Тема занятия № 1. «Термодинамика поверхностных явлений». Цель: Вам необходимо овладеть учебной программой данного занятия и научиться применять учебный материал в своей будущей профессии. Сделайте записи в рабочей тетради по плану: Дата Номер занятия Тема занятия Основные вопросы темы Краткое описание порядка выполнения лабораторных работ. Учебные вопросы занятия: 1. Виды сорбции. Определение. Классификация поверхностей. Примеры сорбции. 2. Энергетическое состояние поверхностного слоя. СЭП. Поверхностное натяжение. 3.1. Два пути изменения СЭП. Поверхностное натяжение и поверхностная активность ПАВ, ПИВ, ПНВ. Изотерма поверхностного натяжения. 3.2. Правило Траубе-Дюкло на подвижной границе раздела фаз. Уравнение Гиббса. Изотерма адсорбцию 4. Неподвижная граница газ – твердое тело. Факторы, влияющие на адсорбцию. Положение теории Ленгмюра. Ваши действия по подготовке к занятию и отработке программы занятия: При подготовке к занятию повторите: Агрегатное состояние вещества и виды поверхностей раздела фаз; Скорость гомогенных и гетерогенных реакций и ее зависимость от разных факторов; Строение органических молекул, тип гибридизации и виды химической связи, которые образует атом углерода в органической химии. Полярность химической связи, длину, энергию и направленность химической связи. Полярные и неполярные растворители, растворимость веществ в растворителях разного типа. Закон действующих масс, константу равновесия. При отработке 1 вопроса обратите внимание на: • на поведение молекулы в поверхностном слое и внутри жидкости; • причину возникновения поверхностной энергия и связь поверхностной энергии с поверхностным натяжением; При отработке 2 вопроса обратите внимание на: • явление сорбции и её виды(адсорбция, абсорция, хемосорбция); • уравнение Гиббса, связь величины адсорбции с поверхностной активностью. При отработке 3 вопроса обратите внимание на: • строение молекул ПАВ, ПИВ, ПНВ. • поведение этих молекул в растворах разной природы. • выражение величины поверхностной активности. • правило Траубе-Дюкло. • построение изотерм поверхностного натяжения и адсорбции, их анализ. • строение клеточной мембраны; • процессы протекающие на поверхности клеточных мембран. При отработке 4 вопроса обратите внимание на: • основные положения теории адсорбции Ленгмюра. • уравнение Ленгмюра, его анализ. • факторы, от которых зависит процесс адсорбции газов на твердых адсорбентах. Рекомендуемая литература: Основная литература: 1. Общая химия. Учебник для медицинских вузов. (В.А. Попков, С.А. Пузаков), 976 с. – М,: «ГЭОТАР-Медиа.», 2009 г. Дополнительная литература: 1. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов Учебник для медицинских вузов (Ю.А. Ершов, В.П. Попков, А.С. Берлянд и др. Ред. Ю.А. Ершов), 8 изд., 560 с. – М,: «Высшая шк.», 2010 г. 1. Химия. Основы химии живого. (В.И. Слесарев) 2 изд., 766 с – С-Пб.,: «Химиздат» Лабораторная работа № 1. Определение желчных кислот в моче. Желчные кислоты являются поверхностно-активными веществами (ПАВ), резко понижающими поверхностное натяжение мочи иногда до 0,035 н/м вместо 0,057-0,068 Н/м по норме. На поверхность мочи осторожно насыпают «серный цвет». При поверхностном натяжении 0,05 Н/м и ниже, серный цвет смачивается и падает на дно сосуда; при отсутствии желчных кислот он остается на поверхности. Сделайте вывод по предложенным образцам мочи. Вывод: сделайте вывод по предложенным образцам мочи. Лабораторная работа № 2. Окрашивание белка шерсти. В три пробирки приливают по 5 мл 0,05 % раствора метиленового синего (оcновной краситель ROH ↔ R+ + OH-). Первая пробирка — это контрольная проба. Во вторую пробирку прибавляют 5 капель HCl и в третью 5 капель NaOH. В каждую пробирку вносят несколько белых шерстяных ниток, оставляют на 20-30 минут, после чего сливают растворы и тщательно промывают нитки холодной водой. Объясните, почему интенсивность окраски шерсти различна в зависимости от реакции среды и типа красителя (кислый, основной), для этого воспользуйтесь пояснением, что шерсть – белок в ИЭТ не заряжен, имеет общий вид: NH3+-R-COOКак меняется заряд белка в различных средах и его адсорбционные свойства? Где можно использовать эти свойства белка? Вывод: Объясните почему интенсивность окраски шерсти различна от реакции среды и типа краски (кислые, основные красители), для этого воспользуйтесь пояснением. Что шерсть-белок и в изоэлектрической точки имеет общий вид: -OOCR-NH3+. Как меняется заряд белка в различных средах и его адсорбционные свойства? Где можно использовать эти свойства белка? Лабораторная работа № 3. Адсорбция из водных и спиртовых растворов (Избирательная адсорбция) В одну пробирку приливают 5 мл слабо окрашенного водного раствора фуксина, в другую 5 мл так же слабо окрашенного спиртового раствора фуксина, вносят 0,1 г активированного угля (порошка), взбалтывают и фильтруют засасыванием в стеклянную трубочку, нижний конец которой плотно заткнут, комочком ваты. Из какого раствора фуксин не адсорбируется? В выводе дайте объяснением, пользуясь правилами Шилова и Ребиндера. Вывод: Из какого раствора фуксин не адсорбируется? Дайте объяснения на основе правила Шилова и Ребиндера. Приложение 1. Эталон билета «контроль на выходе» Билет № 1. Поверхностные явления. 1. Выберите верное утверждение: 1) атомы или молекулы на границе раздела фаз обладают большей энергией по сравнению с атомами или молекулами в глубине фазы; 2) атомы или молекулы на границе раздела фаз обладают меньшей энергией по сравнению с атомами или молекулами в глубине фазы; 3) атомы или молекулы на границе раздела фаз и в глубине фаз обладают одинаковой энергией; 4) нет верного утверждения. 2. Поглощение вещества всей массой адсорбента называется: 1) адсорбцией; 2) абсорбцией; 3) сорбцией; 4) десорбцией. 3. Силикагель лучше адсорбирует вещества из растворов с: 1) полярным растворителем; 2) неполярным растворителем; 3) в одинаковой степени; 4) полярность растворителя не влияет на адсорбцию. 4. Величина адсорбции углем карбоновых кислот из их водных растворов по мере увеличения длины гидрофобного радикала: 1) возрастает; 2) уменьшается; 3) не изменяется. 5. Ионы электролитов лучше адсорбируются на: 1) полярных адсорбентах; 2) неполярных адсорбентах; 3) в одинаковой степени; 4) природа адсорбента значения не имеет. Эталон ответа на билет № 1. 1. Атомы и молекулы на границе раздела фаз обладают большей энергией. Эта энергия способствует удержанию их в поверхностном слое. Ответ: 1. 2. Поглощение вещества всей массой адсорбента называется абсорбцией. Ответ: 2. 3. Силикагель — это полярный адсорбент, поэтому лучше адсорбирует вещества из растворов с неполярным растворителем (правило Ребиндера). Ответ: 2. 4. Величина адсорбции углем карбоновых кислот из водных растворов по мере увеличения длины гидрофобного радикала возрастает, т. к. средство между углем и радикалом карбоновой кислоты возрастает (оба гидрофобны). Ответ : 1. 5. Ионы электролитов лучше адсорбируются на полярных адсорбентах — правило ПанетаФаянса. Ответ: 1. Таким образом: 1 — 1 2—2 3—2 4—1 5— Эталон билета «контроль на выходе» Билет № 6. 1. Используя правило П.А. Ребиндера ответьте какой адсорбент лучше извлечет ПАВ, если он: а) находится в неполярном растворители (бензоле)? б) если ПАВ в полярном растворителе (воде)? а) силикагель; б) уголь; в) целлюлоза; г) сажа. 2. При увеличении концентрации ПАВ в поверхностном слое, что происходит с σ? а) снижается; б) не изменяется; в) увеличивается. 3. Поверхностное натяжение это а) изменение количества вещества на единице поверхности; б) отношениеΔσ/ΔС; в) поверхностная энергия отнесенная к единице поверхности: σ=F/S. 4. Адсорбция газов на твердых адсорбентах — экзотермический процесс, поэтому величина адсорбции при охлаждении: а) возрастает; б) уменьшается; в) не меняется; г) одинакова. 5. Чем хуже адсорбат растворяется в данном растворе, тем он: а) хуже адсорбируется; б) величина адсорбции на зависит от растворимости адсорбата; в) лучше адсорбируется. Эталон ответа на билет № 6. 1. Из неполярного растворителя ПАВ лучше будет адсорбироваться на силикагеле и целлюлозе, а из полярного растворителя ПАВ лучше будет адсорбироваться на угле и саже. Ответ : а) а и в; б) б и г. 2. При увеличении концентрации ПАВ в поверхностном слое σ-поверхностное натяжение снижается. Ответ: а. 3. Адсорбция газов на твердых адсорбентах — экзотермический процесс, поэтому величина адсорбции при охлаждении возрастает согласно принципу Ле-Шателье. Ответ: а. 4. Чем хуже адсорбат растворяется в данном растворителе, тем он лучше адсорбируется согласно правилу Ребиндера. Ответ: в.