Файл: Химия Часть 3.doc

Падение осмотического давления в клетках при обезвоживании организма приводит к их коллапсу (плазмолизу); наоборот, обес-соливание организма приводит к набуханию и разрыву клеток (осмотический шок). Шок при сильных кровотечениях обусловлен не столько потерей крови, сколько резким падением осмотического давления и коллапсом сосудов. Поэтому при больших потерях крови пострадавшим вводят инертные высокомолекулярные заменители плазмы крови (например, раствор поливинилпирролидона), благодаря которым восстанавливается тургор и устраняется шок.

Эталоны решения задач

Примечание. При расчете t_кр. и t_кип. следует помнить, что 1⁰ по шкале Цельсия равен 1⁰ по шкале Кельвина, поэтому любая конечная разность температур может быть представлена как в ⁰C, так и в К без соответствующего пересчета.

1. Вычислить температуру кипения и температуру кристал-лизации водного раствора мочевины, содержащего 6 г CO(NH₂)₂ в 100 г воды, если К(H₂O) = 1,86 Ккг/моль, E(H₂O) = 0,52 Ккг/моль.

Решение.

Известно, что:

Для раствора неэлектролита:

Моляльная концентрация раствора равна:

Таким образом:

2. Вычислить температуру кипения и температуру кристал-лизации 10% раствора сульфата натрия, если = 55%.

Решение.

Для раствора электролита:

Если массовая доля раствора равна 10%, то это означает, что в 100 г раствора содержится 10 г вещества и 90 г воды.

Тогда:

Изотонический коэффициент рассчитаем по формуле (10):

Таким образом:

3. При растворении 0,029 моль неэлектролита в 100 г ацетона температура кипения раствора повысилась на 0,435⁰С. Вычислить эбулиоскопическую константу ацетона.

Решение.

Согласно следствию из закона Рауля:

Отсюда:

4. В равных объемах эфира растворены одинаковые массы бензойной кислоты (C₆H₅COOH) и анилина (C₆H₅NH₂). Определить, какой из растворов кипит при более высокой температуре.

Решение.

Согласно следствию из закона Рауля:

Разделим одно выражение на другое и получим:

Таким образом, , следовательно, раствор анилина кипит при более высокой темпе-ратуре.

5. Найти массу фенола C₆H₅OH, которую необходимо растворить в 200 мл бензола, чтобы снизить температуру кристаллизации раствора до 5⁰C, если для бензола:  = 0,87 г/мл, К = 5,1 Ккг/моль,

Решение.

Согласно следствию из закона Рауля:

Массу растворителя найдем из соотношения:

Отсюда:

6. Определить, что произойдет с растительной клеткой, осмоти-ческое давление внутри которой 5 атм, если ее поместить в раствор глюкозы c (С₆Н₁₂О₆) = 1,8% плотностью 1 г/мл при 17⁰С.

Решение.

Согласно закону Вант-Гоффа, осмотическое давление раствора  пропорционально молярной концентрации раствора. Поэтому следует выразить концентрацию раствора в моль/л:

Так как глюкоза является неэлектролитом, осмотическое давление раствора находим по формуле (6):

_{Так
как}__{(раствора)
<}__{(клетки),
следовательно, раствор глюкозы является
гипотоническим по отношению к клетке
и будет проис-ходить набухание клетки.}

7. Найти молярную концентрацию раствора неэлектролита, если осмотическое давление этого раствора при 17⁰С равно 482 кПа.

Решение.

В растворе неэлектролита С(x) найдем, используя формулу (6):

8. Определить, как и во сколько раз изменится осмотическое давление раствора неэлектролита, если температуру раствора повы-сить от 17 до 47⁰С (изменением объема при нагревании пренебречь).

Решение.

Согласно закону Вант-Гоффа, осмотическое давление раствора  увеличивается с ростом температуры. При условии равенства концен-траций можно записать:

;

Отсюда:

Таким образом, осмотическое давление увеличилось в 1,14 раз.

9. Найти, в каком объемном соотношении следует развести раствор с осмотическим давлением 1,6 МПа водой, чтобы снизить осмотическое давление раствора до 0,4 МПа.

Решение.

Так как T и R = const:

При разведении раствора:

V₂ = V₁ + V(H₂O).

Отсюда:

V(H₂O) = 4V₁  V₁ = 3V₁.

Таким образом, раствор следует развести водой в объемном соотношении 1:3.

10. Рассчитать осмотическое давление водного раствора глюкозы при 17⁰С, если понижение температуры кристаллизации этого раствора составляет 0,372⁰.

Решение.

Глюкоза  неэлектролит, поэтому:

Учитывая, что для разбавленных водных растворов b(х)  С(х), из второго уравнения выразим b(х) и подставим в первое:

11. Температура кипения раствора, содержащего 0,4 г серы в 50 г бензола, на 0,08⁰С выше температуры кипения чистого бензола. Уста-новить молекулярную формулу серы, если Е(C₆H₆) = 2,56 Ккг/моль.

Решение.

Обозначим молекулу серы S_n и запишем соответствующее следствие из закона Рауля:

Отсюда:

Таким образом, молекула серы имеет формулу S₈.

12. Определить молярную массу поливинилпирролидона (ПВП), применяемого в качестве заменителя плазмы крови, если при 20⁰С осмотическое давление раствора, содержащего 1 г ПВП в 100 мл воды составляет 20 мм. рт. ст.

Решение.

Выразим объем раствора в л, а осмотическое давление в кПа:

;

Согласно закону Вант-Гоффа:

Отсюда:

13. Вычислить изотонический коэффициент для раствора электролита с молярной концентрацией 0,001 моль/л, если в 500 мл этого раствора содержится 3,410²⁰ частиц (молекул и ионов) растворенного вещества.

Решение.

Изотонический коэффициент показывает, во сколько раз возрастает число активных частиц при диссоциации растворенного вещества: i = N/N₀.

Для приготовления 500 мл раствора был взят электролит, число молекул которого N₀ равно: