WŁAŚCIWOŚCI KOLIGATYWNE ROZTWORÓW

Transkrypt

1 Ćwiczenie nr 1 WŁAŚCIWOŚCI KOLIGATYWNE ROZTWORÓW I. Osmoza i ciśnienie osmotyczne Zasada: Ciśnienie osmotyczne - różnica ciśnień wywieranych na błonę półprzepuszczalną przez dwie ciecze, które błona ta rozdziela. Przyczyną pojawienia się ciśnienia osmotycznego jest różnica stężeń związków chemicznych bądź też jonów w roztworach po obu stronach błony i dążenie układu do ich wyrównania. Zasada działania przyrządu Os 3000: Os 3000 to automatyczny, mikroprocesorowy przyrząd służący do pomiaru ciśnienia osmotycznego roztworów z cyfrowym odczytem spadku temperatury krzepnięcia i osmolalności. Używany w ćwiczeniu osmometr dokonuje pomiaru temperatury przy pomocy półprzewodnika metalicznego. Za chłodzenie próbki odpowiedzialny jest układ termoelektryczny Peltiera umieszczony w termostacie. Obniżenie temperatury krzepnięcia roztworu względem czystego rozpuszczalnika jest proporcjonalne do osmolarności roztworu. Obniżenie temperatury krzepnięcia roztworu o 1,86 o C względem rozpuszczalnika odpowiada ciśnieniu osmotycznemu równemu jednemu osmolowi/kg rozpuszczalnika. Obowiązujący materiał: pojęcie osmozy i ciśnienia osmotycznego, właściwości ciśnienia osmotycznego, osmotyczność i toniczność, roztwór: izotoniczny, hipertoniczny, hipotoniczny; Sprzęt i materiały: woreczek dializacyjny (błona półprzepuszczalna) zlewka o pojemności 400 cm 3 korek z krótką rurką cylinder 50 cm 3 nitka statyw metalowy z łapą marker osmometr Marcel os 3000 pipeta automatyczna (200 l), końcówki plastikowe probówki plastikowe, poj. 1,5 ml 1

2 Odczynniki: woda destylowana (ph~ 6-7), woda dejonizowana 40% roztwór sacharozy zakwaszony HCl o stężeniu 1 mol/l (ph roztworu = 4,5) 0,2% roztwór czerwieni metylowej 0,1M roztwory NaCl oraz glukozy Wykonanie: Uwaga! Woreczek dializacyjny należy zanurzyć w wodzie destylowanej na ok. 10 min. przed rozpoczęciem ćwiczenia. a) Do 40% roztworu sacharozy o ph = 4,5 dodać 2-3 krople czerwieni metylowej. b) Do woreczka dializacyjnego wlać (przy użyciu cylindra) 20 cm 3 zabarwionego czerwienią metylową 40% roztworu sacharozy. Zamknięcie woreczka od góry powinien stanowić korek z rurką (woreczek przymocowujemy do korka obwiązując go mocno nicią). c) Tak przygotowany woreczek z roztworem umieścić w łapie statywu i całkowicie zanurzyć w dużej zlewce z wodą. d) Zaznaczyć początkowy poziom cieczy w rurce wystającej z korka. e) Obserwować zmianę poziomu cieczy w rurce oraz zmianę zabarwienia roztworu sacharozy f) Korzystając z osmometru Marcel os 3000 zmierzyć dwukrotnie wartość ciśnienia osmotycznego (Π) roztworów: NaCl i glukozy. Otrzymane wartości wyrazić w Pa (1 mosm/kg H2O = 2270 Pa). Policzyć wartości średnie. Opracowanie wyników: 1) W opisie ćwiczenia należy wyjaśnić, czym spowodowany był wzrost poziomu cieczy w rurce i zmiana barwy roztworu. 2) Zinterpretuj wartości otrzymane z pomiaru osmometrycznego. II. Równowaga Donnana Zasada: Cząsteczki białka nie przechodzą przez błony półprzepuszczalne (nie dializują). Wpływają natomiast na ruch jonów pomiędzy przestrzeniami wodnymi oddzielonymi błona półprzepuszczalną. Zjawisko to opisuje równowaga Donnana. Obowiązujący materiał: równowaga Donnana, konsekwencje istnienia równowagi Donnana dla organizmu żywego; 2

