КОЛЛОИДНО-ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ

По теме «Коллоидно-дисперсные системы» студент должен знатьь понятия: дисперсная фаза, дисперсионная среда, степень дисперсности, коагуляция; классификацию ДС; условия и методы получения КДС; медико-биологические примеры ДС; устойчивость КДС; уметь составлять формулы коллоидных частиц; оценивать устойчивость КДС; владеть навыками приготовления КДС; навыками экспериментальной оценки знака заряда гранулы; методикой определения порога коагуляции.

 

Вопросы для подготовки

1. Общая характеристика КДС. Строение частиц КДС. Составные части мицеллы. Роль стабилизатора. Электрокинетический и электродинамический потенциалы. Изоэлектрическое состояние мицеллы. Электрофорез и электроосмос.

2. Получение КДС. Условия и методы получения КДС. Очистка КДС: диализ, вивидиализ. Компенсационный вивидиализ.

3. Устойчивость КДС. Виды устойчивости. Факторы устойчивости.

4. Коагуляция КДС, причины, ее вызывающие. Механизм коагулирующего действия электролитов. Порог коагуляции. Правило Шульце-Гарди. Коллоидная защита. Биологическая роль. Пептизация. Коагуляция в биологических системах.

5. Коагуляция смесями электролитов. Явления антагонизма и синергизма.

6. Структурообразование в КДС. Причины. Механизм процесса. Гели, их физико-химические свойства. Профилактические и лечебные гели.

Задачи и упражнения по теме КДС

1. Известно бактерицидное действие серебра. Покажите строение коллоидной частицы золя серебра. Стабилизатор – нитрат серебра.

2. Постройте мицеллу СаС₂О₄ с положительно заряженной гранулой. Объясните на этом примере механизм стабилизирующего действия электролита.

3. При каких условиях можно получить коллоид сульфида меди с положительно заряженной гранулой? Опишите механизм коагулирующего действия.

4. Объясните, почему при потере защитной функции белков возможно образование камней в почках. Рассмотрите это явление на примере оксалата кальция. Нарисуйте схематично исходную частицу оксалата кальция в растворе.

5. Рассмотрите примеры получения КДС методом химической конденсации. Напишите мицеллы, укажите стабилизаторы. За счет чего коллоиды сохраняют устойчивость? Примеры: коллоиды золота, серы, сульфата бария, гидроксида хрома(Ш), оксида олова(IV).

6. Золь иодида серебра получен при сливании 20 мл 0, 01М раствора KI и 15 мл 0, 01М раствора AgNO₃. Напишите формулу мицеллы образовавшегося коллоида и определите направление движения его частиц при электрофорезе.

7. Свежеосажденный гидроксид алюминия обработали раствором соляной кислоты, недостаточным для полного растворения осадка. При этом образуется коллоид А1(ОН)₃. Напишите формулу мицеллы, если в электрическом поле частицы коллоида А1(ОН)₃ перемещаются к катоду (-). Укажите метод получения КДС.

8. При длительном стоянии сероводородной воды на воздухе образуется коллоидная сера. Напишите формулу мицеллы золя серы и определите знак заряда гранулы. К какому методы относится образование данного коллоида?

9. Золь серы получен добавлением 5 мл спиртового раствора серы к 10 мл дистиллированной воды. Каким методом он получен? Чем объясняется, что в проходящем свете золь красно-оранжевый, а в отраженном – голубой?

10. При пропускании избытка сероводорода в подкисленный раствор соли мышьяка(Ш) получен золь сульфида мышьяка(Ш). Напишите мицеллу и определите знак заряда гранулы.

11. Для очистки водопроводной воды от взвешенных частиц глины и песка добавляют небольшое количество Аl₂(SO₄)₃. Почему в этом случае происходит быстрое оседание взвешенных частиц? Ответ обоснуйте.

12. К 5 мл золя Fe(OH)₃ до начала коагуляции надо добавить один из следующих растворов: 4 мл хлорида калия с концентрацией     3 моль/л, 0, 5 мл сульфата калия с концентрацией 0, 01 моль/л, 3 мл Na₃PO₄ с концентрацией 0, 001 моль/л. Вычислите порог коагуляции этих электролитов. Во сколько раз коагулирующее действие их отличается друг от друга?

13. Какой объем 0, 01М раствора K₂Cr₂O₇ надо добавить к 1 л золя гидроксида алюминия, чтобы вызвать его коагуляцию? Порог коагуляции 0, 63 ммоль/л.

