Χημεια1 ιατρικη αθηνων

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

ΓΕΝΙΚΗΣ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ I

ΙΑΤΡΙΚΗ ΑΘΗΝΩΝ

Δημήτρης Μπαμπίλης Δρ Χημείας

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 1

Η Σχέση μεταξύ Μήκους Κύματος και Συχνότητος

s-1

c

m s

m

1. Υπολογίστε το μήκος κύματος του ερυθρού φωτός με συχνότητα 4,62 x 1014 s-1 2. Υπολογίστε το μήκος κύματος ενός ραδιοσήματος με συχνότητα 100,7 MHz  Κόκκινο Πορτοκαλί Κίτρινο Πράσινο Κυανό Βιολετί Το Φωτοηλεκτρικό Φαινόμενο • •

Κινητική ενέργεια = Eφωτονίου – Eπρόσδεσης KE = hv - f E

h

h c

1. Για να αποσπασθεί ένα ηλεκτρόνιο από μια γυαλιστερή επιφάνεια ψευδαργύρου, θα πρέπει το προσπίπτον φωτόνιονα έχει ελάχιστη ενέργεια Εmin = 6,94 x 10–19 J. (α) Μπορεί ένα φωτόνιο με μήκος κύματος 210 nm να προκαλέσει απόσπαση ηλεκτρονίου από ψευδάργυρο; (β) Εάν ναι, πόση είναι η μέγιστη ενέργεια του αποσπώμενου ηλεκτρονίου; Η ορμή του φωτονίου p = hν/c και εφόσον c = νλ p = h/λ Μήκος κύματος de Broglie για τη κυματική ύλη είναι: λ= h/p = h/(mv) •

Γιατί δεν παρατηρούμε την κυματική ιδιότητα της ύλης δραστηριότητες;

•

Θεωρείστε μια μπάλα baseball 5 oz (0,142 kg) με ταχύτητα ρίψης 94 mph (42 m/s)

στις καθημερινές

λ = h/p = h/(mv) λ=1.1Χ10-31m !!!! Μη σημαντικό για το μέγεθος της μπάλας •

Θεωρείστε ένα ηλεκτρόνιο (9x10-31 kg) με ταχύτητα 1x105 ms-1: λ = h/ mv = 6.62610-34 kgm2s-1 /(9x10-31 kg) (1x105 ms-1) λ=7x10-9m=70A

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 2

Σύγκριση του λ με τη διάμετρο ενός ατόμου 1-10 Α!!

1. Προσδιορίστε το μήκος κύματος ενός νετρονίου που κινείται με 1,00 x 102 m/s (Μάζανετρονίου= 1,675 x 10-24 g) 2.Υπολογίστε τον αριθμό των φωτονίων σε ένα laser με λ 337 nm και ολική ενέργεια 3,83 mJ 3. Ποια είναι η συχνότητα ακτινοβολίας που απαιτείται για τον εφοδιασμό 1,00 x 102 J ενέργειας από 8,5 x 1027 φωτόνια; 4. Υπολογίστε το μήκος κύματος ενός ηλεκτρονίου με ταχύτητα 2,65 x 106 m/s 5. Με πόση ταχύτητα πρέπει να κινείται ένα ηλεκτρόνιο για να έχει μήκος κύματος 10,0 pm; Δίνονται: me = 9,11x10–31 kg και h = 6,626 x 10–34 J s Rydberg για το φάσμα του υδρογόνου 1

1.097 107 m -1

1 n12

1 n 22

Συνθήκες Bohr,

Ενέργεια ιονισμού ΙΕ=-Εn=1

E απελευθ φωτονίου h

hc

E 2.18 10

E ελ E 18

J

ρχ

1 n

2

2.18 10

18

J

1 n

2

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 3

Εn για άλλα υγρογονοειδή •

Εn= -Z2RH/n2

•

He+

Li2+

Tb64+

1. Ποιά από τις ακόλουθες μεταπτώσεις ενός ηλεκτρονίου του ατόμου του υδρογόνου θα απελευθερώσει την μεγαλύτερη κβαντική ενέργεια; a. n = 3 → n = 1 b.