3 Sprzęt i materiały: kolba miarowa o pojemności 250 cm 3 1 szt. zlewki o pojemności 100 cm 3 4 szt. bagietka szklana pipety szklane 2szt. (1 szt. wielomiarowa 1 cm 3 ; 1 szt. jednomiarowa 5 cm 3 ) probówka skalowana woreczek dializacyjny nitka Uwaga! Woreczek dializacyjny należy zanurzyć w wodzie destylowanej na ok. 10 min. przed rozpoczęciem ćwiczenia. Odczynniki: 2% roztwór albuminy w 0,9% NaCl (m.cz ; pi = 4,9) wskaźnik ph zagęszczony Uwaga! Wskaźnik bezpośrednio przed użyciem należy dokładnie wymieszać. wskaźnik ph rozcieńczony odmierzyć 5 cm 3 (pipetą szklaną) wskaźnika zagęszczonego do kolby miarowej o pojemności 250 cm 3. Uzupełnić kolbę wodą destylowaną i dokładnie wymieszać. roztwór HCl o stężeniu 0,1 mol/l Wykonanie: a) Do zlewek odmierzyć odczynniki zgodnie z poniższą tabelą: ODCZYNNIKI 2% roztwór albuminy w 0,9% NaCl Wskaźnik ph rozcieńczony ZLEWKA I Kontrola ph ZLEWKA II Kontrola ph ZLEWKA III Roztwór dializacyjny ZLEWKA IV Roztwór albuminy cm 3 60 cm 3 60 cm 3 60 cm 3 - Wskaźnik ph zagęszczony ,4 cm 3 HCl 0,1 mol/l (kroplami) kropli (do barwy fioletowej) 1-3 krople (do barwy szaro zgniłozielonej) kropli (do barwy szaro zgniłozielonej) ph b) Zawartość zlewki IV (roztwór albuminy) należy umieścić w woreczku dializacyjnym. Woreczek zawiązać szczelnie nitką i zanurzyć w zlewce III (roztwór dializacyjny). c) Obserwować zmianę wskaźnika w woreczku i roztworze dializacyjnym co 15 min. Wyraźna zmiana barwy zauważalna jest po około 60 min. 3

4 Pytania: 1) O czym świadczy zmiana barwy wskaźnika ph w woreczku i roztworze dializacyjnym? 2) Jaki proces obserwujemy i jak będą rozmieszczone jony pomiędzy roztworem albuminy i roztworem dializacyjnym w stanie równowagi? III. Badanie właściwości roztworów koloidalnych Zasada: Koloidy hydrofilowe i hydrofobowe różnią się między innymi sposobem otrzymywania, budową cząstek koloidalnych oraz charakterem czynników utrzymujących stan rozdrobnienia koloidalnego. Obowiązujący materiał: definicja roztworu i podział roztworów ze względu na średnicę cząstek fazy rozproszonej, rodzaje układów koloidalnych, budowa i koagulacja cząstek koloidalnych, właściwości koloidów liofobowych i liofilowych, rozpuszczalność wielkocząsteczkowych biopolimerów; Sprzęt i materiały: zlewki szklane probówki szklane bagietka szklana marker Odczynniki: woda destylowana 2% roztwór chlorku żelaza (III) żelatyna skrobia aceton siarczan amonu stały siarczan amonu roztwór nasycony Wykonanie: a) Otrzymywanie koloidu hydrofobowego zolu uwodnionego tlenku żelaza Do ok. 50 cm 3 wrzącej wody destylowanej dodawać powoli kroplami 2% roztwór chlorku żelaza (III) aż do uzyskania barwy ciemnoczerwonej (mocnej herbaty) zolu uwodnionego tlenku żelaza (III). Zlewkę z uzyskanym zolem należy ochłodzić pod bieżącą zimną wodą. Uwaga! Chlorek żelaza (III) w podwyższonej temperaturze ulega reakcji: FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 + 3HCl 4

