Общая характеристика воды
Биологические функции воды
Строение молекулы воды
Водородные связи в воде
Электролитическая диссоциация воды
Кислая среда
Щелочная среда
Методы определения рН
Универсальный индикатор
Универсальный индикатор
Универсальный индикатор
Универсальный индикатор
Универсальный индикатор
Универсальный индикатор
Универсальный индикатор
Электрометрические методы
Буферные растворы
Бикарбонатный буфер
Буферная емкость
рН биологических жидкостей
Тест 3
Тест 4
Тест 5
904.50K
Categories: biologybiology chemistrychemistry

Вода. Водородный показатель. Лекция 3

1.

Лекция № 3
Вода
Водородный показатель

2. Общая характеристика воды

• Вода является самым
распространенным веществом на
Земле;
• Жизнь зародилась в воде, и вода
входит в состав всех живых
организмов;
• В организме взрослого человека
содержание воды составляет 60-65 %
или примерно 2/3;

3. Биологические функции воды

Вода является универсальным
растворителем, в ней растворены почти все
химические соединения, входящие в состав
живого организма;
Вода выполняет транспортную функцию:
легко перемещаясь по пространствам
организма, вода переносит растворенные в
ней вещества;
Вода участвует в терморегуляции и
способствует поддержанию у теплокровных
организмов постоянной температуры;
Вода участвует в обмене веществ.

4. Строение молекулы воды

δ+
δ+
Н
δ-
О
Н
+
_

5. Водородные связи в воде

δ+
Н
δ+
δ+
δ-
О
Н
δ+
δ+
Н
δ+
Н
δ+ Н
Н
О
δ-
Н
δ-
О
δ+
δ- Н
δ+
О
Н
δ+
Н
δ-
О

6.

Характеристика водородных связей
• Водородные связи очень непрочные:
они в 10-12 раз слабее ковалентных
связей;
• Время существования водородных
связей всего 1·10-10 - 1·10 -11 с;
• Водородные связи обладают
кооперативным эффектом
(кооперативностью): при увеличения
количества водородных связей их
суммарная прочность резко возрастает;

7.

• Количество водородных связей в
воде зависит от температуры;
• При 0°С каждая молекула воды
образует водородные связи с
четырьмя соседними;
• При повышение температуры
количество водородных связей
уменьшается, и при температуре 100°С
водородные связи не образуются.

8.

• Благодаря огромному количеству
водородных связей у воды имеется
ряд уникальных свойств,
отсутствующих у других жидкостей:
Высокая теплоемкость;
Высокая теплопроводность;
Высокая температура кипения;
Большая теплота испарения

9. Электролитическая диссоциация воды

• Вода является слабым электролитом
и подвергается расщеплению под
действием соседних молекул с
образованием иона водорода и иона
гидроксила:
Н2О
Н+ + ОН-

10.

δ+
Н
δ+
δ+
δ-
О
Н
δ+
Н
δ+
Н
δ+ Н
δ+
О
δ-
Н
δ-
Н
δ+
δ-
О
Н
О δ+
Н
δ+
δ-
О
Н

11.

+
H2 O
-
δ+
- H
δ+
+
H 2O
H
O
2
H
δ- +
O
+
H2 O
-
-

12.

+
H2 O
-
δ+
- H
δ+
+
H 2O
H
O
2
H
δ- +
O
+
H2 O
-
-

13.

+
H2 O
-
δ+
- H
δ+
+
H 2O
H
O
2
H
δ- +
O
+
H2 O
-
-

14.

+
H
++2 O
++
O
2
H
+
-
H 2O
-
H+
HO-
H2 O
-

15.

+
H
++2 O
+
H 2O
O
-
+ H2
-
+
H+
HO-
H2 O
-

16.

Н
О
2
55,5 моль/л
+ + ОНН
1·10 моль/л 1·10 моль/л
-7
-7

17.

• Однако присутствие ионов
водорода и гидроксила даже в очень
низких концентрациях существенно
влияет на свойства воды и водных
растворов;
• Для оценки содержания ионов
водорода и гидроксила в воде и
водных растворах используют
соответственно водородный и
гидроксильный показатели.

18.

• Водородный показатель – это
отрицательный десятичный логарифм
концентрации ионов водорода:
Водородный = - lg [ H+]
показатель
- lg = p
Водородный = рН
показатель
• В дисциллированной воде
концентрация ионов водорода
равна 1·10-7 моль/л;
рН = - lg 1·10-7 = 7

19.


Гидроксильный показатель – это
отрицательный десятичный логарифм
концентрации ионов гидроксила:
lg
[ОH
]
рОН =
• В дисциллированной воде
концентрация ионов
равна 1·10-7 моль/л
гидроксила
рОН = - lg 1·10-7 = 7
• В нейтральной среде
рН = рОН = 7

20.

В воде и во всех водных растворах
рН + рОН = 14
Ионное произведение воды:
[Н+] · [ОН-] = 1·10-7 ·1·10-7 = 1·10-14

21. Кислая среда

• Кислота – любое вещество, способное
отщеплять ионы водорода:
А·Н
Н+ + А-
• В кислой среде протекает
диссоциация как молекул кислоты, так
и молекул воды
А·Н
Н + + АН20
Н+ + ОН-

22.

В кислой среде:
[Н+]кисл > [Н+]нейтр > 1·10-7 моль/л
рНкисл < рНнейтр < 7

23. Щелочная среда

Основание – любое вещество,
способное присоединять ионы водорода:
В + Н+
В·Н+
В щелочной среде протекает
диссоциация молекул воды и захват
молекулами основания ионов водорода:
Н20
Н+ + ОНВ + Н+
В·Н+

24.