n=4→n=3

c.

n=1→n=4

d.

n=2→n=1

2.Υπολογίστε το μήκος κύματος ακτινοβολίας που εκπέμπεται κατά την μετάπτωση e από n=3 σε n=2 για το άτομο του Η 3. Υπολογίστε το μήκος κύματος του φωτός που εκπέμπεται όταν το ηλεκτρόνιο του υδρογόνου μεταπίπτει από n = 6 σε n = 5 4. Υπολογίστε το μήκος κύματος του φωτός που εκπέμπεται όταν το ηλεκτρόνιο του υδρογόνου μεταπίπτει από n = 2 σε n = 1 5. Μια γραμμή της σειράς Lyman στο φάσμα του υδρογονατόμου έχει μήκος κύματος 9,50 x 10–8 m και οφείλεται σε μετάπτωση από ένα ανώτερο επίπεδο ενέργειας στο επίπεδο με n = 1. Ποιος είναι ο κύριος κβαντικός αριθμός του ανώτερουεπιπέδου; 6.Με την αύξηση του κύριου κβαντικού αριθμού n, η ενέργεια μεταξύ 2 τροχιακών ενός ατόμου υδρογόνου αυξάνεται, μειώνεται ή παραμένει σταθερή και γιατί; Heisenberg Η Αρχή της Αβεβαιότητος.

x

v

h 1 4 m

1. Ένα ηλεκτρόνιο κινούμενο στην περιοχή κάποιου ατομικού πυρήνα έχει ταχύτητα 6 ± 1% m/s. Πόση είναι η αβεβαιότητα ως προς τη θέση του;

106

Κβαντικοί αριθμοί • • • •

n ≡ κύριος κβαντικός αριθμός n = 1, 2, 3… … ∞ Καθορίζει την ενέργεια του e και το μέγεθος του τροχιακού Καθορίζει την ενέργεια σύνδεσης,δηλαδή κινητική ενέργεια +δυναμική ενέργεια

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 4

En • • •

•

•

-2.18 10

-18

1 J 2 n

l ≡ κβαντικός αριθμός της γωνιακής στροφορμής 0, 1,2,,,,n – 1 Καθορίζει το σχήμα του τροχιακού. Είναι κβαντικός αριθμός άρα έχει συγκεκριμένες τιμές αλλά δεν μπορεί να φθάσει στο άπειρο όπως ο n l υπαγορεύει την γωνιακή στροφορμή δηλαδή την περιστροφική κινητική ενέργεια του ηλεκτρονίου. Δηλαδή το l περιγράφει το κινητικό μέρος της ενέργειας και δεν μπορεί να φθάσει η τιμή καν το n (ούτε στο απειρο διοτι τότε δεν θα είχε καθόλου δυναμική ενέργεια που δεν είναι σωστό) . m l ≡ μαγνητικός κβαντικός αριθμός καθορίζει την μαγνητική συμπεριφορά +l, 0,–l ml μαγνητικός κβαντικός αριθμός καθορίζει το σχήμα του Εκφυλισμένα τροχιακά≡ την ίδια ενέργεια Για οποιαδήπτε κύριο κβαντικό αριθμό n, υπάρχουν n2 εκφυλισμένα τροχιακά για το υδρογόνο Η (ή για οποιαδήποτε άλλο άτομο με 1 ηλεκτρόνιο )

1. Ποιοι είναι οι κβαντικοί αριθμοί και τι δηλώνουν; 2.Τι εκφράζει ο δευτερεύων κβαντικός αριθμός; 3. Ποιο είναι το αντίστοιχο τροχιακό που περιγράφεται από την κατάσταση 510?

4. Σε ένα εναλλακτικό σύμπαν οι κβαντικοί αριθμοί είναι οι ίδιοι όπως στο δικό μας, εκτός από τον δευτερεύοντα κβαντικό αριθμό ℓ ο οποίος μπορεί να λάβει τιμές από 0 ως n. Ποιοι είναι οι ατομικοί αριθμοί και πια η ηλεκτρονική διαμόρφωση για τα δυο μικρότερα ευγενή αέρια αυτού του σύμπαντος ; Αιτιολογείστε.

