Материал: Химия Часть 3
СОДЕРЖАНИЕ
Коллигативные свойства растворов
Давление насыщенного пара. Закон Рауля
Биологическое значение осмотического давления
Варианты задач для самостоятельного решения
Количественные характеристики буферных систем
Биологическая роль буферных систем Буферные системы крови
Варианты задач для самостоятельного решения Вариант № 1
Произведение растворимости (пр)
Условия образования и растворения осадка
Смещение гетерогенного равновесия
Биологическая роль гетерогенных равновесий
Варианты задач для самостоятельного решения
Строение комплексных соединений
Основные характеристики комплексных соединений
Классификация комплексных соединений
Природа химической связи в комплексных соединениях
Изомерия комплексных соединений
Номенклатура комплексных соединений
Ионные равновесия в растворах комплексных соединений
Хелаты и внутрикомплексные соединения
Биологическая роль комплексных соединений
Токсикологическая роль комплексообразования
Следовательно, после добавления NaOH:
.
При добавлении щелочи протекает реакция:
СН3СОOH
+ NaOH
CH3COONa
+ H2O,
в результате которой изменяется количество компонентов буферного раствора:
;
;
,
где x количество NaOH.
Отсюда:
;
;
.
Решая полученное уравнение, получим: x 1,3 ммоль.
Подставляя значения n(NaOH) = 1,3 ммоль, V(буфера) = 0,15 л и pH = 1 в уравнение (9), получим:
5. Рассчитать,
объемы растворов Na2HPO4
и NaH2PO4
одинаковой молярной концентрации,
которые необходимо взять для приготовле-ния
300 мл буферного раствора с pH
= 7,5. Для фосфорной кислоты:
7,6103;
6,2108,
3,31013.
Решение.
В фосфатном буферном растворе протолитическое равновесие имеет вид:
H2PO4– ⇄ HPO42 + H+,
поэтому с учетом равных концентраций компонентов уравнение (5) запишется:
Подставляя
значения pH
и
,
получим:
Отсюда:
Решая систему уравнений:
получим: V0(Na2HPO4) = 200 мл и V0(NaH2PO4) = 100 мл.
6. Найти
объем раствора ацетата натрия с
С(CH3COONa)
= 0,04 моль/л, который надо добавить к
500 мл раствора уксусной кислоты с
С(CH3COOH)
= 0,1 моль/л,
чтобы получить буферный раствор с рН =
3,74, если
(СН3СООН)
= 4,74.
Решение.
Используя уравнение (7), получим:
.
Отсюда:
;
7. Найти
массу гидрофосфата калия, которую надо
добавить к 1500 мл раствора дигидрофосфата
калия с С(KH2PО4) = 0,4 моль/л,
чтобы приготовить буферный раствор c
рН = 6,5.
(H2PO4)
= 7,2.
Решение.
В данном случае формула (5) принимает вид:
.
Отсюда:
8. Буферный
раствор приготовили смешиванием 50 мл
раствора уксусной кислоты с концентрацией
0,1 моль/л и 80 мл раствора гидроксида
калия с концентрацией 0,05 моль/л. Определить
рН полученного раствора, если
(СН3СООН)
= 4,74.
Решение.
В процессе приготовления раствора протекает реакция нейтрали-зации кислоты щелочью:
СН3СООН
+ КOH
CH3COOК
+ H2O
Количества взятых для реакции реагентов составляют:
;
Количества прореагировавших между собой реагентов равны, поэтому количество оставшейся после реакции кислоты:
.
Количество образовавшейся соли равно количеству прореагиро-вавших реагентов и составляет 0,004 моль.
Используя уравнение (5), получаем:
9. Найти
объем раствора гидроксида калия с
концентрацией 0,05 моль/л, который надо
прилить к 50 мл раствора муравьиной
кислоты с концентрацией 0,1 моль/л, чтобы
получить буферный раствор с рН = 4.
(НСООН)
= 1,8∙104.
Решение.
Используя уравнение Гендерсона-Гассельбаха получаем:
.
Следовательно:
.
Количества взятых для реакции реагентов составляют:
;
Количество прореагировавших реагентов равны между собой, поэтому количество оставшейся после реакции кислоты:
.
Количество образовавшейся соли равно количеству прореагиро-вавших реагентов и составляет 0,05х моль.
