Razvrstaj njegov sastav i prirodu komponenti.

Navedite raspon pH vrijednosti unutar kojeg ovaj sistem ima kapacitet pufera.

Pišite jednadžbe reakcije koje odražavaju mehanizam njegovog djelovanja (jonski oblik).

Objasni zašto amonijačni pufer sistem nije dio krvi

1. Sastav i priroda komponenti:

A) NH 4 OH (NH 3 x H 2 O) - amonijum hidroksid, slab elektrolit

B) NH 4 C1 – so, amonijum hlorid, jak elektrolit.

Amonijum hidroksid je slab elektrolit, u rastvoru se delimično disocira na ione:

NH 4 OH<=>NH 4 + + OH-

Kada se amonijum hlorid doda u rastvor amonijum hidroksida, so, kao jak elektrolit, skoro potpuno disocira na ione:

NN 4 S1 > NN 4 + + S1-

i potiskuje disocijaciju baze, čija se ravnoteža pomera prema obrnutoj reakciji.

1. Raspon pH vrijednosti unutar kojeg sistem koji se razmatra ima puferski kapacitet izračunava se pomoću formule:

gdje je Kv konstanta disocijacije NH 4 OH = 1,8 * 10 -5, C 0 je koncentracija baze, CC je koncentracija soli.

pH=14-4,74+lg(C0/Cc)=9,26+lg(C0/Cc). U zavisnosti od C 0 /Cc omjera, pH raspon je 8,26-10,26.

1. Sposobnost amonijačnog pufera da održava gotovo konstantnu pH vrijednost otopine temelji se na činjenici da njegove sastavne komponente vežu ione H+ i OH- unesene u otopinu ili nastale kao rezultat reakcije koja se odvija u ovoj otopini. Kada se u mješavinu pufera amonijaka doda jaka kiselina, ioni H+ će se vezati za molekule ili amonijum hidroksid, umjesto da povećavaju koncentraciju H+ iona i smanjuju pH otopine:

NH 4 OH+H + =NH 4 + +H 2 O

Prilikom dodavanja alkalija, OH - ioni će vezati NH 4 + ione, formirajući blago disociran spoj, umjesto da povećavaju pH otopine:

NH 4 + +OH - = NH 4 OH

1. Puferski sistem amonijaka nije uključen u TOP RT sastav krvi, jer je raspon pH vrijednosti unutar kojeg će imati puferski kapacitet u alkalnom području (pH veći od 8). Normalna pH vrijednost krvne plazme je 7,40 ± 0,05, odnosno ispod puferskog područja.

1. 3)Pišite shema reakcije za interakciju etanala sa metilaminom.

Opišite mehanizam ove reakcije.

Justify uloga kiselinskog katalizatora.

Objasni mogućnost da se reakcija hidrolize nastalog imina odvija u kiseloj i alkalnoj sredini.

2. Mehanizam ove reakcije je nukleofilno dodavanje praćeno eliminacijom molekula vode

3. Uloga kiselog katalizatora je protonacija u fazi a)

4. U prisutnosti razrijeđenih kiselina, imini se hidroliziraju s vodom da nastanu karbonilna jedinjenja i amine, ova reakcija je obrnuta od reakcije za sintezu imina:

U prisustvu alkalija ne dolazi do hidrolize

Ulaznica 4.

Termodinamički sistem(TM) - ovo je svaki stvarni objekt izoliran iz okoline u svrhu proučavanja procesa izmjene tvari i energije između njegovih sastavnih dijelova, kao i između njega i okoline primjenom termodinamičkih metoda

Klasifikacija termodinamičkih sistema

3. Otvori razmjenjuju materiju i energiju sa OS (organizam, otvorena posuda s kipućom vodom)

4. Zatvoreno– razmenjuje sa OS samo energiju u obliku toplote ili rada (gas u zatvorenom cilindru)

5. Izolirano- ne razmjenjuju ni tvari ni energiju. U prirodi nema apsolutno izolovanih ljudi.

Na osnovu prisustva interfejsa unutar vozila

1.Homogena– nema interfejsa, sve komponente su u vodenoj fazi, sva fizička i hemijska svojstva u bilo kom delu zapremine su ista (mešavina gasova)