5. Πόσα τροχιακά σε ένα άτομο έχουμε με n=4, ml=-2; 6.Ποιες τετράδες κβαντικών αριθμών ενός ηλεκτρονίου ενός ατόμου είναι επιτρεπτές. Αιτιολογείστε: a)n=-1, l=0, ml =0, s=+1/2 b)n=2, l=0, ml =-2, s=+1/2 c)n=3, l=-1, ml =1, s=-1/2 d)n=4, l=3, ml =-3,s=+1/2 7..Ποιες από τις τετράδες κβαντικών αριθμών ενός ηλεκτρονίου,στοιχείου στην θεμελιώδη κατάσταση,είναι επιτρεπτές ποιες όχι και γιατί?

(0,-1,0,+1/2) (2,2,1,-1/2) (3,2,3,+1/2) (4,3,-3,-3/2) 8. Ποιο είναι το λάθος; a) n = 3; l = 0; ml = 0

(b) n = 2; l = 1; ml = –1

(c) n = 1; l = 0; ml = 0

(d) n = 4; l = 1; ml = –2

(a) n = 3; l = 3; ml = +2 (b) n = 2; l = 1; ml = –2 (c) n = 1; l = 1; ml = 0 Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 5

9. Συμπληρώστε τις n=?, ℓ=2, mℓ=0 , ms=?

τιμές

για

τους

4

κβαντικούς

αριθμούς:

Κόμβος • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Μια τιμή r, θ, ή φ για την οποία Ψ (και Ψ2) = 0. Γενικά ένα τροχιακό έχει n -1 κόμβους. Με άλλα λόγια ένας κόμβος είναι μια απόσταση από τον πυρήνα όπου δεν υπάρχει πιθανότητα να βρεθεί ένα ηλεκτρόνιο. Κομβικά επίπεδα προκύπτουν από γωνιακούς κόμβους στη κυματοσυνάρτηση Γωνιακοί κόμβοι : τιμές των θ ή φ όπου Ψ (και Ψ2) = 0. Ακτινικοί κόμβοι είναι οι τιμές r όπου Ψ (και Ψ2) = 0. Γενικά ένα τροχιακό έχει αριθμός κόμβων = n-1 γωνιακοί κόμβοι = ℓ ακτινικοί κόμβοι = (αριθμός κόμβων) - (γωνιακοί κόμβοι) 1s: 1– 1– 0= 0 ακτινικοί κόμβοι Για το πρώτη στιβάδα, η = 1, ο αριθμός των κόμβων θα είναι μηδέν. Για το δεύτερη στιβάδα, n = 2 1 κόμβο. Για το 2s τροχιακό, ℓ = 0, ο κόμβος θα είναι ακτινικός Για το 2p τροχιακό, ℓ = 1, ο κόμβος θα είναι γωνιακός Η τρίτη στιβάδα, η = 3 3-1 = 2 κόμβους. Το 3s τροχιακό έχει ℓ = 0 που σημαίνει ότι δεν έχει γωνιακούς κόμβους, και έτσι οι δύο κόμβοι είναι ακτινικοί Το 3p τροχιακό έχει ένα γωνιακό κόμβο, που σημαίνει ότι θα υπάρξει ένας ακτινικός κόμβος Το 3d τροχιακό έχει δύο γωνιακούς κόμβους, και ως εκ τούτου δεν έχει ακτινικό κόμβο!

1. Τι εκφράζουν η κομβική επιφάνεια και το κομβικό σημείο?Τι καλούμε ακτινικούς κόμβους ( ή κομβικά σημεία ή σφαιρικές κομβικές επιφανειες ).

2. Ποιος ο αριθμός των ακτινικών κόμβων για τα τροχιακά 2s, 3s, 3p, 3d και 4p.

3. Ποια η φυσική σημασία της κυματοσυνάρτησης Ψ και Ψ2, πως ονομάζεται; Για τα 3s και 3d τροχιακά λαμβάνει μηδενικές τιμές;

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 6

Σχεδιαγράμματα κατανομών ακτινικής πιθανότητας

• • •

Όσο το n αυξάνεται (από το 1 στο 2 και στο 3), η rmp του τροχιακού “το μέγεθος” αυξάνει.

