СРЕДА. 08.09.21 г. 406, 403, 408, 206
ГРУППА 406 ХИМИЯ
ТЕМА: Закон Авогадро и следствия их него.
ТЕМА:Расчетные задачи на нахождение относительной молекулярной массы.
Закон Авогадро был открыт в 1811 г Амедео Авогадро. Предпосылкой для этого стало правило кратных отношений: при одинаковых условиях объемы газов, вступающих в реакцию, находятся в простых соотношениях, как 1:1, 1:2, 1:3 и т. д.
Французский ученый Ж.Л. Гей-Люссак установил закон объемных отношений:
Объемы вступающих в реакцию газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) относятся друг к другу как простые целые числа.
Например, 1 л хлора соединяется с 1 л водорода, образуя 2 л хлороводорода; 2 л оксида серы (IV) соединяются с 1 л кислорода, образуя 1 л оксида серы (VI).
Реальные газы, как правило, являются смесью чистых газов — кислорода, водорода, азота, гелия и т. п. Например, воздух состоит из 77 % азота, 21 % кислорода, 1 % водорода, остальные — инертные и прочие газы. Каждый из них создает давление на стенки сосуда, в котором находится.
ПАРЦИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ Давление, которое в смеси газов создает каждый газ в отдельности, как будто он один занимает весь объем, называется парциальным давлением (от лат. partialis — частичный)
Нормальные условия: p = 760 мм рт. ст. или 101 325 Па, t = 0 °С или 273 К.
Следствия из закона Авогадро
СЛЕДСТВИЕ 1 ИЗ ЗАКОНА АВОГАДРО Один моль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объем. В частности при нормальных условиях объем одного моля идеального газа равен 22,4 л. Этот объем называют молярным объемом
где — молярный объем газа (размерность л/моль); — объем вещества системы; — количество вещества системы. Пример записи: газа (н.у.) = 22,4 л/моль.
СЛЕДСТВИЕ 2 ИЗ ЗАКОНА АВОГАДРО Отношение масс одинаковых объемов двух газов есть величина постоянная для данных газов. Эта величина называется относительной плотностью
Амедео Авогадро
итальянский учёный-химик, первооткрыватель фундаментального физико-химического закона, названного его именем.
Закон Авогадро: в равных объёмах различных газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) содержится одинаковое число молекул. (1811 г, итальянский учёный Амедео Авогадро)
Cледствия из закона Авогадро:
1 следствие:
Одинаковое число молекул различных газов при одинаковых условиях занимает одинаковый объём.
Так, 6,02 ∙ 1023 молекул (1 моль) любого газа и любой смеси газов при (н.у.) занимает объём равный 22,4 л.
Такой объём называется молярным объёмом и обозначается Vm
Молярный объём Vm – это постоянная величина для веществ – газов при нормальных условиях (н.у.) Vm = 22,4 л/моль
Нормальными условиями (н.у.) для газов считаются:
P0 = 1 атм. = 101325 Па = 760 мм. рт. ст.
T0 = 273,15 К = 0°С
Взаимосвязь молярной массы, молярного объёма, числа Авогадро и количества вещества:
ν = V/Vm = N/Na = m/M
M = ρ‧Vm
Задача №1
Какой объем занимает 0,2 моль N2 при н.у.?
Дано: н.у.
Vm = 22, 4 л/моль
ν (N2) = 0,2 моль
Найти:
V -?
Решение:
ν (N2) = V (N2)/Vm, следовательно
V (N2) = ν(N2) ·Vm =
= 0,2 моль · 22,4 л/моль = 4,48 л
Ответ: V (N2) = 4,48 л
Решите задачи по приведённому образцу:
1. Какой объем занимают 5 моль О2 при н.у.?
2. Какой объем занимают 2,5 моль Н2 при н.у.?
Задача №2
Какое количество вещества содержит водород объемом 33,6 л при н.у.?
Дано: н.у.
Vm = 22, 4 л/моль
V (H2) = 33,6 л
Найти:
ν -?