14. Назовите три метода получения коллоида Fe(OH)₃, приведите уравнения реакций, напишите мицеллы. Как экспериментально определить знак заряда гранулы?

15. При каких условиях отсутствует направленное движение частиц КДС в электрическом поле? В каком направлении будут перемещаться частицы коллоидов Ag₂Cr₂O₇, Bi(OH)₃? Приведите строение мицелл.

16. Чем отличается адсорбционная пептизация от растворения?

17. Частицы коллоидного раствора сульфата кальция, полученного смешением равных объемов СаС1₂ и Na₂SO₄, перемещаются в электрическом поле к катоду. Одинаковы ли концентрации исходных растворов? Покажите строение коллоидных частиц.

18. Коллоидный раствор сульфида свинца получен по реакции Pb(NO₃)₂ + Na₂S →. Пороги коагуляции электролитов для коллоидного раствора, ммоль/л: КС1 – 50; А1С1₃ – 0, 093; MgCl₂ – 0, 717. Укажите стабилизатор при получении коллоидного раствора.

19. Известно, что для лекарственных препаратов очень важна их совместимость, поскольку при одновременном их введении могут наблюдаться явления синергизма, антагонизма и реже аддитивности. Какое явление может иметь место при одновременном добавлении растворов FeCl₂ и KCN к коллоидному раствору а) с отрицательно; б) с положительно заряженной гранулой? Дайте пояснения.

ГРУБОДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ

По теме «Грубодисперсные системы» студент должен знать классификацию ГДС; методы получения и стабилизаторы; уметь показывать строение частиц дисперсной фазы; оценивать устойчивость ГДС; владеть навыками приготовления суспензий, эмульсий различного типа.

Вопросы для подготовки

1. Общая характеристика.

2. Классификация ГДС: эмульсии, суспензии, аэрозоли, пены.

3. Эмульсии: методы получения, свойства. Типы эмульсий, механизм действия эмульгатора. Обращение фаз эмульсий. Применение эмульсий в медицине.

4. Суспензии. Виды суспензий. Строение частиц ДФ. Методы получения. Свойства. Применение в медицине.

5. Аэрозоли, классификация. Кинетическая и агрегативная устойчивость. Аэрозоли как причина возникновения некоторых заболеваний и как лекарственные формы.

 

РАСТВОРЫ НМС

По теме «Растворы НМС» студент должен знать характеристику молекулярно- и ионнодисперсных систем; устойчивость и методы осаждения НМС из растворов; уметь показывать строение частиц дисперсной фазы; владеть методами приготовления растворов НМС и методами их разрушения путем высаливания и замены растворителя.

 

Вопросы для подготовки

1. Характеристика, получение растворов НМС.

2. Строение частиц ДФ в растворе.

3. Факторы устойчивости. Способы разрушения НМС: высаливание; метод замены растворителя.

Задачи и упражнения по темам ГДС, растворы НМС

1. Представлены вещества: а) жир, вода; б) жир, бензол; в) ВаС1₂, Na₂SO₄, вода; г) CaSO_{4 тв}, вода. Какие при этом системы получатся, укажите их структурные единицы и условия получения. Дайте характеристику полученных дисперсных систем.

2. Объясните, почему при взбалтывании бензола в воде происходит расслаивание жидкостей, а в присутствии натриевого мыла получается устойчивая система. Какую роль играет мыло? Назовите вид дисперсной системы, ее структурную единицу.

3. Имея в распоряжении воду, хлористый кальций и соду (Na₂CO₃), получите раствор НМС, КДС и ГДС. Укажите условия их получения. Охарактеризуйте кинетическую и агрегативную устойчивость этих дисперсных систем. Покажите строение частиц ДФ.

4. К спиртовому раствору канифоли (или серы) добавили воду. Дайте объяснения наблюдаемому помутнению раствора. Что можно увидеть, если к раствору НМС добавить кристаллы (NH₄)₂SO₄? Чем различаются  механизмы  разрушения  НМС  в  первом и во втором случаях?

5. К какому типу дисперсных систем можно отнести следующие системы: спиртовой раствор йода; зубная паста; анисовые капли; препарат «Альмагель»; пломбировочный материал; рыбий жир; кровь; слюна; раствор хлорида кальция; таблетка активированного угля?

 

Тесты

1. Какая из перечисленных ДС является гетерогенной?

1.1. раствор Na₂SO₄;

1.2. раствор желатина;

1.3. золь Fe(OH)₃.

3. Какая из перечисленных ДС является агрегативно устойчивой?

