Обучающие задачи. Задача 1.Биологические жидкости имеют следующие значения рН: слюна 6,8; желудочный сок 1,5; кровь 7,4

Задача 1.Биологические жидкости имеют следующие значения рН: слюна 6,8; желудочный сок 1,5; кровь 7,4. Рассчитайте концентрацию ионов водорода в каждой из указанных жидкостей.

Решение: рН= - lg [H⁺] , lg [H⁺] = - pH

а) слюна рН = 6,8 , отсюда lg [H⁺] = -6,8

[H⁺]=10^-6,8=1,59∙´10 ^-7 моль/л

б) желудочный сок рН = 1,5

рН= - lg [H⁺] , lg [H⁺] = - pH, отсюда lg [H⁺] = - 1,5

[H⁺]=10^-1,5=3,16∙´10 ^-2 моль/л

в) кровь рН = 7,4

рН= - lg [H⁺] , lg [H⁺] = - pH

отсюда lg [H⁺] = -7,4

[H⁺]=10^-7,4 = 4,0´10 ^-8 моль/л

Ответ: слюна [H⁺] = 1,59∙´10^-7моль/л, желудочный сок [H⁺] = 3,16´10^-2 моль/л, кровь [H⁺] = 4´10 ^-8 моль/л.

Задача 2. Вычислите степень диссоциации уксусной кислоты в растворе с молярной концентрацией эквивалента 0,001 моль/л. Ка (СН₃СООН) = 1,8´10^-5. Найти концентрацию ионов водорода и рН данного раствора.

Решение:

рН = 1/2 [pKa - lgC(CH₃COOH)]; pH = 1/2 [4,75 - lg 0,001] = 1/2∙´ 7,75 = 3,875

[H⁺] = 10^-pH = 10^-3,875 = 1,35 ×10 ^-4;

[H⁺] = 1,35´10^-4 моль/л.

или или 13,5%

Ответ: [H⁺] = 1,35 ´10^-4 моль/л, рН = 3,875, α = 13,5%.

Задача 3. В клинических и биохимических лабораториях применяется ацетатный буфер, который содержит уксусную кислоту 12 г/л и ацетат натрия 16,4 г/л. Определите концентрацию в моль/л уксусной кислоты и ацетата натрия, рН буферного раствора, зону буферного действия. (Ка (СН₃СООН) = 1,8 ´10^-5).

Решение:

M (CH₃COOH) = 12+3+12+32+1 = 60 г/моль

M (CH₃COONa) = 12+3+12+32+23 = 82 г/моль.

Ответ: С(CH₃COOH)=0,2 моль/л, С(CH₃COONa) =0,2 моль/л, pH = 4,75, зона буферного действия 4,75 ±1

Задача 4.Напишите уравнения гидролиза: CuCl₂, Na₂SO₃, Cr₂S₃, NaCl, тристеарид, глицил-глицин, этилэтаноат, АТФ.

Решение:

CuCl₂ – растворимая в воде соль, образована катионом слабого основания и анионом сильной кислоты, подвергается гидролизу. Гидролиз протекает по катиону слабого основания, рН<7.

При обычных условиях гидролиз протекает преимущественно по I ступени.

CuCl₂ = Cu²⁺ + 2Cl^-

Cu²⁺ +HOH ↔ CuOH⁺ + H⁺

CuCl₂ + HOH ↔ CuOHCl + HCl

Na₂SO₃ – растворимая в воде соль, образована катионом сильного основания и анионом слабой кислоты, подвергается гидролизу. Гидролиз протекает по аниону слабой кислоты, рН>7.

Na₂SO₃ = 2Na⁺ + SO₃^2-

SO₃^2- + HOH ↔ HSO₃^- + OH^-

Na₂SO₃ + HOH ↔ NaHSO₃ + NaOH

Cr₂S₃– соль, образованная слабым нерастворимым в воде основанием и слабой летучей кислотой. В водном растворе соль не существует, так как подвергается полному гидролизу:

Cr₂S₃ + 6HOH = 2Cr(OH)₃↓ + 3H₂S↑

NaCl– растворимая в воде соль, образована катионом сильного основания и анионом сильной кислоты. Гидролизу не подвергается.

Тристеарид – это жир, образованный многоатомным спиртом глицерином и стеариновой кислотой, эти вещества и получаются при гидролизе:

CH₂-O-CO-C₁₇H₃₅ CH₂-OH

| |

CH-O-CO-C₁₇H₃₅ + 3H₂O ↔ CH-OH + 3C₁₇H₃₅COOH

| |

CH₂-O-CO-C₁₇H₃₅ CH₂-OH

Глицилглицин– дипептид, при его гидролизе происходит разрыв пептидной связи

NH₂-CH₂-CO-NH-CH₂-COOH + H₂O ↔ NH₂-CH₂-COOH + NH₂-CH₂-COOH

Этилэтаноат – сложный эфир, при гидролизе которого образуются спирт и карбоновая кислота.

СH₃COOC₂H₅ + HOH ↔ CH₃COOH + C₂H₅OH

Аденозинтрифосфат (АТФ) – главный источник энергии для многих биологических процессов – биосинтеза белка, ионного транспорта, сокращения мышц, электрической активности нервных клеток. Гидролиз АТФ записывают в виде кислотно-основного равновесия:

АТФ^4- + HOH ↔ АДФ^3- + HPO₄^2- + H⁺, ∆G⁰=-30,5кДж/моль

Задача 5.Определить рН раствора, константу и степень гидролиза ацетата калия, если молярная концентрация соли равна 0,1 моль/л, а K_а(СН₃СООН)=1,8×10^-5.

Решение:Уравнение гидролиза

СН₃СООК + НОН ↔ СН₃СООН + КОН

СН₃СОО^- + НОН ↔ СН₃СООН + ОН^-

Вычислим константу гидролиза

Рассчитаем степень гидролиза

Определяем концентрацию гидроксид-ионов в растворе и рОН

С(ОН^-)= h×C_соли = 7,5×10^-5×0,1 = 7,5×10^-6 (моль/л)

рOН = -lg[OH^-] = -lg7,5×10^-6 = 5,12

pH = 14 – pOH = 14 – 5,12 = 8,88

Ответ:рН = 8,88, К_г = 5,6×10^-10, h = 7,5×10^-5