Решение:
ν (Н2) = V(Н2)/Vm = 33,6 л/ 22,4 л/моль = 1,5 моль
Ответ: ν (Н2) = 1,5 моль
Решите задачи по приведённому образцу:
1. Какое количество вещества содержит кислород объемом 0,224 л при н.у.?
2. Какое количество вещества содержит углекислый газ объемом 4,48 л при н.у.?
Задача №3
Образец: Какой объем займут 56 г. газа СО при н.у.?
Дано: н.у.
Vm = 22, 4 л/моль
m (CO) = 56 г
Найти:
V -?
Решение:
ν (CO) = V(CO) / Vm, следовательно
V (CO) = ν (CO) · Vm
Неизвестное количество вещества найдём по формуле:
ν = m/M
M(CO) = Ar(C) + Ar(O) = 12 + 16 = 28 г/моль
ν (СО) = m/M = 56 г / 28 г/моль = 2 моль
V (CO) = ν (CO) · Vm = 2 моль · 22,4 л/моль = 44,8 л
Ответ: V (CO) = 44,8 л
Решите задачи по приведённому образцу:
1. Какой объем займут 8 г. газа О2 при н.у.?
2. Какой объем займут 64 г. газа SО2 при н.у.?
Задача №4
Образец: В каком объёме содержится 3·1023 молекул водорода Н2 при н.у.?
Дано: н.у.
Vm = 22, 4 л/моль
N = 3·1023 молекул
Na = 6,02 ·1023 моль-1
Найти:
V -?
Решение:
ν (Н2) = V(Н2) / Vm, следовательно
V (Н2) = ν (Н2) · Vm
Неизвестное количество вещества найдём по формуле:
ν = N / Na = 3·1023 / 6,02 ·1023 моль-1 = 0,48 моль
V (Н2) = ν (Н2) · Vm = 0,48 моль · 22,4 л/моль = 10,752 л
Ответ: V (Н2) = 10,752 л
Решите задачи по приведённому образцу:
1. В каком объеме содержится 12,04 ·1023 молекул углекислого газа - СО2 при н.у.?
2. В каком объеме содержится 3,01·1023 молекул кислорода - О2 при н.у.?
ГРУППА 403 ХИМИЯ
ТЕМА:Химические знаки и формулы. Относительные атомная и молекулярная массы. Количество вещества.
ТЕМА: Основные законы химии. Стехиометрия. Закон сохранения массы веществ. Закон постоянства состава веществ молекулярной структуры.
Химический язык и его части
Человечество использует много разных языков. Кроме естественных языков (японского, английского, русского – всего более 2,5 тысяч), существуют еще и искусственные языки, например, эсперанто. Среди искусственных языков выделяются языки различных наук. Так, в химии используется свой, химический язык. Химический язык – система условных обозначений и понятий, предназначенная для краткой, ёмкой и наглядной записи и передачи химической информации.
Любым языком овладеть сразу невозможно, это относится и к химическому языку. Поэтому пока вы познакомитесь только с основами этого языка: выучите некоторые " буквы" , научитесь понимать смысл " слов" и" предложений" . Вы познакомитесь с названиями химических веществ – неотъемлемой частью химического языка. По мере изучения химии ваше знание химического языка будет расширяться и углубляться.
Химические знаки (символы химические) - буквенные обозначения химических элементов. Состоят из первой или из первой и одной из следующих букв латинского названия элемента,напр., углерод - С (Carboeum), кальций - Ca (Calcium), кадмий - Cd…
Символ химического элемента – условное обозначение химического элемента.
Историческая справка: Химики древнего мира и средних веков применяли для обозначения веществ, химических операций и приборов символические изображения, буквенные сокращения, а также сочетания тех и других. Семь металлов древности изображали астрономическими знаками семи небесных светил: Солнца ( ☉ , золото), Луны ( ☽ , серебро), Юпитера ( ♃ , олово),Венеры (♀, медь), Сатурна ( ♄ , свинец), Меркурия ( ☿ , ртуть),Марса ( ♁ , железо). Металлы, открытые в XV—XVIII веках, — висмут, цинк,кобальт — обозначали первыми буквами их названий. Знак винного спирта (лат. spiritus vini) составлен из букв S и V. Знаки крепкой водки (лат. aqua fortis, азотная кислота) и золотой водки (лат. aqua regis, царская водка, смесь соляной и азотной кислот) составлены из знака водыÑ и прописных букв F и R соответственно. Знак стекла (лат. vitrum) образован из двух букв V —прямой и перевёрнутой.