2.1. раствор ВаС1₂;

2.2. коллоид BaSO₄;

2.3. эмульсия масла в воде.

3. Какая ДС получится при добавлении к избытку раствора AgNO₃ раствора NaCl? Что представляет собой частица дисперсной фазы этой системы?

Ответ	Вид ДС	Строение частицы
3.1.	раствор НМС	гидратированные молекулы
3.2.	КДС	мицелла
3.3.	ГДС	частица масла, окруженная оболочкой из молекул эмульгатора и дисперсионной среды

4. Какая ДС получится при добавлении бензола к фенолу?

4.1. раствор ВМС;

4.2. КДС;

4.3. раствор НМС.

5. Что произойдет при добавлении ацетона к раствору желатина?

5.1. набухание;

5.2. осаждение;

5.3. образование раствора ВМС.

6. Какой фактор не способствует процессу структурообразования?

6.1. рН_р-ра ~ pI;

6.2. шарообразная форма частиц;

6.3. добавление дегидратирующего средства;

6.4. понижение температуры.

7. Суспензия – это ГДС, в которой:

	дс	дф
7.1.	Ж	Ж
7.2.	Ж	Г
7.3.	Ж	Тв
7.4.	Г	Ж

 

8. При добавлении воды к спиртовому раствору I₂ образуется:

8.1. раствор НМС;                          8.2. раствор ВМС;

8.3. эмульсия;                                        8.4. суспензия.

9. Выберите лиофобную ДС:

9.1. спиртовой раствор I₂;

9.2. золь Ag, стабилизированный AgNO₃;

9.3. раствор фенола в этаноле.

10. {[mBaSO₄]_nBa²⁺2Cl^-}^2X+∙ 2xCl^-∙ уН₂О – эта частица является дисперсной фазой:

10.1. суспензии;    10.2. КДС;            

10.3. эмульсии;     10.4. пасты.                        

11. В коллоидной частице, образующейся под действием избытка раствора нитрата серебра на раствор хлорида натрия, потенциалопределяющим является ион:

11.1. С1^-; 11.2. Ag⁺;          11.3. Na⁺;          11.4. NO₃^-.

12. Коллоидная частица, образующаяся при взаимодействии нитрата серебра с избытком иодида калия, в электрическом поле:

12.1. перемещается к положительному электроду;

12.2. перемещается к отрицательному электроду;

12.3. совершает колебательные движения;

12.4. остается неподвижной.

13. Коагуляцию золя иодида серебра, полученного по реакции
AgNO₃ + KI_(изб.) → AgI + KNO₃, вызывают:

13.1. катионы электролита;

13.2. нейтральные молекулы;

13.3. катионы и анионы одновременно;

13.4. молекулы воды.

14. Отделение сыворотки при свертывании крови – это пример:

14.1. тиксотропии;

14.2. периодических реакций;

14.3. синерезиса;

14.4. высаливания.

15. Изоэлектрическая точка белка равна 4, 6. Заряд частиц белка в нейтральной среде (рН = 7):

15.1. отрицательный;          15.2. положительный;

15.3. равен нулю.

 

ТЕМА XIV. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

           Все дисперсные системы обладают определенными физико-химическими свойствами. Это оптические свойства, связанные с поглощением света, с его рассеянием и др. это молекулярно-кинетические свойства, обусловленные тепловым движением частиц дисперсной фазы (броуновским движением, диффузией, осмосом) и зависящие от размеров частиц. Это коллигативные свойства (скорость диффузии, осмотическое давление, давление насыщенного пара растворителя, температуры кипения и замерзания растворов), зависящие от числа частиц дисперсной фазы в единице объема.

           Особенно осмос играет чрезвычайно важную роль в функционировании живых систем. Благодаря осмосу регулируется поступление воды в клетки и межклеточные структуры. Упругость клеток (тургор), обеспечивающая эластичность тканей и сохранение определенной формы органов, обусловлена осмотическим давлением. Животные и растительные клетки имеют оболочки или поверхностный слой протоплазмы, обладающие свойствами полупроницаемых мембран. При помещении этих клеток в растворы с различной концентрацией наблюдается осмос.

           Законы Рауля лежат в основе экспериментальных методов определения молекулярных масс растворимых веществ – эбулиоскопии и криоскопии – основанных соответственно на измерении температуры кипения и температуры замерзания растворов этих веществ. Эти методы применяют также для определения изотонического коэффициента, степени электролитической диссоциации для электролитов. Методы эбулиоскопии и криоскопии широко используются при физико-химическом изучении биологических объектов.