Таким образом:
.
Решая уравнение, получаем:
;
10. На
титрование 50 мл буферного раствора с
рН = 7,0
в присут-ствии индикатора HInd
с
= 8,5
израсходовано 2 мл
раствора NaOH
с С(
NaOH)
= 0,8 моль/л. Вычислить буферную емкость
раствора.
Решение.
В
соответствии с теорией кислотно-основных
индикаторов, в точке перехода окраски
индикатора рН = 
(HInd),
т. е. после до-бавления NaOH
рН = 8,5.
Тогда:
11. Буферная емкость гидрокарбонатной буферной системы по щелочи составляет 20 ммоль/л. Найти изменение pH буфера при добавлении к 100 мл буферного раствора 10 мл раствора KOH с С(KOH) = 0,1 моль/л.
Решение.
Изменение pH буфера найдем по формуле (9):
.
11. На
титрование 50 мл фосфатного буфера,
содержащего рав-ные количества Na2HPO4
и NaH2PO4,
в присутствии индикатора HInd
с
= 8,5
затрачено 2 мл
раствора NaOH
с С(NaOH) = 0,65 моль/л.
Вычислить буферную емкость раствора,
если
(H2PO4)
= 7,2.
Решение.
Значение рН буфера до титрования найдем по уравнению Гендерсона-Гассельбаха. Поскольку количества компонентов равны:
.
В
соответствии с теорией кислотно-основных
индикаторов, в точке перехода окраски
индикатора рН = 
(HInd),
т.е. после добавления NaOH
рН = 8,5.
Тогда:
.
12. Рассчитать буферную емкость крови, если добавление к 50 мл крови 20 мл раствора HCl c C(HCl) = 0,05 моль/л вызвало снижение pH крови от 7,4 до 7,0.
Решение.
Буферную емкость крови по кислоте рассчитаем по формуле (8):
13. Определить,
какие изменения произойдут в плазме
крови человека, если парциальное давление
СО2
над кровью увеличится на 10 мм рт. ст.
по сравнению с нормой. Норме соответствуют
значе-ния: pH
= 7,4; С(НСО3)
= 24 ммоль/л;
Физио-логическое значение
составляет 6,1.
Решение.
Самая мощная буферная система крови гидрокарбонатная. Она первой реагирует на изменения, происходящие в плазме крови и в эритроцитах. Таким образом, pH плазмы крови в указанных условиях можно рассчитать по уравнению (11):
.
Незначительное снижение pH плазмы крови по сравнению с нормой свидетельствует о газовой (дыхательной) форме ацидоза.
14. Определить,
какого типа буферная система находится
в растворе валина, 1 л которого содержит
0,2 моль катионной формы и 0,4 моль биполярной
формы. Рассчитать pH
раствора, если для валина
,
.
Решение.
В
данном случае раствор валина представляет
собой буферную систему I
типа: катионная форма является слабой
кислотой, а биполярный ион
сопряженным основанием. Равновесию
между катионной и биполярной формами
валина отвечает константа
,
поэтому уравнениеГендерсона-Гассельбаха
имеет вид:
15. Определить,
какого типа буферная система образуется
при добавлении к 50 мл раствора аланина
с молярной концентрацией 0,1 моль/л
20 мл раствора NaOH
с С(NaOH) = 0,05 моль/л.
Рассчитать рН раствора, если для аланина
,
.
Решение.
В водном растворе аланин присутствует преимущественно в виде биполярного иона. При добавлении щелочи от группы NH3+ биполярного иона аланина отщепляется протон и образуется форма «белок-основание»:
Таким образом, образуется буферная система II типа слабое основание и его катион В/ВН+.
Количества взятых для реакции реагентов составляют:
;
Количества прореагировавших между собой реагентов равны, поэтому количество аланина в форме биполярного иона (кислоты в уравнении Гендерсона-Гассельбаха) равно:
.
а количество сопряженного основания (формы «белок-основание»):
.
Равновесию
соль «белка-основания» 
«белок-основание» соот-ветствует
константа
= 9,7, поэтому уравнениеГендерсона-Гассельбаха
запишется:
16. Найти
соотношение форм глутамина при
физиологических условиях (рН = 7,4),
если для этой
-аминокислоты:
2,2;
9,1.
Проявляет ли в этих условиях раствор
глутамина буферное действие?