничая Л.П. и др. Биофизическая химия.- К., – 1986.- С.41- 59.

 

 

Методичну вказівку склали: доц. Бекус І.Р., доц. Кирилів М. В.

 

Обговорено і затверджено на засіданні кафедри

„27” серпня 2013 р.  протокол № 1.