2. Heterogena-sadrži interfejs, razdvojeni delovi sistema (faze) su različite prirode (krv)

Opcije– količine koje određuju stanje vozila

Ako je moguće, direktno mjerenje

Osnovni parametri - parametri koji se mogu meriti odgovarajućim instrumentima (m, V, C, gustina, zapremina)

Statusne funkcije - unutrašnja energija E(U); entalpija (H); entropija (S); Gibbsova energija (G); slobodna energija ili Helmholtzove energije

Možete odrediti promjenu vrijednosti funkcije stanja

∆X(X 2 -X 1), GDJE X-U,H,S,G,H

Termodinamičko stanje- skup vrijednosti određenog broja fizičkih veličine koje karakterišu sva fizička i hemijska svojstva sistema

Vrste stanja:

Neravnoteža - parametri se spontano mijenjaju (staklo sa tople vode)

Ravnoteža - parametri se ne mijenjaju bez vanjskih utjecaja

Stacionarni = konstantnost parametara zbog vanjskih parametara (inherentnih živim organizmima)

Proces- prelazak sistema iz jednog stanja u drugo praćen je promjenama termodinamičkih parametara.

klasifikacija-

po konstantnim parametrima:

A) izohorni (v=const)

B) Izobarski (pritisak - konst)

C) izotermni (temperatura =konst)

Prema predznaku toplotnog efekta: egzotermne i endotermne

Po potrošnji energije: spontano, nespontano

Prema karakteristikama protoka:-reverzibilno - strujanje u direktnom i obrnutim pravcima kroz iste faze, bez promjena u okruženju. okruženje.

Nepovratan - svi procesi se ne mogu odvijati u naprijed i nazad kroz 1 i iste faze.

Mehanizam djelovanja pufera (na primjeru pufera amonijaka)

Razmotrimo mehanizam djelovanja puferskog sistema na primjeru amonijačnog puferskog sistema: NH 4 OH (NH 3 x H 2 O) + NH 4 C1.

Amonijum hidroksid je slab elektrolit, u rastvoru se delimično disocira na ione:

NH 4 OH<=>NH 4 + + OH -

Kada se amonijum hlorid doda u rastvor amonijum hidroksida, so, kao jak elektrolit, skoro potpuno disocira na ione NH 4 C1 > NH 4 + + C1 - i potiskuje disocijaciju baze, čija se ravnoteža pomera prema obrnuta reakcija. Dakle, C (NH 4 OH)? C (baza); i C (NH 4 +) ? C (sol).

Ako je u puferskom rastvoru C (NH 4 OH) = C (NH 4 C1), tada je pH = 14 - pKosn. = 14 + log 1.8.10-5 = 9.25.

Sposobnost puferskih mješavina da održavaju gotovo konstantnu pH vrijednost otopine temelji se na činjenici da njihove komponente vežu H+ i OH- ione unesene u otopinu ili nastale kao rezultat reakcije koja se odvija u ovoj otopini. Kada se u mješavinu pufera amonijaka doda jaka kiselina, ioni H+ će se vezati za molekule amonijaka ili amonijum hidroksida umjesto da povećavaju koncentraciju H+ iona i smanjuju pH otopine.

Prilikom dodavanja alkalija, OH - joni će vezati NH 4 + ione, formirajući blago disociran spoj, umjesto da povećavaju pH otopine.

Akcija međuspremnika se završava čim jedan od komponente puferski rastvor (konjugirana baza ili konjugirana kiselina) je potpuno potrošen.

Da bi se kvantitativno okarakterisala sposobnost puferske otopine da se odupre utjecaju jakih kiselina i baza, koristi se vrijednost koja se naziva kapacitet pufera. Kako se koncentracija puferske otopine povećava, povećava se njena sposobnost da se odupre promjenama pH kada se dodaju kiseline ili alkalije.

Svojstvo otopina da održavaju pH vrijednost u određenim granicama kada se dodaju male količine kiseline ili lužine naziva se pufersko djelovanje. Rješenja koja imaju puferski učinak nazivaju se puferske mješavine.

Za slučaj titracije: oksalna kiselina i kalijev hidroksid, nacrtajte krivulju titracije, navedite slučaj titracije, skok titracije, ekvivalentnu tačku, korištene indikatore

Skok titracije: pH = 4-10. Maksimalna greška u % je manja od 0,4.

Indikatori - timolftalein, fenolftalein.

Reduktor, koji elementi periodni sistem elementi mogu biti redukcioni agensi i zašto?