           По теме XIV студент должен знать оптические свойства ДС; коллигативные свойства растворов; закон Рауля; осмос, осмотическое давление, гипер-, гипо- и изотонические растворы; понятия осмомолярность и осмомоляльность; уметь рассчитывать осмотическое давление, температуру кипения и замерзания растворов электролитов и неэлектролитов; рассчитывать молярную массу неизвестного вещества по данным осмометрии, криометрии и эбулиометрии; прогнозировать поведение эритроцитов в растворах заданной концентрации; владеть сущностью методов осмометрии и крио-
метрии.

Вопросы для подготовки

1. Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем. Оптические свойства. Рассеяние света. Уравнение Релея. Конус Тиндаля. Нефелометрия. Ультрамикроскопия. Опалесценция. Дихроизм.

2. Броуновское движение. Диффузия. Уравнение Фика. Коэффициент диффузии. Уравнение Эйнштейна.

3. Коллигативные свойства дисперсных систем. Осмос. Осмотическое давление. Уравнение Вант-Гоффа для расчета осмотического давления растворов неэлектролитов и электролитов. Изотонический коэффициент. Осмометрия.

4. Растворы изотонические, гипотонические, гипертонические, их применение. Изоосмия. Плазмолиз, лизис. Биологическое значение осмоса.

5. Осмос в растворах ВМС, в коллоидных растворах. Расчет осмотического давления. Онкотическое давление.

6. Мембранное равновесие Доннана. Биологическая роль мембранного равновесия в обеспечении жизнедеятельности клеток.

7. Закон Рауля. Кипение и замерзание растворов электролитов и неэлектролитов.

8. Следствия из закона Рауля. Эбулиоскопическая и криоскопическая константы. Эбулиометрия. Криометрия. Применение в медико-биологичес-
ких исследованиях.

 

Тесты

1. В медицине и фармации раствор называется изотоническим, если он имеет:

1.1. осмотическое  давление  ниже  осмотического  давления  плазмы;

1.2. осмотическое давление равное осмотическому давлению плазмы;

1.3. осмотическое  давление  выше  осмотического  давления плазмы;

1.4. осмотическое давление в 2 раза меньше осмотического давления плазмы.

2. Уравнение Вант-Гоффа для расчета осмотического давления раствора электролита имеет вид:

2.1. π = CRT;                                       2.2. π = iCRT;

2.3. π = α CRT;                                    2.4.

3. Чему равен изотонический коэффициент раствора Ca(NO₃)₂ (кажущаяся степень диссоциации 75%):

3.1. 2, 5;     3.2. 1, 75;           3.3. 2, 75;           3.4. –0, 5.

4. Взяты растворы КС1, С₆Н₁₂О₆, Na₂SO₄, СН₃СООН (α = 0, 013) с одинаковой молярной концентрацией. Какой из этих растворов будет иметь наибольшее осмотическое давление:

4.1. СН₃СООН;                                       4.2. С₆Н₁₂О₆;

4.3. КС1;                                                   4.4. Na₂SO₄.

5. Чему будет равна молярная концентрация раствора NaCl, изотоничного цельной крови (π _крови = 7, 63 атм):

5.1. 0, 3 моль/л;                                       5.2. 0, 15 моль/л;

5.3. 6, 66 моль/л;                                     5.4. 3, 33 моль/л.

6. Укажите единицы измерения осмотического давления в СИ:

6.1. атм;    6.2. Дж;             6.3. Н· м;            6.4. Па.

7. ИЭТ белка равна 5. При каком рН осмотическое давление раствора белка будет минимальным:

7.1. рН = 3;                                          7.2. рН = 6;

7.3. рН ≈ 5;                                          7.4. рН = 7.

8. При помещении клетки в гипертонический раствор наблюдается ее:

8.1. лизис;                                           8.2. плазмолиз;

8.3. гемолиз;                                            8.4. синерезис.

9. Метод криометрии основан на:

9.1. эффекте понижения температуры замерзания растворов по сравнению с чистым растворителем;

9.2. эффекте повышения температуры кипения растворов по сравнению с чистым растворителем;

9.3. эффекте постоянства солевого состава внутри клеток;

9.4. эффекте проникновения молекул растворителя через полупроницаемую мембрану.

10. Взяты растворы фруктозы, NH₃∙ H₂O (α = 0, 013), Ca(NO₃)₂, KNO₃ с одинаковой моляльной концентрацией. Какой из этих растворов будет иметь самую низкую температуру замерзания:

10.1. KNO₃;                                      10.2. С₆Н₁₂О₆;

10.3. NH₃∙ H₂O;                                10.4. Ca(NO₃)₂

Задачи и упражнения

1. Рассчитайте осмотическое давление 20%-го водного раствора глюкозы (ρ = 1, 08 г/мл) при 310 К, применяемого для внутривенного введения, например, при отеке легкого. Каким будет этот раствор по отношению к крови, если ее осмотическое давление равно 740-780 кПа?

2. Рассчитайте осмотическое давление 0, 01М раствора KCl при 310 К, если изотонический коэффициент равен 1, 96. Каким будет этот раствор по отношению к плазме крови?

3. 0, 1 М водный раствор хлорида магния имеет осмотическое давление 691 кПа при 298 К. Вычислите изотонический коэффициент хлорида магния в этом растворе.

4. Раствор сахарозы при 0^оС обнаруживает осмотическое давление,  равное  3, 5 атм. Сколько г сахарозы  содержится  в 1 л     раствора?

5. Определите молярную концентрацию раствора глюкозы, который изотоничен крови.

6. Водные растворы мочевины и сахарозы разделены полупроницаемой мембраной. Направленного переноса растворителя через мембрану не происходит. Какой из растворов имеет большее значение массовой доли растворенного вещества?

7. Вычислите осмомолярность крови при 310 К, если ее осмотическое давление в норме составляет 740-780 кПа

8. При несахарном диабете выделяются большие объемы разбавленной мочи, осмомолярность которой снижается до 0, 06 осмомоль/л. Вычислите осмотическое давление такой мочи при 310 К.

9. При 25^оС осмотическое давление некоторого водного раствора, содержащего 2, 8 г вещества в 200 мл раствора, равно 0, 7 кПа. Найдите молярную массу растворенного вещества.

10. Осмотическое давление раствора гемоглобина в воде, содержащем 124 г/л, при 17^оС равно 0, 0435 атм. Рассчитайте молярную массу гемоглобина.

11. Определите молярную концентрацию раствора сахарозы, который изотоничен крови.

12. Рассчитайте молярную массу мочевины, если водный раствор, содержащий 0, 368 г мочевины в 200 мл, при 20^оС имеет осмотическое давление 74630 Н/м².

13. Вычислите молярную концентрацию водного раствора мочевины, если раствор при 27^оС изотоничен с 0, 5М раствором СаС1₂. Степень ионизации соли в 0, 5М растворе 65, 4%.

14. При некоторой температуре давление водяного пара над водой составляет 4, 5 кПа. На сколько понизится давление водяного пара  при  той  же температуре, если  в  270 г  воды растворить 18 г глюкозы?

15. Сколько г нафталина нужно растворить в 100 г бензола при 20^оС, чтобы понизить давление пара бензола на 666, 4 Н/м²? 9954 Н/м².

16. Давление водяного пара над раствором, содержащим 5 г NaOH в 180 мл воды, при 100^оС равно 99000 Н/м². Вычислите степень ионизации гидроксида натрия в данном растворе.

17. Имеются 25% растворы (водные) мочевины, глицерина, хлорида натрия. В какой последовательности будут закипать эти растворы при их постепенном нагревании?

18. В 10, 6 г раствора салициловой кислоты в этаноле содержится 0, 401 г салициловой кислоты. Повышение температуры кипения указанного раствора составляет 0, 316^о. Определите молярную массу салициловой кислоты.

19. При растворении 1, 88 г фенола в 100 г этанола температура кипения последнего повысилась на 0, 232^о. Рассчитайте молярную массу фенола.

20. Имеются 10% растворы глюкозы и тростникового сахара (сахарозы). Одинаковы ли их температуры замерзания и осмотичесие давления?

21. При какой температуре должен замерзать 10% водный раствор этанола?

22. Смесь, содержащая 0, 1 г ПАСК (противотуберкулезное средство – парааминосалициловая кислота) и 2 г камфары, плавится при 165^оС. Найдите молярную массу ПАСК, если температура плавления камфары 178^оС.

23. Понижение температуры замерзания раствора, содержащего 8 г фруктозы в 100 мл воды, равно 0, 93^о. Определите молярную массу фруктозы.

24. Рассчитайте температуру замерзания 0, 2 % раствора мочевины и 0, 06М раствора хлорида натрия. α _NaCl = 100%.

25. Чему  равна  температура  замерзания  3 %  раствора  глюкозы?