Kαθώς το l αυξάνεται (από το s στο p και στο d) για δεδομένο n, η rmp “το μέγεθος” μειώνεται. Μόνον τα ηλεκτρόνια σε s καταστάσεις έχουν σημαντική πιθανότητα να είναι πλησιέστερα στο πυρήνα. Αυτό σημαίνει ότι αν και το μέγεθος των s τροχιακών είναι μεγαλύτερο από το p ή το d τροχιακό, τα ηλεκτρόνια s προστατεύονται λιγότερο από το πυρηνικό φορτίο (διεισδύουν περισσότερο).

Η Αρχή Δόμησης - Η απαγορευτική αρχή του Pauli - Κανόνας του Hund 1. Πόσα ηλεκτρόνια σε ένα άτομο μπορεί να έχει τους ακόλουθους δύο κβαντικούς αριθμούς: n = 4 και ml = -2; 2. Πόσα ηλεκτρόνια του στοιχείου As (Z=33) έχουν στη θεμελιώδη κατάσταση ml=-1 και γιατί; 3. Πόσα ηλεκτρόνια στην θεμελιώδη κατάσταση του ατόμου Zn (Z= 30) έχουν: α) δευτερεύοντα κβαντικό αριθμό L=1 β) μαγνητικό κβαντικό αριθμό m= -1 Αιτιολογήστε.

4. Γιατί για δεδομένη στοιβάδα τα e των s τροχιακών απαιτούν μεγαλύτερη ενέργεια για να αποσπαστούν από ότι τα e των p ή d τροχιακών της ίδιας στιβάδας.

5. Ποιο στοιχείο έχει την ακόλουθη δομή [Αr]4s13d10 Cu Zn Ga Ag Cd In 6. Eπιλέξτε τη σωστή διαμόρφωση για το V+1(Z=23).

[Ar]4s24d3 [Ar]4s24d2 [Ar]4s14d3 [Ar]4s23d3 [Ar]4s23d2 [Ar]4s13d3

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 7

7. Να γράψετε τους τέσσερις κβαντικούς αριθμούς καθενός ηλεκτρονίου που αντιστοιχεί σε ένα συμπληρωμένο κατά το ήμισυ 3p τροχιακό(υποστιβάδα) 8. Σε τί αναφέρεται η απαγορευτική αρχή του Pauli; 9. Γράψτε τις ηλεκτρονικές δομές των στοιχείων Cr, Zn, Ge και χαρακτηρίστε τα ως παραμαγνητικά ή διαμαγνητικά. (Ζ: Cr=24, Zn=30, Ge=32).

Για άτομα με ένα ηλεκτρόνιο (αριστερά). Για πολυηλεκτρονικά άτομα (δεξιά). Οπου Zeff είναι το αποτελεσματικό φορτίο που βιώνει το ηλεκτρόνιο στην κατάσταση n,l. Το Zeff δεν είναι το ίδιο με το Ζ του πυρήνα. Το Zeff διαφέρει από το Z εξαιτίας της προάσπισης.

1. Πώς επηρεάζεται η ενέργεια ιονισμού σε σχέση με τα "εσωτερικά e-" Περιοδικός Πίνακας 1. Χρησιμοποίησε τον Περιοδικό Πίνακα για να αναγράψεις την σύντομη ηλεκτρονιακή διαμόρφωση και το διάγραμμα των τροχιακών για τα ακόλουθα στοιχεία Na, Te, Tc 2. Ποια από τα ζεύγη έχουν κοινή ηλεκτρονική διαμόρφωση; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. i)Fe Co+, ii)Fe++ Cr, iii)Fe+++ Mn++ Δίνεται Ζ: Cr=24, Mn=25, Fe=26, Co=27 3. Mεταξύ των στοιχείων της πρώτης σειράς των στοιχείων μεταπτώσεων (Ζ=21 έως και 30), ποια είναι διαμαγνητικά, ποια παραμαγνητικά και γιατί; 4. Ποιο από τα άτομα των στοιχείων Sc (Z=21), Ni (Z=28) και As (Z=33) είναι το πλέον παραμαγνητικό και γιατί; 5. Ποιο από τα άτομα των S ( Z= 16 ), Ni ( Z=28 ), Zn ( Z=30 )

στοιχείων

είναι

διαμαγνητικό

και

γιατί;

6. Ποιο από τα ζεύγη των στοιχείων έχουν παρόμοιες χημικές ιδιότητες και γιατί; He-Ca , Ca –Sc , Sc-Ti Δίδονται Ζ : He =2 ,Ca =20 , Sc =21 , Ti=22

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 8

7. Σε ποια ομάδα και σε ποια περίοδο του περιοδικού συστήματος ανήκουν τα στοιχεία: Ti(Z=22)και Ge (Z=32); Αιτιολογήστε.

8. Ποιοι οι κβαντικοί αριθμοί του ηλεκτρονίου που απομακρύνεται κατά τον πρώτο ιονισμό του στοιχείου Cu; Αιτιολογήστε (Ζ: Cu=29).

9. Αναγράψατε την Ηλεκτρονιακή Διαμόρφωση και καθορίστε εάν ο Fe και Fe3+ είναι παραμαγνητικά ή διαμαγνητικά.

10. Ποιο από τα ακόλουθα ιόντα είναι ισοηλεκτρoνικό με το Κr (Z=36); Se +2 Se-2 As +2 As +2 Rb +2 Rb +2 Ατομική Ακτίνα -Ιοντική Ακτίνα •

Η ατομική ακτίνα αυξάνεται προς τα κάτω κατά μήκος της ομάδας

•

Η ατομική ακτίνα ελαττώνεται κατά μήκος της περιόδου (από αριστερά προς τα δεξιά)

•

Η ατομική ακτίνα των μετάλλων των στοιχείων μεταπτώσεως είναι περίπου του ιδίου μεγέθους για την ίδια περίοδο

•

Το μέγεθος του ιόντος αυξάνεται προς τα κάτω σε μια ομάδα

•

Τα κατιόντα μικρότερα από τα ουδέτερα άτομα

•

Τα ανιόντα μεγαλύτερα από τα ουδέτερα άτομα

•

Τα κατιόντα μικρότερα από τα ανιόντα

•

Για ισοηλεκτρονικά συστήματα

•

Μεγαλύτερο θετικό φορτίο = μικρότερο κατιόν

•

Μεγαλύτερο αρνητικό φορτίο = μεγαλύτερο ανιόν

1. Δίνονται τα επόμενα στοιχεία: S, Ca, Si, F, Rb. Να γραφούν κατ αύξουσα ακτίνα.

2. Πως μεταβάλλεται το μέγεθος των ατόμων που βρίσκονται στην ίδια ομάδα του περιοδικού πίνακα με την αύξηση του ατομικού αριθμού και γιατί; 3. Τι είναι η ατομική ακτίνα και πώς το μέγεθος των ατόμων μεταβάλλεται κατά μήκος μιας περιόδου και μιας ομάδας; 4. Κατατάξτε τα ιόντα O-2, F-, Νa+ κατά σειρά αυξανόμενου μεγέθους. Αιτιολογήστε. (Ζ: Ο=8, F=9, Νa=11).

5. Ποιο στοιχείο είναι το μεγαλύτερο; a. Rb b. Sr c. Cs d. Ba e. Cl 6. Επέλεξε το μεγαλύτερο άτομο σε κάθε ζεύγος: N ή F C ή Ge N ήAl Al ή Ge;

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 9

7. Θεωρήστε την ακόλουθη ισοηλεκτρονική σειρά:Cl– Ar K+ Ca2+ Ποιο είναι το μεγαλύτερο; 8. Κατατάξτε κατά σειρά αυξανομένου μεγέθους τα N3-, O2-, F-, Na+, Mg2+, Al3+ 9. Για κάθε ομάδα κατατάξτε κατά σειρά μικρότερου μεγέθους: Cu, Cu+, Cu2+ Ni2+ , Pd2+ , Pt2+ O, O-, O2Ενέργεια ιονισμού

• • • •

Κατά μήκος μιας ομάδας, η IE μειώνεται Κατά μήκος μιας περιόδου η , IE αυξάνεται. Εκτός από 2σε 13, 15 σε 16 Διαδοχικές ενέργειες ιονισμού ομαλή αύξηση της ενέργειας για κάθε διαδοχικό ηλεκτρόνιο σθένους Μεγάλη αύξηση της ενέργειας όταν αρχίζουν να απομακρύνονται τα εσωτερικά ηλεκτρόνια

1. Ποια απομάκρυνση ηλεκτρονίου απαιτεί την μικρότερη ενέργεια; Si [Ne]3s2 3p2Si+ [Ne]3s1 3p2+1 e Si [Ne]3s2 3p2Si+ [Ne]3s2 3p1+1 e Si+[Ne]3s2 3p1Si2+ [Ne]3s2 +1 e 2. Ποιο έχει την μικρότερη ενέργεια ΙΕ και γιατί (Αl ή Ρ); 3. Επιλέξτε το άτομο σε κάθε ζεύγος με την υψηλότερη 1η ΙΕ: Al –S, As – Sb, N - Si, O – Cl; Ηλεκτροσυγγένεια •

Αντίθετα με την IE (που είναι πάντα θετική), η EA μπορεί να είναι θετική ή αρνητική.

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 10

• • • •

Τα ευγενή αέρια (ομάδα VIII) έχουν ενδόθερμη ΕΑ επειδή η προσθήκη ενός ενός ηλεκτρονίου θα απαιτούσε ένα ηλεκτρόνιο να καταλάβει μια νέα στοιβάδα (φλοιό). Τα αλογόνα έχουν τις υψηλότερες ΕΑ (αρνητική/ εξώθερμη) επειδή το επιπλέον ηλεκτρόνιο καλύπτει το κενο p τροχιακο,δίδοντας συμπληρωμένο φλοιό. Γίνεται πιο αρνητική από αριστερά στα δεξιά. Μέταλλα αλκαλικών γαιών – ενδόθερμη.

Ηλεκτραρνητικότητα •

Ένα άτομο με μεγάλη ηλεκτραρνητικότητα είναι ένας δέκτης ηλεκτρονίων.

•

Ένα άτομο με χαμηλή ηλεκτραρνητικότητα είναι ένας δότης ηλεκτρονίων

Δεσμοί,

Τύποι ατόμων

Τύπος δεσμού

Χαρακτηριστικά του δεσμού

Μέταλλα με αμέταλλα

Ιοντικός

Ηλεκτρόνια μεταφέρονται

Αμέταλλα με αμέταλλα

Ομοιοπολικός

Ηλεκτρόνια μοιραζόμενα

Μέταλλα με μέταλλα

Μεταλλικός

«θάλασσα» ηλεκτρονίων

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 11

Οι Ιοντικές ουσίες •

Οι ιοντικές ουσίες υπάρχουν ως κρυσταλλικά πλέγματα από επαναλαμβανόμενες μονάδες

•

Οι ιοντικές ενώσεις έχουν υψηλά σημεία τήξεως και σημεία ζέσεως

•

ΣΤ γενικά > 300°C

•

Όλες οι ιοντικές ενώσεις είναι στερεά σε θερμοκρασία δωματίου

•

Τα ιοντικά στερεά είναι εύθραστα και σκληρά

•

Τα υδατικά διαλύματα άγουν το ρεύμα

Η ενέργεια πλέγματος •

Η ενέργεια ιονισμού του μετάλλου είναι ενδόθερμη •

•

Na(s) → Na+(g) + e ─ ,ΔH° = +603 kJ/mol

Η ηλεκτρονική συγγένεια του αμετάλλου είναι εξώθερμη •

½Cl2(g) + e ─ → Cl─(g) ,ΔH° = ─ 227 kJ/mol

•

Γενικά η ενέργεια ιονισμού του μετάλλου είναι μεγαλύτερη από την ηλεκτρονική συγγένεια του αμετάλλου, άρα ο σχηματισμός της ιοντικής ένωσης θα πρέπει να είναι ενδόθερμη διαδικασία