Redukciono sredstvo je supstanca koja tokom reakcije odustaje od elektrona, tj. oksidira.

Redukcioni agensi mogu biti neutralni atomi, negativno nabijeni ioni nemetala, pozitivno nabijeni metalni ioni u nižem oksidacionom stanju, kompleksni ioni i molekuli koji sadrže atome u srednjem oksidacionom stanju.

Neutralni atomi. Tipični redukcioni agensi su atomi koji imaju 1 do 3 elektrona na svom vanjskom energetskom nivou. U ovu grupu redukcionih sredstava spadaju metali, tj. s-, d- i f-elementi. Nemetali, kao što su vodonik i ugljenik, takođe pokazuju redukciona svojstva. IN hemijske reakcije doniraju elektrone.

Jaki redukcioni agensi su atomi sa niskim potencijalom jonizacije. To uključuje atome elemenata prve dvije glavne podgrupe periodnog sistema elemenata D.I. Mendeljejeva (alkalni i zemnoalkalni metali), kao i Al, Fe, itd.

U glavnim podgrupama periodnog sistema, redukciona sposobnost neutralnih atoma raste sa povećanjem radijusa atoma. Tako, na primjer, u nizu Li - Fr, slabiji redukcioni agens će biti Li, a jak redukcioni agens će biti Fr, koji je generalno najjači redukcioni agens od svih elemenata periodnog sistema.

Negativno nabijeni joni nemetala. Negativno nabijeni ioni nastaju dodavanjem jednog ili više elektrona neutralnom nemetalnom atomu:

Na primjer, neutralni atomi sumpora i joda, koji imaju 6 i 7 elektrona u svojim vanjskim nivoima, mogu dodati 2 odnosno 1 elektron i pretvoriti se u negativno nabijene ione.

Negativno nabijeni ioni su jaki redukcioni agensi, jer pod odgovarajućim uvjetima mogu odustati ne samo od slabo zadržanih viška elektrona, već i elektrona sa svog vanjskog nivoa. Štaviše, što je nemetal aktivniji kao oksidant, to je slabija njegova redukciona sposobnost u stanju negativnog jona. I obrnuto, što je nemetal manje aktivan kao oksidacijski agens, to je aktivniji u stanju negativnog jona kao redukcijski agens.

Sposobnost smanjenja negativno nabijenih jona sa istim nabojem raste s povećanjem atomskog radijusa. Stoga, na primjer, u halogenoj grupi jod ima veći smanjenje sposobnosti nego joni broma i hlora, a fluor uopšte ne pokazuje redukciona svojstva.

Pozitivno nabijeni metalni joni u najnižem oksidacionom stanju. Metalni joni u najnižem oksidacionom stanju nastaju iz neutralnih atoma kao rezultat gubitka samo dijela elektrona iz vanjske ljuske. Na primjer, atomi kalaja, hroma, željeza, bakra i cerija, u interakciji s drugim supstancama, u početku mogu odustati od minimalnog broja elektrona.

Metalni joni u nižem oksidacionom stanju mogu pokazati redukciona svojstva ako su za njih moguća stanja sa višim oksidacionim stanjem.

U OVR jednadžbi uredite koeficijente koristeći metodu elektronske ravnoteže. Navedite oksidacijsko sredstvo i redukcijsko sredstvo.

K 2 Cr 2 O 7 + 6FeSO 4 + 7H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 3Fe 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O

1 Cr 2 +6 +3e x 2 Cr 2 +3 oksidant

6 Fe +2 - 1e Fe +3 redukciono sredstvo

2KMnO 4 + 5H 2 S + 3H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2MnSO4 + 5S + 8H 2 O

2 Mn +7 + 5e Mn +2 oksidant

5 S -2 - 2e S 0 redukciono sredstvo

Definicija.

U laboratorijskoj praksi često je potrebno raditi s otopinama koje imaju određenu pH vrijednost. Takva rješenja nazivaju se pufer otopinama.

Puferska rješenja– otopine čiji pH ostaje gotovo nepromijenjen kada im se dodaju male količine kiselina i baza ili kada se razrijede.