26. Температура замерзания бензола 278, 5 К, а температура замерзания раствора, содержащего 0, 2242 г камфоры в 30, 55 г бензола, 278, 252 К. Определите молярную массу камфоры.

27. При какой температуре будет замерзать 45% раствор метанола в воде?

28. Гормон щитовидной железы – тироксин массой 0, 445 г растворили в бензоле массой 10 г. Температура кристаллизации полученного раствора составила 278, 2 К. Рассчитайте молярную массу тироксина. t_{зам. бензола} = 5, 45^оС.

29. В равных объемах воды растворено в одном случае 0, 5 моль сахарозы, а в другом – 0, 2 моль хлорида кальция. Температуры кристаллизации обоих растворов одинаковы. Чему равна кажущаяся степень ионизации хлорида кальция?

30. Определите температуру замерзания 0, 5% водного раствора хлорида кальция, если кажущаяся степень ионизации соли    равна 1.

31. Определите степень ионизации хлоруксусной кислоты в растворе, содержащем в 200 г воды 2 г кислоты, если Δ t_зам = 0, 218^о.

32. Какое количество глицерина нужно добавить к 1000 г воды, чтобы раствор не замерзал до –5^оС?

33. Рассчитайте величину кажущейся степени ионизации КОН в растворе, полученном растворением 7 г гидроксида калия в 1 л воды, если раствор замерзает при –0, 414^оС.

34. Будут ли изотоничны два раствора, если Δ t_зам одного из них 0, 31^о, а осмотическое давление другого при 37^оС равно 4, 2 атм?

35. Сравните осмотические давления и температуры замерзания 1М растворов NaCl и глюкозы.

36. Найдите осмотическое давление биологической жидкости при 37^оС, если Δ t_зам составляет 0, 93.

37. Найдите осмотическую концентрацию и осмотическое давление спинномозговой жидкости при 37^оС, если Δ t_зам = 0, 05^оС.

38. Определите депрессию раствора неэлектролита (Δ t_зам), если его осмотическое давление при 0^оС равно 4, 92 атм.

39. Изотоничны ли 0, 6 % раствор мочевины и 0, 05М раствор NaCl, если последний полностью ионизирован? Рассчитайте депрессию того и другого растворов.

40. Чему равна осмотическая концентрация крови лягушки, если t^о_зам ее крови равна –0, 41^оС?

41. Зная, что при 25^оС давление насыщенного пара над водой равно 31, 66 гПа, а над морской водой 30, 62 гПа, определите содержание растворенных в морской воде солей в пересчете на NaCl и решите, будет ли этот раствор гипертоничен или гипотоничен по отношению к плазме крови.

42. Депрессия крови в норме 0, 56-0, 58^о. Если депрессия в патологических случаях составляет 0, 8-1, 0^о, то это указывает на осмотическую гипертонию или гипотонию крови?

43. Можно ли хранить плазму крови в холодильнике при –0, 4^оС, если известно, что кристаллизация губительно влияет на клеточные элементы крови?

44. Рассчитайте концентрацию раствора СаС1₂, который изотоничен 0, 5 моль/кг Н₂О раствору глюкозы. Определите температуру замерзания этого раствора. Кажущаяся степень ионизации хлорида кальция равна 81, 3 %.

45. Температура замерзания раствора, содержащего 0, 9705 г валериановой кислоты в 0, 1 кг воды, составляет -0, 181^оС. Покажите, что эта кислота в растворе слабо ионизирована.

 

 

ТЕМА XV. КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ.
ЛИГАНДООБМЕННЫЕ РАВНОВЕСИЯ И ПРОЦЕССЫ

 

           Комплексные соединения – наиболее обширный и разнообразный класс химических соединений, широко распространенных в природе и играющих важную роль в биологических процессах. Такие микроэлементы как Со, Мо, Zn, Cu, Mn и др. находятся в организме, в основном, в виде комплексных соединений, определяющих структуру и свойства ферментов, витаминов, гормонов. Комплексные соединения находят разнообразное практическое применение. Так, образование хелатных комплексов используется при умягчении жесткой воды, растворении камней в почках, выведении металлов-ядов из организма. Изучение данной темы необходимо для успешного усвоения таких дисциплин, как биохимия, фармакология, судебная медицина, гигиена питания и др.