•

Αλλά η θερμότητα σχηματισμού των περισσοτέρων εξώθερμη και γενικά μεγάλη. Γιατί; •

•

ιοντικών ενώσεων είναι

Na(s) + ½Cl2(g) → NaCl(s) , ΔH°f = -410 kJ/mol

Η αμοιβαία έλξη μεταξύ των αντίθετα φορτισμένων ιόντων απελευθερώνει ενέργεια. Η καθαρή μεταβολή ενέργειας σχηματισμού του NaCl έχει ως αποτέλεσμα μια μείωση στην ενέργεια. Μεγαλύτερο το ιόν = ασθενέστερη έλξη = μικρότερη ενέργεια πλέγματος Μεγαλύτερο φορτίο = ισχυρότερη έλξη = μεγαλύτερη ενέργεια πλέγματος Από τους δύο παράγοντες, το φορτίο του ιόντος είναι πιο σημαντικό

1. Κατατάξτε τις ακόλουθες ιοντικές ενώσεις κατά σειρά αυξανόμενης ενέργειας πλέγματος: CaO, KBr, KCl, SrO

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 12

Ομοιoπολικοί δεσμοί •

Οι μοριακές ενώσεις έχουν χαμηλά σημεία τήξεως και σημεία ζέσεως –

ΣΤ γενικά < 300°C

–

Οι μοριακές ενώσεις βρίσκονται και στις 3 καταστάσεις σε θερμοκρασία δωματίου

–

Οι μοριακές ενώσεις δεν άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα στην υγρή κατάσταση

–

Τα μοριακά οξέα/βάσεις άγουν το ρεύμα όταν διαλύονται στο νερό αλλά όχι στη στερεά κατάσταση

Διαμοριακές έλξεις VS Ομοιοπολική σύνδεση •

Τήξη και βρασμός προϋποθέτει διάσπαση των έλξεων μεταξύ των μορίων αλλά όχι διάσπαση των δεσμών μεταξύ των ατόμων –

Οι ομοιοπολικοί δεσμοί είναι ισχυροί

–

Οι έλξεις μεταξύ των μορίων είναι γενικά ασθενείς

–

Η πολικότητα των ομοιοπολικών δεσμών επηρεάζει την ισχύ των διαμοριακών έλξεων

Ηλεκτραρνητικότητα και Πολικότητα Δεσμού •

Εάν ΔE.N. μεταξύ των δεσμικά συνδεομένων ατόμων είναι 0, ο δεσμός είναι καθαρά ομοιοπολικός –

Ίσο μοίρασμα

•

Εάν ΔE.N. μεταξύ των δεσμικά συνδεομένων ατόμων είναι 0,1 – 0,4, ο δεσμός είναι μη πολικός ομοιοπολικός (ΝP)

•

Εάν ΔE.N. μεταξύ των δεσμικά συνδεομένων ατόμων είναι 0,5 – 1,9, ο δεσμός είναι πολικός ομοιοπολικός (PC)

•

Εάν ΔE.N. μεταξύ των δεσμικά συνδεομένων ατόμων είναι ≥ 2,0, ο δεσμός είναι ιοντικός(IONIC)

1. Καθορίστε εάν ένας δεσμός N-O είναι ιοντικός, ομοιοπολικός ή πολικός ομοιοπολικός. Ηλεκτραρνητικότητα N = 3,0; O = 3,5 Διπολική ροπή δεσμού •

μ = (q)(r)

•

Μεγαλύτερη επίδραση ητο φορτίο /ΔΕ.Ν

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 13

Ασύμμετρη κατανομή φορτίου οδηγεί σε ηλεκτρικό δίπολο 1. Δίδονται τα ακόλουθα μόρια:

Ποιο μόριο έχει περισσότερες πολικές ομάδες; 2. HBr,HF, HI, HCl: ποιο είναι πιο πολωμένο και γιατί; Θεωρία Lewis Εξαιρέσεις •