5 Struktura utworzonej miceli: {m[fe(oh)3] nfeo + (n-x)cl - }x(+) xcl - b) Otrzymywanie koloidów hydrofilowych (roztworu skrobi i żelatyny) Do zlewki nasypać na dno warstwę skrobi i zalać cienką warstwą wody destylowanej. Wymieszać bagietką i pozostawić na 2-3 min. do spęcznienia (warstwa skrobi nasiąka równomiernie wodą). Następnie dodać 10 cm 3 wody destylowanej i mieszając (uważać, by nie przypalić!) ogrzewać na płytce elektrycznej do całkowitego rozpuszczenia skrobi. Zlewkę z uzyskanym klarownym roztworem skrobi należy ochłodzić pod bieżącą zimną wodą. Do zlewki nasypać na dno warstwę żelatyny i zalać cienką warstwą wody destylowanej. Wymieszać bagietką i pozostawić na 2-3 min. do spęcznienia (warstwa żelatyny nasiąka równomiernie wodą). Następnie dodać 10 cm 3 wody destylowanej i mieszając (uważać, by nie przypalić!) ogrzewać na płytce elektrycznej do całkowitego rozpuszczenia żelatyny. Zlewkę z uzyskanym klarownym roztworem żelatyny należy ochłodzić pod bieżącą zimną wodą. c) Badanie koagulacji koloidów hydrofilowych i hydrofobowych Uwaga! Ćwiczenie wykonujemy ze wszystkimi otrzymanymi wcześniej (punkt a i b) roztworami koloidalnymi. Przygotować 3 probówki i do każdej z nich nalać po ok. 2 cm 3 roztworu danego koloidu (do pierwszej probówki: zolu uwodnionego tlenku żelaza (III), do drugiej: roztworu skrobi, do trzeciej: roztworu żelatyny). Następnie do każdej probówki, ciągle mieszając, dodawać małymi porcjami stały siarczan amonu, aż do momentu wytracenia się osadu. Przygotować 3 probówki i do każdej z nich nalać po ok. 2 cm 3 roztworu danego koloidu (do pierwszej probówki: zolu uwodnionego tlenku żelaza (III ), do drugiej: roztworu skrobi, do trzeciej: roztworu żelatyny). Następnie do każdej probówki, ciągle mieszając, dodawać stopniowo kroplami aceton. Obserwować ewentualne zmiany zachodzące w danym roztworze. d) Badanie wzajemnego oddziaływania koloidów hydrofilowych i hydrofobowych Przygotować 2 probówki i do każdej z nich nalać 10 cm 3 zolu uwodnionego tlenku żelaza (III ). Do jednej z probówek dodać ok. 1 cm 3 wody destylowanej, a do drugiej 1 cm 3 skrobi. Do obu probówek dodać po 2 cm 3 nasyconego siarczanu amonu i dokładnie wymieszać. Porównać zawartość obu probówek po min. 5

6 Pytania: 1) Jak zbudowana jest micela zolu uwodnionego tlenku żelaza (III)? 2) Jak zbudowana jest cząsteczka koloidu hydrofilowego? 3) Wyjaśnij mechanizm koagulacji koloidu hydrofilowego. Wymień czynniki ją powodujące. 4) Wyjaśnij mechanizm koagulacji koloidu hydrofobowego. Wymień czynniki ją powodujące. 5) Wyjaśnij mechanizm ochronnego działania koloidów hydrofilowych na koloidy hydrofobowe. 6