Puferska rješenja mogu biti četiri tipa:

1. Slaba kiselina i njena so. Na primjer, rastvor acetatnog pufera CH 3 COOH + CH 3 COONa (pH = 4,7).

2. Slaba baza i njena sol. Na primjer, otopina amonijačnog pufera NH 4 OH + NH 4 Cl (pH = 9,2).

3. Rastvor dvije kisele soli. Na primjer, otopina fosfatnog pufera NaH 2 PO 4 + Na 2 HPO 4 (pH=8). U ovom slučaju sol igra ulogu slabe kiseline.

Puferske otopine aminokiselina i proteina.

Mehanizam djelovanja.

Djelovanje puferskih otopina temelji se na činjenici da puferski joni ili molekuli vežu H + ili OH - ione kiselina ili lužina unesenih u njih i formiraju slabe elektrolite. Na primjer, ako se hlorovodonična kiselina doda otopini acetatnog pufera CH 3 COOH + CH 3 COONa, doći će do reakcije:

CH 3 COONa + HCl = CH 3 COOH + NaCl

CH 3 COOH - + H + = CH 3 COOH

CH 3 COO - joni, u interakciji sa H + kationima hlorovodonične kiseline, formiraju molekule octene kiseline H + se ne akumulira u rastvoru, tako da se njihova koncentracija praktično ne menja, a samim tim i pH vrednost rastvora;

Kada se lužina (na primjer, NaOH) doda u otopinu acetatnog pufera, događa se sljedeća reakcija:

CH 3 COOH + NaOH = CH 3 COONa + H 2 O

CH 3 COOH + OH - = CH 3 COO - + H 2 O

H + katjoni sirćetne kiseline se kombinuju sa OH - alkalnim jonima i formiraju vodu. Koncentracija kiseline se smanjuje. Umjesto istrošenih H+ kationa, kao rezultat disocijacije octene kiseline CH 3 COOH, H+ kationi se ponovo pojavljuju i njihova prethodna koncentracija se obnavlja i pH vrijednost otopine se ne mijenja.

Kapacitet bafera.

Bilo koja puferska otopina praktički održava konstantan pH samo dok se ne doda određena količina kiseline ili lužine, odnosno ima određenu kapacitet bafera.

Kapacitet bafera – to je granična količina (mol) jake kiseline ili lužine koja se može dodati u 1 litru puferske otopine tako da se njen pH promijeni za najviše jedan.

Priprema.

Svojstva pufera su vrlo slaba ako je koncentracija jedne komponente 10 puta ili više različita od koncentracije druge. Stoga se puferske otopine često pripremaju miješanjem otopina jednakih koncentracija obje komponente ili dodavanjem u otopinu jedne komponente odgovarajuće količine reagensa, što dovodi do stvaranja jednake koncentracije oblika konjugata.

Za pripremu puferske mješavine amonijaka pomiješajte 100 ml otopine NH 4 Cl s masenim udjelom od 10% i 100 ml otopine NH 4 OH s masenim udjelom od 10% i dobivenu smjesu razrijedite destilovanom vodom do 1 litre.

Aplikacija.

Puferski rastvori se široko koriste u hemijskim analizama i biohemijskim analizama za stvaranje i održavanje određene pH vrednosti medijuma tokom reakcija.

Na primjer, joni Ba 2+ se odvajaju od Ca 2+ jona precipitacijom sa dihromat jonima Cr 2 O 7 2- u prisustvu rastvora acetatnog pufera; Prilikom određivanja mnogih metalnih kationa pomoću Trilona B kompleksometrijom, koristi se otopina amonijačnog pufera.

Puferske otopine osiguravaju postojanost bioloških tekućina i tkiva. Glavni puferski sistemi u tijelu su hidrokarbonati, hemoglobin, fosfati i proteini. Štaviše, djelovanje svih tampon sistema je međusobno povezano. Joni vodonika koji dolaze spolja ili nastaju tokom metaboličkog procesa vezani su za jednu od komponenti pufer sistema. Međutim, kod nekih bolesti može doći do promjene pH vrijednosti krvi. Pomak pH vrijednosti krvi u kiseli dio od normalne pH vrijednosti od 7,4 naziva se acidoza, u alkalni region – alkaloza. Acidoza se javlja u teškim oblicima dijabetes melitus, produženi fizički rad i upalni procesi. Alkaloza se može pojaviti u slučajevima teškog zatajenja bubrega ili jetre ili respiratorne insuficijencije.