По теме XV студент должен знать понятия: комплексное (координационное) соединение, внешняя и внутренняя сфера, центральный атом или ион, лиганды, дентатность, координационное число; номенклатуру комплексных соединений; основные типы комплексных соединений (хелатные, полиядерные и т.д.); термодинамические условия образования комплексных соединений; конкурирующие процессы: конкуренция за лиганд, за центральный атом; примеры совмещенных лигандообменных равновесий и процессов в живых системах; уметь классифицировать комплексные соединения; давать названия, составлять формулы комплексных соединений по названию; показывать поведение комплексных соединений в растворе, записывать константу нестойкости; теоретически оценивать направление протекания конкурирующих лигандообменных и совмещенных процессов; владеть навыками экспериментальной оценки конкурирующих лигандообменных процессов.

Вопросы для подготовки

1. Какие соединения называются комплексными?

2. Строение комплексных соединений: внутренняя и внешняя сферы, комплексообразователь, координационное число, лиганды, в т.ч. биологические.

3. Какие элементы выступают в роли комплексообразователя? Комплексообразующая способность s-, p-, d- элементов. Связь координационного числа и заряда комплексообразователя.

4. Какие ионы и молекулы выступают в роли лигандов.

5. Классификация комплексных соединений:

- по заряду комплексного иона;

- по характеру лигандов;

- по количеству комплексообразователей.

6. Номенклатура комплексных соединений.

7. Изомерия комплексных соединений.

8. Поведение комплексных соединений в растворах. Константа нестойкости и константа устойчивости.

9. Биологическая роль и применение комплексных соединений.

10. Совмещенные лигандообменные равновесия и процессы в живых системах.

Тесты

Какое из приведенных соединений относится к комплексным:

1.1. CuSO₄;                                         1.2. [Cu(NH₃)₄]SO₄;

1.3. PO₄^3-;                                            1.4. CuCl₂

1. Определите величину и знак заряда комплексного иона [Pt(NH₃)₂(H₂O)₂Cl₂]:

2.1. +4;                     2.2. 0;                 2.3. +2;              2.4. –1

2. Определите степень окисления иона-комплексообразователя в комплексном соединении K[Cr(H₂O)₂(NO₂)₄]

3.1. +2;                     3.2. +6;              3.3. –1;              3.4. +3

3. Определите координационное число центрального иона-комплексообразователя в комплексном соединении K₂[Pt²⁺(C₂O₄)₂]:

4.1. 2;                       4.2. 4;                 4.3. 3;                 4.4. 1

4. Укажите формулу комплексного соединения под названием бария диаквадихлородицианоплатинат (+2):

4.1. Ba₂[Pt(CN)₂Cl₂(H₂O)₂];

4.2. Ba[Pt(CN)₂Cl₂(H₂O)₂];

4.3. Ba[Pt(CO)₃Cl₂(H₂O)₂];

4.4. Ba₃[Pt(CN)₂Cl₃H₂O].

5. Какое комплексное соединение можно получить при взаимодействии CrCl₃ с NH₃ при условии, что координационное число комплексообразователя равно 6:

5.1. [Cr(NH₃)₄]Cl₃;                          6.2. [CrCl₂(NH₃)₂]Cl;

6.3. [Cr(NH₃)₆]Cl₃;                              6.4. [Cr(NH₃)₂Cl₂]Cl

6. Какое из приведенных уравнений отражает ионизацию комплексного иона [CdI₄]^2- по второй ступени:

6.1. [CdI₄]^2- ↔ Cd²⁺ + 4I^-;

6.2. [CdI₄]^2- ↔ [CdI₃]^- + I^-;

6.3. [CdI₃]^- ↔ Cd²⁺ + 3I^-;

6.4. [CdI₃]^- ↔ CdI₂ + I^-.

7. Чему равна концентрация ионов натрия в 0, 2М растворе натрия тетрацианогидраргирата (+2):

8.1. 0, 2 моль ион/л;                         8.2. 0, 4 моль ион/л;

8.3. 0, 1 моль ион/л;                         8.4. 1 моль ион/л

8. Укажите наиболее устойчивый комплексный ион из приведенных в задании:

9.1. [Co(NH₃)₆]²⁺;                              9.2. [Co(NH₃)₆]³⁺;

9.3. [Co(CN)₄]^2-;                                     9.4. [Cо(CN)₆]^3-

9. Какое из приведенных уравнений правильно описывает поведение комплексного соединения K₃[Fe(CN)₆] в растворе:

9.1. K₃[Fe(CN)₆] ↔ K⁺ + K₂[Fe(CN)₆];

9.2. K₃[Fe(CN)₆] → 3K⁺ + Fe³⁺ + 6CN^-;

9.3. K₃[Fe(CN)₆] → 3KCN + Fe(CN)₃;

9.4. K₃[Fe(CN)₆] → 3K⁺ + [Fe(CN)₆]^3-

10. Какова природа связи между ионом-комплексообразователем и лигандами в комплексном соединении K[Al(OH)₄]:

10.1. ковалентная связь;

10.2. ионная связь;

10.3. водородная связь;

10.4. ван-дер-ваальсовое взаимодействие.

