Практикум по биохимии. Часть I. Физико-химические методы: Учебное пособие, страница 12

Далее, усреднив полученную серию результатов, найти  и . Окончательный результат представить в виде   ± D, где D – наибольшее отклонение в серии значений  от средней величины, или разброс этой величины.

Рассчитать ионную силу раствора в средней точке титрования по формуле (18). Внеся поправку на коэффициент активности согласно (24), определить  и термодинамическую константу ионизации карбоксильной группы глицина (К₁).

Протолитическое равновесие глицина можно представить в виде следующей схемы:

Эта схема описывает ионизацию при помощи четырех промежуточных констант (микроконстант) К_a, К_b, К_c и К_d, каждая из которых соответствует одному из четырех процессов ионизации в системе. Константы связаны между собой соотношением К_a × К_c= К_b ×К_d. Наблюдаемые на опыте константы ионизации К₁ и K₂ связаны с промежуточными константами:

,

.

Поскольку мы имеем три независимые промежуточные константы и только две константы, измеряемые на опыте (К₁ и К₂), последних недостаточно для определения первых.

Однако величина К_b может быть оценена, исходя из константы ионизации гидрохлорида метилового эфира глицина. Для определения К_b предлагается студентам самостоятельно запланировать и провести эксперимент по потенциометрическому титрованию гидрохлорида метилового эфира глицина. Определив K_b экспериментально, далее следует рассчитать:

K_c =K₂

K_d =

Не зависящее от рН отношение между концентрациями цвиттерионной и незаряженной форм молекул глицина определить из отношения К_a/К_b:

.

Полученные значения К₁, К₂ и R сравнить с литературными.

 

3. КИНЕТИКА

3.1. Основные понятия кинетики

В работах по кинетике встречается много специальных понятий и терминов. Некоторые из них обсуждаются ниже.

Пусть в реакцию вступают n₁ молекул типа А₁, n₂ молекул типа А₂, n_n молекул типа A_n. При этом продуктами реакции являются n₁¢ молекул типа В₁, n₂¢ молекул типа В₂, n_k¢ молекул типа В_k. Тогда этот химический процесс можно записать так:

n₁А₁ + n₂А₂ + …. + n_nА_n ® n₁¢B₁ + n₂¢B₂ + …. + n_k¢ B_k.         (1)

Это стехиометрическое уравнение реакции, а числа n_i, n_i¢ называются стехиометрическими коэффициентами.

Реакция называется простой (или элементарной) химической реакцией, если она протекает в одну стадию, т.е. при одновременном взаимодействии n₁ + n₂ + …+ n_n = n молекул.

Реакции, протекающие в несколько стадий, называются сложными. Совокупность стадий, из которых складывается реакция, называется механизмом или схемой химической реакции.

Элементарный акт – простейшая реакция (стадия сложного процесса), представляющая прямой переход исходных частиц в конечные (промежуточные) за счет перегруппировки атомов внутри молекулы или при столкновении двух-трех частиц.

Молекулярность – число молекул, участвующих в элементарном акте реакции. Различают моно-, би- и тримолекулярные реакции.

Скорость химической реакции по некоторому компоненту – это изменение числа молей этого компонента N в единицу времени в единице объема V. При постоянном объеме она выражается как:

,

где m – концентрация вещества.

Скорости реакции по отдельным компонентам связаны между собой следующим образом:

(заметим, что если вещество расходуется в реакции, скорость записывается со знаком минус, если вещество образуется, скорость записывается со знаком плюс).

Действительно, для реакции взаимодействия окиси азота с хлором:

2 NO + Cl₂  ® 2 NOCl

концентрация окиси азота изменяется в два раза быстрее, чем концентрация хлора, т.к. на каждую  израсходованную молекулу хлора расходуется две молекулы NO.

Зависимость скорости реакции от концентрации исходных веществ выражается законом действия масс:

Эта формула носит также название кинетического уравнения реакции.

Числа n₁, n₂ … – порядки реакции по компонентам А₁, А₂, … . Сумму порядков по всем реагирующим веществам называют порядком реакции. Коэффициент k называется константой скорости реакции.

Для простой реакции, протекающей по стехиометрическому уравнению (1) скорость:

.