Попытки упорядочить старинные химические знаки продолжались до конца XVIIIвека. В начале XIX века английский химик Дж. Дальтон предложил обозначать атомы химических элементов кружками, внутри которых помещались точки, чёрточки, начальные буквы английских названий металлов и др. Химические знаки Дальтона получили некоторое распространение в Великобритании и в Западной Европе, но вскоре были вытеснены чисто буквенными знаками, которые шведский химик Й. Я. Берцелиус предложил в 1814. Высказанные им принципы составления химических знаков сохранили свою силу до настоящего времени. В России первое печатное сообщение о химических знаках Берцелиуса сделал в 1824московский врач И. Я. Зацепин.
Ниже приведена таблица химических знаков некоторых элементов, их названия , относительные массы и произношение.
ОТНОСИТЕЛЬНАЯ АТОМНАЯ МАССА
Историческая справка: Английский ученый Джон Дальтон (1766–1844) на своих лекциях демонстрировал студентам выточенные из дерева модели атомов, показывая, как они могут соединяться, образуя различные вещества. Когда одного из студентов спросили, что такое атомы, он ответил: «Атомы – это раскрашенные в разные цвета деревянные кубики, которые изобрел мистер Дальтон».
Конечно, Дальтон прославился не своими «кубиками» и даже не тем, что в двенадцатилетнем возрасте стал школьным учителем. С именем Дальтона связано возникновение современной атомистической теории. Впервые в истории науки он задумался о возможности измерения масс атомов и предложил для этого конкретные способы. Понятно, что непосредственно взвесить атомы невозможно. Дальтон рассуждал только о «соотношении весов мельчайших частиц газообразных и других тел», то есть об относительных их массах. И поныне, хотя масса любого атома в точности известна, ее никогда не выражают в граммах, так как это исключительно неудобно. Например, масса атома урана – самого тяжелого из существующих на Земле элементов – составляет всего 3,952·10–22 г. Поэтому массу атомов выражают в относительных единицах, показывающих, во сколько раз масса атомов данного элемента больше массы атомов другого элемента, принятого в качестве стандарта. Фактически это и есть «соотношение весов» по Дальтону, т.е. относительная атомная масса.
· Массы атомов очень малы.
Абсолютные массы некоторых атомов:
m(C) =1,99268 ∙ 10-23 г
m(H) =1,67375 ∙ 10-24 г
m(O) =2,656812 ∙ 10-23 г
· В настоящее время в физике и химии принята единая система измерения.
Введена атомная единица массы (а.е.м.)
m(а.е.м.) = 1/12 m(12C) = 1,66057 ∙ 10-24 г.
· Ar(H) = m(атома) / m (а.е.м.) =
= 1,67375 ∙ 10-24 г/1,66057 ∙ 10-24 г = 1,0079 а.е.м.
· Ar – показывает, во сколько раз данный атом тяжелее 1/12 части атома 12С, это безразмерная величина.
Относительная атомная масса - это 1/12 массы атома углерода, масса которого равна 12 а.е.м.
Относительная атомная масса безразмерная величина
Например, относительная атомная масса атома кислорода равна 15,994 (используем значение из периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева).
Записать это следует так, Ar(O) = 16. Всегда используем округлённое значение, исключение представляет относительная атомная масса атома хлора:
Ar(Cl) = 35,5.
·Связь между абсолютной и относительной массами атома представлена формулой:
m(атома) = Ar ∙ 1,66 ∙ 10 -27 кг
ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ТЕМЫ
№1.
Используя ПСХЭ составьте пары из знаков химических элементов и соответствующих русских названий:
N, Ar, P, Al, S, Mg, Cr
Алюминий, сера, азот, хром, фосфор, аргон, магний
№2.
Используя ПСХЭ определите относительные атомные массы химических элементов с порядковыми номерами: 80, 23, 9, 2
№3.