В щелочной среде:
[Н+]щел < [Н+]нейтр < 1·10-7 моль/л
рНщел > рНнейтр > 7

25.

Изменению рН на одну единицу
соответствует повышение или
снижение кислотности в 10 раз

26.

Нейтральная среда
0
1
2
3
4
5
Кислая среда
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Щелочная среда

27. Методы определения рН

Индикаторные или колориметрические
Электрометрические

28.

• Индикатор – слабая органическая кислота
или основание, у которых диссоциированная
и недиссоциированная формы имеют
разную окраску:
.
H Ind
+
-
H + Ind
• Соотношение между диссоциированной и
недиссоциированной формами индикатора
зависит от кислотности.

29.

• Поэтому каждому диапазону
кислотности соответствует
определенная окраска индикатора.

30.

Индикатор
метиловый
красный
(метилрот)
рН 1-2
рН 5-6
рН 11-12

31.

Индикатор
метиловый
красный
(метилрот)
рН 1-2
рН 5-6
рН 11-12

32.

Индикатор
метиловый
красный
(метилрот)
рН 1-2
рН 5-6
рН 11-12

33.

Индикатор
метиловый
красный
(метилрот)
рН 1-2
рН 5-6
рН 11-12

34.

Индикатор
метиловый
красный
(метилрот)
рН 1-2
рН 5-6
рН 11-12

35.

Индикатор
метиловый
красный
(метилрот)
рН 1-2
рН 5-6
рН 11-12

36.

Индикатор
метиловый
красный
(метилрот
рН 1-2
рН 5-6
рН 11-12

37. Универсальный индикатор

• Для определения кислотности часто
используется универсальный индикатор,
являющийся смесью нескольких
индикаторов с разными зонами перехода;
• Универсальный индикатор
последовательно меняет окраску от красной
в кислой среде до фиолетовой в щелочной;
• Каждому значению рН соответствует
определенная окраска;
• По цветной шкале находят величину рН

38. Универсальный индикатор

рН < 4 6
Пластиковая
полоска
Фильтровальная
бумага, пропитанная
индикатором
7
8
>9

39. Универсальный индикатор

рН < 4 6
7
8
>9

40. Универсальный индикатор

рН < 4 6
7
8
>9

41. Универсальный индикатор

рН < 4 6
7
8
>9

42. Универсальный индикатор

рН < 4 6
7
8
>9

43. Универсальный индикатор

рН < 4 6
7
8
>9

44. Электрометрические методы

• Измерение кислотности проводится с
использованием специальных
приборов - рН-метров;
• Главной частью рН-метра является
стеклянный электрод, электрический
потенциал которого зависит от
величины рН.

45. Буферные растворы

• Буферные растворы (буферные
системы) – растворы способные
сохранять постоянное значение рН при
добавлении кислоты или щелочи;
• Любой буферный раствор содержит
два компонента: кислотный и
оснόвный:

46.

• Кислотный компонент – слабая
кислота, предназначенная для
нейтрализации щелочей;
Оснόвный компонент – слабое
основание, предназначенное для
нейтрализации кислот;
• Часто это соль слабой кислоты и
сильного основания, обладающая
оснόвными свойствами.

47. Бикарбонатный буфер


В состав бикарбонатного буфера
входит угольная кислота (слабая
кислота) и бикарбонат натрия
(слабое основание):
H2CO3
NaHCO3

48.

При поступлении в буферный
раствор щелочи (например, NaOH) ее
нейтрализует кислотный компонент:
NaOH + H2CO3
NaHCO3 + H2O
• При поступлении в буферный
раствор кислоты (например, HCl) ее
нейтрализует оснόвный компонент:
HCl + NaHCO3
H2CO3 + NaCl
CO2
H2O

49. Буферная емкость

• Эффективность буферного действия
оценивается буферной емкостью;
• Буферная емкость – количество молей
сильной кислоты (например, HCl) или
сильной щелочи (например, NaOH) ,
которое необходимо добавить к 1 л
буферного раствора для изменения рН
на одну единицу.

50. рН биологических жидкостей

Биологическая
жидкость
Слюна
Желудочный сок
рН
Среда
6,8-7,0
1,0-2,0
Нейтральная
Сильнокислая
Поджелудочный
7,0-8,0
сок
Артериальная кровь7,4
Венозная кровь
Моча
7,36
5,5-6,5
Слабощелочная
Слабощелочная
Слабощелочная
Слабокислая

51.

Тест 1
Содержание воды в организме
взрослого человека
а) 10-20 %
б) 30-40 %
в) 60-70 %
г) 80-90 %

52.

Тест 2
Молекулы воды соединяются друг с другом:
а)
б)
в)
г)
водородными связями
донорно-акцепторными
ионными связями
металлическими связями

53. Тест 3

Концентрация ионов гидроксила в
дистиллированной воде равна:
а) 1·10-2 моль/л
б) 1·10-7 моль/л
в) 1·10-12 моль/л
г) 1·10-14 моль/ л

54. Тест 4

Концентрация ионов водорода в
дистиллированной воде равна:
а)
б)
в)
г)
1·10-2 моль/л
1·10-7 моль/л
1·10-12 моль/л
1·10-14 моль/л

55. Тест 5

При повышении кислотности в 100 раз рН:
а)
б)
в)
г)
не изменяется
повышается на 1 единицу
повышается на 2 единицы
снижается на 2 единицы
English     Русский Rules