Jedno od glavnih svojstava živih organizama je održavanje acidobazne homeostaze na određenom nivou. Protolitička homeostaza– konstantnost pH bioloških tečnosti, tkiva i organa. To se izražava u prilično konstantnim pH vrijednostima bioloških medija (krv, pljuvačka, želudačni sok, itd.) i sposobnosti tijela da povrati normalne pH vrijednosti kada je izloženo protolitima. Podrška sistema protolitička homeostaza, uključuje ne samo fiziološke mehanizme (plućna i bubrežna kompenzacija), već i one fizičko-hemijske: pufersko djelovanje, ionsku izmjenu i difuziju.

Puferska rješenja su pozvani otopine koje održavaju istu pH vrijednost kada se razrijede ili dodaju malom količinom jake kiseline ili baze. Protolitičke puferske otopine su mješavine elektrolita koje sadrže ione istog imena.

Uglavnom postoje dvije vrste protolitičkih puferskih otopina:

Kisela tj. koji se sastoji od slabe kiseline i viška njene konjugirane baze (soli koju čine jaka baza i anjon ove kiseline). Na primjer: CH 3 COOH i CH 3 COONa - acetatni pufer

CH 3 COOH + H 2 O ↔ H 3 O + + CH 3 COO - višak konjugiranih

osnove

CH 3 COONa → Na + + CH 3 COO -

Osnovne, tj. koji se sastoji od slabe baze i viška njene konjugirane kiseline (tj. formirane soli jaka kiselina i kation ove baze). Na primjer: NH 4 OH i NH 4 Cl – amonijačni pufer.

NH 3 + H 2 O ↔ OH - + NH 4 + višak

Baza

konjugirati

NH 4 Cl → Cl - + NH 4 + kiseline

Jednačina baferskog sistema se izračunava pomoću Henderson-Haselbachove formule:

pH = pK + ℓg, pOH = pK + ℓg
,

gdje je pK = -ℓg K D.

C – molarna ili ekvivalentna koncentracija elektrolita (C = V N)

Mehanizam djelovanja puferskih otopina

Razmotrimo ga na primjeru acetatnog pufera: CH 3 COOH + CH 3 COONa

Visoka koncentracija acetatnih jona je posljedica potpune disocijacije jakog elektrolita - natrijum acetata, a octena kiselina, u prisustvu istoimenog anjona, postoji u otopini u gotovo nejoniziranom obliku.

Prilikom dodavanja mala količina hlorovodonične kiseline, ioni H + vezuju se za konjugovanu bazu CH 3 COO - prisutna u rastvoru u slab elektrolit CH 3 COOH.

CH 3 COO ‾ +H + ↔ CH 3 COOH (1)

Iz jednačine (1) je jasno da je jaka kiselina HC1 zamijenjena ekvivalentnom količinom slabe kiseline CH 3 COOH. Količina CH 3 COOH se povećava i, prema W. Ostwaldovom zakonu razblaženja, stepen disocijacije se smanjuje. Kao rezultat toga, koncentracija H+ jona u puferu raste, ali vrlo blago. pH ostaje konstantan.

Prilikom dodavanja kiseline u pufer, pH se određuje po formuli:

pH = pK + ℓg

Kada se u pufer doda mala količina alkalija, on reaguje sa CH 3 COOH.

Molekuli octene kiseline će reagovati sa hidroksidnim jonima da bi formirali H 2 O i CH 3 COO ‾:

CH 3 COOH + OH ‾ ↔ CH 3 COO ‾ + H 2 O (2)

Kao rezultat, alkalija je zamijenjena ekvivalentnom količinom slabo bazične soli CH 3 COONa. Količina CH 3 COOH se smanjuje i, prema W. Ostwaldovom zakonu razrjeđenja, stepen disocijacije se povećava zbog potencijalne kiselosti preostalih nedisociranih molekula CH 3 COOH. Posljedično, koncentracija H+ jona ostaje gotovo nepromijenjena. pH ostaje konstantan.

pH = pK + ℓg

Prilikom dodavanja lužine pH se određuje po formuli:

Pri razrjeđivanju pufera pH se također ne mijenja, jer konstanta disocijacije i omjer komponenti ostaju nepromijenjeni.

Dakle, pH pufera ovisi o: konstanti disocijacije i omjeru koncentracija komponenti. Što su ove vrijednosti veće, to je viši pH pufera. pH pufera će biti najveći kada je omjer komponenti jednak jedan. Da bi se kvantitativno okarakterizirao pufer, uvodi se koncept