Дайте характеристикухимическому элементу – О по его положению в ПСХЭ согласно плану:
Название русское
Порядковый номер
Произношение
Значение относительной атомной массы
№4.
Разгадайте новое слово,которое можно получить, если от начала или конца названия химического элемента убрать число букв, соответствующее числу точек.
Например, •Cr , убираем из названия "хром" одну начальную букву и получаем "ром"
а) : Na .
б) Mg : .
в) . F
г) Ba :
№5.
Разгадайте новое слово,которое можно получить, если от начала или конца названия химического элемента убрать число букв, соответствующее числу точек.
А) : . Pd :
Б) . Sn.
В ) : Co:
Г ) : : C
№6.
"Химический диктант"
Ваша задача при ответе на данный вопрос записать химические знаки (символы) элементов, русские названия которых будут приведены ниже (при написании ответа, записывайте символы через запятую и пробел, например, Ti, Co, Al):
Сера
Азот
Водород
Медь
Углерод
Калий
Кальций
Фосфор
ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ
Законы химии | Кто открыл, ученый | Формулировка |
Закон сохранения массы | М.В. Ломоносов, 1748 | Масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе всех продуктов реакции (веществ образовавшихся после реакции) |
Периодический закон | Д.И. Менделеев, 1869 | Фундоментальный закон природы - "Свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядра элемента" |
Закон постоянства состава | Пруст, 1806 | Каждое вещество, каким бы способом оно пи было получено, всегда имеет один и тот же качественный и количественный состав (и свойства) |
Закон сохранения энергии | Майер, 1840 | Энергия не возникает из ничего и не исчезает, а из одного вида энергии переходит в другой в эквивалентных количествах |
Закон эквивалентов | Рихтер, 1803 | Вещества взаимодействуют между собой (соединяются друг с другом или замещают друг друга) в количествах, пропорциональных их эквивалентам |
Закон кратных отношений | Дальтон, 1803 | Если два элемента образуют между собой несколько соединений, то массовые доли любого из элементов в этих соединениях относятся друг к другу как небольшие целые числа |
Закон объемных отношений (закон Гей-Люссака) | Жозеф Луи Гей-Люссак, 1802 | Объемы вступающих в реакцию газов, а также объемы газообразных продуктов реакции относятся друг к другу как простые целые числа |
Закон Авогадро | Амедео Авогадро, 1811 | В равных объемах различных газов при одинаковых условиях (температура и давление) содержится одинаковое число молекул |
Следствия из закона Авогадро | 1. При одинаковых условиях равные количества различных газов занимают равные объемы. 2. При нормальных условиях (T = 278,15К, Р = 1,01 · 105Па или t = 0°С; Р = 1 атм) 1 моль любого газа занимает объем, примерно равный 22,4 л | |
Объединенный газовый закон | где Р0, V0, Т0 — значения давления, объема, температуры при нормальных условиях. | |
Уравнение Клайперона—Менделеева (для идеального газа) | PV = νRТ, где Р — давление; V — объем; v — количество газа (моль); Т — температура (в К), R — универсальная газовая постоянная (R = 8,314 Дж/Моль·K) |
ГРУППА 408 ХИМИЯ
ТЕМА:Изомерия. Значение теории химического строения. Основные направления ее развития.
Во времена А. М. Бутлерова в органической химии широко использовали эмпирические (молекулярные) и структурные формулы. Последние отражают порядок соединения атомов в молекуле согласно их валентности, которая обозначается черточками.
Для простоты записи часто используют сокращенные структурные формулы, в которых черточками обозначают только связи между атомами углерода, а также связи в функциональных группах.
Сокращенные структурные формулы
Затем, по мере развития знаний о природе химической связи и о влиянии электронного строения молекул органических веществ на их свойства, стали пользоваться электронными формулами, в которых ковалентную связь условно обозначают двумя точками. В таких формулах часто показывают направление смещения электронных пар в молекуле. Например, для уксусного альдегида:
Современная органическая химия различает два основных типа изомерии: структурную (изомерию цепи, изомерию положения кратных связей, изомерию гомологических рядов, изомерию положения функциональных групп) и стереоизомерию (геометрическую, или цис-, трсшсизомерию, оптическую, или зеркальную, изомерию).
вещества, имеющие одинаковую молекулярную формулу, но разное строение и разные физические и химические свойства.
Например, формуле
Этанол Диметиловый эфир
Итак, вы смогли убедиться в том, что второе положение теории химического строения, четко сформулированное А. М. Бутлеровым, было неполным. С современных позиций это положение требует дополнения:
- свойства веществ зависят не только от их качественного и количественного состава, но и от их
- химического,
- электронного,
- пространственного строения.
Создание теории строения веществ сыграло важнейшую роль в развитии органической химии. Теория строения создала предпосылки для объяснения и прогнозирования различных видов изомерии молекул органических соединений, а также направлений и механизмов протекания химических реакций.
На основе этой теории химики-органики создают вещества, которые не только заменяют природные, но по свойствам значительно их превосходят. Так, синтетические красители гораздо лучше и дешевле многих природных, например ализарина и индиго. В больших количествах производят синтетические каучуки с самыми разнообразными свойствами. Широкое применение находят пластмассы и волокна, изделия из которых используют в технике, быту, медицине, сельском хозяйстве.
Сравнивая две величайшие теории химии — теорию строения А. М. Бутлерова и теорию периодичности Д. И. Менделеева, — нетрудно заметить, что в обеих теориях так много общего в путях их становления, направлениях развития и общенаучном значении. Впрочем, в истории любой другой ведущей научной теории (теории Ч. Дарвина, генетике, квантовой теории и т. д.) можно найти такие общие этапы.
ГРУППА 206 БИОЛОГИЯ
ТЕМА: Белки.
Строение белков
Белки — высокомолекулярные органические соединения, состоящие из остатков α-аминокислот.
В состав белков входят углерод, водород, азот, кислород, сера. Часть белков образует комплексы с другими молекулами, содержащими фосфор, железо, цинк и медь.
Белки обладают большой молекулярной массой: яичный альбумин — 36 000, гемоглобин — 152 000, миозин — 500 000. Для сравнения: молекулярная масса спирта — 46, уксусной кислоты — 60, бензола — 78.
Аминокислотный состав белков
Белки — непериодические полимеры, мономерами которых являются α-аминокислоты. Обычно в качестве мономеров белков называют 20 видов α-аминокислот, хотя в клетках и тканях их обнаружено свыше 170.
В зависимости от того, могут ли аминокислоты синтезироваться в организме человека и других животных, различают: заменимые аминокислоты — могут синтезироваться; незаменимые аминокислоты — не могут синтезироваться. Незаменимые аминокислоты должны поступать в организм вместе с пищей. Растения синтезируют все виды аминокислот.
В зависимости от аминокислотного состава, белки бывают: полноценными — содержат весь набор аминокислот; неполноценными — какие-то аминокислоты в их составе отсутствуют. Если белки состоят только из аминокислот, их называют простыми. Если белки содержат помимо аминокислот еще и неаминокислотный компонент (простетическую группу), их называют сложными. Простетическая группа может быть представлена металлами (металлопротеины), углеводами (гликопротеины), липидами (липопротеины), нуклеиновыми кислотами (нуклеопротеины).
Все аминокислоты содержат: 1) карбоксильную группу (–СООН), 2) аминогруппу (–NH2), 3) радикал или R-группу (остальная часть молекулы). Строение радикала у разных видов аминокислот — различное. В зависимости от количества аминогрупп и карбоксильных групп, входящих в состав аминокислот, различают: нейтральные аминокислоты, имеющие одну карбоксильную группу и одну аминогруппу; основные аминокислоты, имеющие более одной аминогруппы; кислые аминокислоты, имеющие более одной карбоксильной группы.
Аминокислоты являются амфотерными соединениями, так как в растворе они могут выступать как в роли кислот, так и оснований. В водных растворах аминокислоты существуют в разных ионных формах.
Пептидная связь
Пептиды — органические вещества, состоящие из остатков аминокислот, соединенных пептидной связью.
Образование пептидов происходит в результате реакции конденсации аминокислот. При взаимодействии аминогруппы одной аминокислоты с карбоксильной группой другой между ними возникает ковалентная азот-углеродная связь, которую и называют пептидной. В зависимости от количества аминокислотных остатков, входящих в состав пептида, различают дипептиды, трипептиды, тетрапептиды и т.д. Образование пептидной связи может повторяться многократно. Это приводит к образованию полипептидов. На одном конце пептида находится свободная аминогруппа (его называют N-концом), а на другом — свободная карбоксильная группа (его называют С-концом).
Пространственная организация белковых молекул
Выполнение белками определенных специфических функций зависит от пространственной конфигурации их молекул, кроме того, клетке энергетически невыгодно держать белки в развернутой форме, в виде цепочки, поэтому полипептидные цепи подвергаются укладке, приобретая определенную трехмерную структуру, или конформацию. Выделяют 4 уровня пространственной организации белков.
Первичная структура белка — последовательность расположения аминокислотных остатков в полипептидной цепи, составляющей молекулу белка. Связь между аминокислотами — пептидная.
Если молекула белка состоит всего из 10 аминокислотных остатков, то число теоретически возможных вариантов белковых молекул, отличающихся порядком чередования аминокислот, — 1020. Имея 20 аминокислот, можно составить из них еще большее количество разнообразных комбинаций. В организме человека обнаружено порядка десяти тысяч различных белков, которые отличаются как друг от друга, так и от белков других организмов.
Именно первичная структура белковой молекулы определяет свойства молекул белка и ее пространственную конфигурацию. Замена всего лишь одной аминокислоты на другую в полипептидной цепочке приводит к изменению свойств и функций белка. Например, замена в β-субъединице гемоглобина шестой глутаминовой аминокислоты на валин приводит к тому, что молекула гемоглобина в целом не может выполнять свою основную функцию — транспорт кислорода; в таких случаях у человека развивается заболевание — серповидноклеточная анемия.
Лаб.работа№1 «Каталитическая активность ферментов в живых тканях»
(ТЕОРИЯ (не пишите):Пероксид водорода – ядовитое вещество, образующееся в клетке в процессе жизнедеятельности. Принимая участие в обезвреживании ряда токсических веществ, он может вызвать самоотравление (денатурацию белков, в частности, ферментов). Накоплению Н2О2 препятствует фермент каталаза, распространенный в клетках, способных существовать в кислородной атмосфере. Фермент каталаза, расщепляя Н2О2 на воду и кислород, играет защитную роль в клетке. Фермент функционирует с очень большой скоростью, одна его молекула расщепляет за 1с 200 000 молекул Н2О2:2 Н2О2 2 Н2О2 + О2 )
Цель: наблюдать проявление активности фермента каталаза в растительных и животных тканях. Сделать вывод о различии активности фермента в живых и мёртвых тканях.
Оборудование: таблетка гидроперита 1,5 г; стакан с водой 15 мл; ложечка; кусочки сырого и варёного картофеля; кусочки сырого и варёного мяса.
Ход работы.
Добавьте таблетку гидроперита в стакан с водой, чтобы получить свежий 3% - ный раствор пероксида водорода. Помешивая раствор ложечкой, дождитесь полного растворения таблетки в воде.
Добавляйте понемногу раствор пероксида водорода к образцам животных и растительных тканей.
Наблюдайте происходящие процессы в тканях.
Опишите наблюдаемые явления.
Объясните наблюдаемые явления, используя знания о белковой природе ферментов.
Результаты занесите в таблицу:
Образцы тканей | Наблюдаемые явления | Объяснение наблюдаемых явлений |
Сырой картофель | выделяются пузырьки | образовался кислород из перекиси водорода |
Варёный картофель | ничего не происходит | фермент разрушен, перекись водорода не расщепляется |
Сырое мясо | ||
Варёное мясо | |
- дезоксирибонуклеиновые кислоты (сокращённо ДНК) — молекула ДНК содержит пятиуглеродный сахар — дезоксирибозу.
- рибонуклеиновые кислоты (сокращённо РНК) — молекула РНК содержит пятиуглеродный сахар — рибозу.
Нуклеотиды РНК: А — аденин, Г — гуанин, Ц — цитозин, У — урацил.