11. Охарактеризуйте природу лиганда

СH₃–(СН₂)₂–СН–СООН:

                  |

                 NH₂

11.1. монодентатный;

11.2. бидентатный;

11.3. тридентатный;

11.4. аквакомплекс.

12. Какое из приведенных соединений относится к смешанным комплексным соединениям:

13.1. K₄[PtCl₆];                                       13.2. [NiCl]Cl₂;

13.3. [Al(H₂O)₄(OH)₂]NO₃;              13.4. CuSO₄

13. Катионное комплексное соединение содержит в своем составе Zn²⁺, Cl^-, H₂O; к.ч. центрального атома равно 4. Какая из приведенных формул соответствует его составу:

14.1. [Zn(H₂O)₃Cl]Cl;                            14.2. [Zn(H₂O)₂Cl₂];

14.3. [Zn(H₂O)Cl]Cl;                        14.4. Na [ZnCl₃(H₂O)]

14. Какой вид имеет комплексное соединение CrCl₃·5NH₃, если нитрат серебра осаждает ⅔ хлора, входящего в его состав:

14.1. [Cr(NH₃)₅Cl]Cl₂;

14.2. [Cr(NH₃)₅]Cl₃;

14.3. [Cr(NH₃)₅Cl₂]Cl;

14.4. [Cr(NH₃)₅Cl₃].

Задачи и упражнения

1. Получите комплексные соединения, назовите их, запишите выражение константы нестойкости комплексного иона:

1.1. CuCl₂ + NH₃                                                                    к.ч. = 4

1.2. CuI₂ + KI                                                                          к.ч. = 4

1.3. ZnCl₂ + NaCl                                                                   к.ч. = 4

1.4. AuCl₃ + KCl                                                                     к.ч. = 4

1.5. CrCl₃ + NH₃                                                                              к.ч. = 6

1.6. Ni(NO₃)₂ + H₂O + NH₃                                                                           к.ч. = 6

1.7. Pb(OH)₂ + NaOH                                                       к.ч. = 4

1.8. CrCl₃ + H₂O                                                                     к.ч. = 6

1.9. BF₃ + HF                                                                          к.ч. = 4

1.10. PtCl₂ + KCl                                                                       к.ч. = 4

1.11. BeCl₂ + NaCl                                                                   к.ч. = 4

1.12. Sn(OH)₂ + NaOH                                                       к.ч. = 4

1.13. Fe(OH)₃ + NaOH                                                       к.ч. = 6

1.14. BF₃ + FeF₂                                                                                                               к.ч. = 4

1.15. MgCl₂ + H₂O                                                                    к.ч. = 6

1.16. SiF₄ + KF                                                                          к.ч. = 6

1.17. FeSO₄ + H₂O                                                                    к.ч. = 6

1.18. Al(OH)₃ + NaOH                                                        к.ч. = 6

1.19. FeSO₄ + Na₂SO₄                                                                                           к.ч. = 4

1.20. AgCl + HCl                                                                      к.ч. = 2

1.21. AlCl₃ + KCl                                                                      к.ч. = 6

1.22. Co(NO₃)₂ + H₂O                                                         к.ч. = 4

1.23. Be(OH)₂ + KOH                                                         к.ч. = 4

1.24. CoCl₂ + H₂O                                                                    к.ч. = 6

1.25. NiCl₂ + HCl                                                                      к.ч. = 4

1.26. AlCl₃ + LiCl                                                                      к.ч. = 6

1.27. AuCl₃ + HCl                                                                     к.ч. = 4

1.28. Fe(SCN)₃ + NaSCN                                                        к.ч. = 6

1.29. Cr(OH)₃ + NaOH                                                       к.ч. = 6

1.30. CoSO₄ + H₂O                                                                   к.ч. = 5

1.31. FeCl₃ + NaCl                                                                    к.ч. = 6

1.32. Ni(OH)₂ + LiOH                                                         к.ч. = 6

1.33. BeF₂ + LiF                                                                        к.ч. = 4

123Следующая ⇒

Поделиться: