Převod jednotek pmol/l nmol/l µmol/l mmol/l mol/l 10 12 10 9 10 6 10 3 mol/l Chemické výpočty II Vladimíra Kvasnicová µg mg g 10 6 10 3 g µl ml dl L 10 6 10 3 10 1 L 12) cholesterol (MW=386,7g/mol): 200 mg/dl =? mmol/l [5,2 mm] 1L = 1dm 3 1mL = 1 cm 3 Převod jednotek tlak = síla působící na jednotku plochy (Pa) 1 kpa = 10 3 Pa Daltonův zákon = celkový tlak směsi plynů je roven součtu parciálních tlaků jednotlivých složek směsi parciální tlak = tlak jednoho plynu přítomného ve směsi plynů Převod jednotek Složení vzduchu: 78% N 2 21% O 2 1% voda, vzácné plyny, CO 2 (0,04%) Tlak vzduchu: 1 atm = 101 325 Pa (~ 101 kpa) = 760 Torr (= mmhg) 1 mmhg = 0,1333 kpa 1 kpa = 7,5 mmhg
13) Parciální tlak krevních plynů naměřený v laboratoři: po 2 = 71 mmhg pco 2 = 35 mmhg Převod jednotek energetický obsah potravin: 1 kcal = 4,2 kj 1 kj = 0,24 kcal Převeďte tyto hodnoty do SI jednotek (kpa). po 2 = 9,5 kpa pco 2 = 4,7 kpa 14) Svačina müsli tyčinka (30g) byla označena: 100g = 389 kcal. Vypočítejte množství energie (v kj) obsažené v tyčince. 490kJ / 30g Ředění roztoků = koncentrace látky se snižuje, látkové množství zůstává stejné!!! 1) užitečná rovnice 2) křížové pravidlo n 1 = n 2 V 1 x C 1 = V 2 x C 2 % roztoku(1) hm. díly roztoku(1) % konečný roztok % roztoku(2) hm. díly roztoku(2) 3) vyjadřování ředění 1 : 5 nebo 1 / 5 (čti jedna ku pěti nebo pětkrát ) 1 díl (= vzorek) + 4 díly (= rozpouštědlo) = 5 dílů = celkový (konečný) objem c 1 = 0,25 M naředěno 1 : 5 (= 5x) (= koncentrace před ředěním) c 2 = 0,25 x 1/5 = 0,05 M (= koncentrace po naředění ) 4) směšovací rovnice (m 1 x p 1 ) + (m 2 x p 2 ) +... = p x (m 1 + m 2 +...) m = hmotnost mixovaného roztoku, p = % koncentrace
15) chceme připravit 190g 10% roztoku? m (g) 38% HCl +? m (g) H 2 O musíme použít [50g HCl] 16) jak naředíme 300g 40% roztoku na roztok 20%? [1+1 = 300g H 2 O] 17) 20g 10% roztoku NaOH 20% roztok? m (g) NaOH musíme přidat [2,5g NaOH] 18) jak připravíme 250ml 0,1M HCl z 1M HCl [25ml 1M HCl] 20) 10M NaOH byl naředěn 1: 20,? finální koncentrace [0,5M] 21) 1000mg/l glukózy bylo naředěno 1: 10 a pak ještě 1 : 2? finální koncentrace [50mg/l] 22)? kolikrát bylo naředěno sérum po smíchání: 200 µl séra 500 µl fyziologického roztoku 300 µl činidla [1 : 5] Výpočty ph ph = log a(h 3 O + ) a = γxc a = aktivita γ = aktivitní koeficient (01) c = molární koncentrace (mol /L) zředěné (mm) roztoky: γ 1 a = c ph = log c(h 3 O + ) c(h 3 O + ) = [H 3 O + ] = molární koncentrace Disociace vody: H 2 O H + + OH H 2 O + H + + OH H 3 O + + OH H 2 O + H 2 O H 3 O + + OH K dis = [H 3 O + ] x [OH ] [H 2 O] 2 K dis x [H 2 O] 2 = [H 3 O + ] x [OH ] K dis x [H 2 O] 2 konstantní, neboť [H 2 O] je mnohokrát vyšší než [H 3 O + ] nebo [OH ] K w = konstanta = iontový součin vody K w = [H 3 O + ] x [OH ]
K w = [H 3 O + ] x [OH ] = 10 14 pk W = ph + poh = 14 pk = log K ph = log [H 3 O + ] poh = log [OH ] 10 14 = [H 3 O + ] x [OH ] / log log 10 14 = log ([H 3 O + ] x [OH ] ) log 10 14 = log [H 3 O + ] + log [OH ] 14 = log [H 3 O + ] + log [OH ] / x (1) 14 = log [H 3 O + ] log [OH ] pk W = ph + poh 14 = 7 + 7 v čisté vodě pk W = ph + poh = 14 => voda: [H 3 O + ] = 10 7 (ph = 7) [OH ] = 10 7 (poh = 7) zjednodušení: [H 3 O + ] = [H + ] = c(h + ) => ph = log c(h + ) ph = 0 14 ph 0 7 14 kyselé neutrální zásadité pokud [H + ] klesne, [OH ] vzroste K W je 10 14 (25 C) pokud [OH ] klesne, [H + ] vzroste (= konstantní!) silné kyseliny (HA) [HA] = [H + ] HA H + + A ph = log c(h + ) = log c HA silné báze (BOH) [BOH] = [OH ] BOH B + + OH poh = log c BOH slabé kyseliny (HA) [HA] [H + ] K dis 10 2 HA H + + A K dis = [H + ] [A ] [H + ] = [A ] [HA] = c HA K dis = K a [HA] K a = [H + ] 2 c HA K a x c HA = [H + ] 2 / log log (K a x c HA ) = 2 x log [H + ] log K a + log c HA = 2 x log [H + ] / ½ ½ log K a + ½ log c HA = log [H + ] / x (1) ½ log K a ½ log c HA = log [H + ] log K a = pk a ½ pk a ½ log c HA = ph => ph = ½ pk a ½ log c HA
slabé kyseliny (HA) [HA] [H + ] K dis 10 2 HA H + + A ph = log c(h + ) Souhrn: pk = log K ph = ½ pk a ½ log c HA ph + poh = 14 slabé báze (BOH) [BOH] [OH ] K dis = [B+] [OH] BOH B + + OH [BOH] poh = ½ pk b ½ log c BOH => ph zásaditých roztoků: ph + poh = 14 ph = 14 poh KYSELINY: ZÁSADY: ph = log c HA ph = ½ pk a ½ log c HA poh = log c BOH poh = ½ pk b ½ log c BOH ph = 14 poh 1) 0,1M HCl, ph =?, [H + ] =? 2) 0,01M KOH, ph =?, [H + ] =? [10 1 M, ph =1] [10 12 M, ph = 12] 6) z hodnoty ph silné jednosytné kyseliny vypočítejte koncentraci: ph = 3,0 [10 3 M ] 7) z hodnoty ph silné zásady vypočítejte koncentraci: ph = 11 [poh = 3; c = 10 3 M ] 3) 0,01M octová kyselina, K = 1,8 x 10 5, ph =? [pk = 4,74; ph = 3,4] 4) 0,2M NH 4 OH; pk = 4,74; ph =? [poh = 2,72; ph = 11,3] 5) 0,1M mléčná kyselina; ph = 2,4; K a =? [pk=3,8; K a = 1,58 x 10 4 ] 8) jak se změní ph silné kyseliny jejím naředěním? c 1 = 0,1 c 2 = 0,01? ph [ ph = 1 ] 9) jak se změní ph slabé kyseliny jejím naředěním? c 1 = 0,1 c 2 = 0,01? ph [ ph = 0,5 ]
PUFRY (tlumivé, ústojné roztoky, nárazníky) bikarbonátový pufr HCO 3 NaHCO 3 Na + + HCO 3 H 2 CO 3 H 2 CO 3 H + + HCO 3 = systémy schopné vyrovnávat výkyvy ph: po přidání silné kyseliny nebo báze změní své ph jen nepatrně používají se k udržování stabilní hodnoty ph složení pufrů: konjugovaný pár: kyselina / zásada * slabá kyselina + její sůl * slabá zásada + její sůl * 2 různé soli vícesytné kyseliny * amfoterní látky (např. proteiny) NaHCO 3 smíchány Na + + HCO 3 H 2 CO 3 H + + HCO 3 + H 2 CO 3 + HCl + NaOH (H + + Cl ) (Na + + OH ) Na + + HCO 3 Na + + HCO 3 H + + H 2 CO 3 H 2 O + HCO 3 Cl + H 2 CO 3 Na + + H 2 CO 3 HCO 3 + H + H 2 CO 3 H + + OH H 2 O HendersonHasselbalchova rovnice ph = pk a + log (c s / c a ) (pro kyselý pufr ) poh = pk b + log (c s / c b ) (pro bazický pufr) 10) 200ml 0,5M octové kyseliny + 100ml 0,5M octanu sodného => pufr; pk a = 4,76 ph =? ph = 14 poh [ph = 4,46 ] pk = disociační konstanta slabé kyseliny (pk a ) nebo báze (pk b ) c s = aktuální koncentrace soli v pufru c a = aktuální koncentrace slabé kyseliny v pufru c b = aktuální koncentrace slabé báze v pufru c = c xv c = koncentrace před smícháním složek pufru V = objem jednotlivé složky (kys., báze nebo soli) 11) 20ml 0,05M NH 4 Cl +? ml 0,2M NH 4 OH => pufr o ph = 10; K b = 1,85 x 10 5 pk =? [pk = 4,73; 27 ml]
12) Která ze složek fosfátového pufru (HPO 4 2 / H 2 PO 4 ) převažuje v krvi, jejíž ph = 7,40? pk(h 2 PO 4 ) = 7,0 (2,5 = 25/10 = 5/2, tj. převažuje HPO 4 2 ) 13) Která ze složek fosfátového pufru (HPO 4 2 / H 2 PO 4 ) převažuje v moči, jejíž ph = 6,0? pk(h 2 PO 4 ) = 7,0 (0,1 = 1/10, tj. převažuje H 2 PO 4 ) 14) Vypočítejte koncentraci HCO 3 v krvi použitím HendersonHasselbalchovi rovnice pro bikarbonátový pufr: ph = pka + log (chco 3 / s x pco 2 ). Ve vzorku krve byly naměřeny tyto hodnoty: ph = 7,44; parciální tlak CO 2 (pco 2 ) = 5,33 kpa; hodnoty konstant jsou: pka = 6,12; s = 0,225 mmol. L 1. kpa 1 (37 C). (25 mm) 15) Převeďte hodnoty pka na hodnoty Ka (ve formě X.10 n, kde X je číselná hodnota zaokrouhlená na jedno desetinné místo a n je celé číslo). Nakreslete struktury příslušných kyselin a pokuste se najít souvislost mezi strukturou a hodnotou Ka. a) kyselina máselná pka = 4,8 (1,6 x 10 5 ) b) kyselina βhydroxymáselná pka = 4,4 (4,0 x 10 5 ) c) kyselina acetoctová pka = 3,8 (1,6 x 10 4 )