Μορφές με περιττό αριθμό ηλεκτρονίων π.χ. NO

–

Έχουμε 1 ασύζευκτο ηλεκτρόνιο

–

Ελεύθερη ρίζα

–

Πολύ δραστική

•

Εκτεταμένες οκτάδες για τα στοιχεία της Περιόδου 3 ή κάτω /Χρήση των κενών d τροχιακών σθένους Μη συμπληρωμένες οκτάδες B, Al, Be

•

Τυπικό φορτίο FC = V – L - (½)Β Το άθροισμα των τυπικών φορτίων πρέπει να είναι ίσο με το φορτίου του μορίου! Τα στοιχεία της δεύτερης σειράς έχουν το μέγιστο 8 ηλεκτρόνια δεσμικά και μη δεσμικά Η τρίτη σειρά μπορεί να έχει εκτεταμένη οκτάδα Οι καλύτερες δομές έχουν μικρότερα τυπικά φορτία Οι καλύτερες δομές έχουν − τυπικό φορτίο στο πιο ηλεκτραρνητικό άτομο Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 14

1. Γραφή των δομών Lewis του HNO3 .Θειονυλο χλωρίδιο (SOCl2) CO2, NO2-, NH3 ,SO2, CH3COOH. Προσδιορίστε τα τυπικά φορτία των ατόμων.

2. Υπολογίστε το τυπικό φορτίο . Ποια δομή είναι προτιμότερη:

3. Ποιο από τα ακόλουθα μόρια είναι ρίζα:CO, OH, NO; 4.Σχεδίασε τις δομές κατά Lewis: PCl5 , CrO42-, ΙΟ3F25. Σχεδίασε τις δομές κατά Lewis του ατόμου του μαγνησίου και του αντίστοιχου ιόντος 6. Σχεδίασε τις δομές κατά Lewis του ατόμου του αζώτου και του αντίστοιχου ιόντος 7. Σχεδίασε δομές κατά Lewis με τα τυπικά φορτία των: HCl, H2O2 , SF6 8. Το πιο πιθανό μόριο που σχηματίζεται με την αντίδραση βορίου και χλωρίου είναι: (A) BCl (B) BCl3 (Γ) BCl4 (Δ) BCl6 9. Η μεθυλική αλκοόλη ή μεθανόλη CH4O,είναι τοξική και χρησιμοποιείται ως αποδιατακτική ουσία και ως καύσιμο. Μια ικανοποιητική δομή κατά Lewis για αυτήν την ένωση είναι:

10. Ποια από τις ακόλουθες δομές είναι αποδεκτή δομή κατά Lewis για την CH3OH;

I)

III)

II)

IV)

V)

Α. ΙΙΙ, Β. ΙV, Γ. V, Δ .Ι , Ε. ΙΙ

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 15

11. Ποια είναι η καλύτερη δομή κατά Lewis για το HCN;

12. Ποια δομή κατά Lewis είναι η ορθή;

13. Το τριοξείδιο του υδρογόνου, H2O3, είναι μία ιδιαίτερα ασταθής και δραστική ένωση σχετικά με το υπεροξείδιο του υδρογόνου, και έχει παρασκευασθεί πρόσφατα σε μικρές ποσότητες. Ποια δομή κατά Lewis είναι πιο πιθανή για να αναπαραστήσει την δομή του H2O3;

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 16

Συντονισμός 1. Οι δομές συντονισμού του όζοντος O3, Η2SO4, H3PO4, SO3-2 , P2H4, SeOF2 NO2-1 3. Πόσες ισοδύναμες μορφές συντονισμού έχει το νιτρικό ιόν NO3― ?

(A) 1 (B) 2

(C) 3

(D) 4

Ενέργειες Δεσμού Το ποσό ενέργειας που απαιτείται για την διάσπαση ενός mole ενός δεσμού σε μια ένωση καλείται ενέργεια δεσμού Σε αέριο φάση Ομολυτικά –κάθε άτομο αποκτά το ½ των δεσμικών ηλεκτρονίων •

•

Όσα περισσότερα ηλεκτρόνια μοιράζονται δύο άτομα, τόσο ισχυρότερος ο ομοιοπολικός δεσμός –

C≡C (837 kJ) > C=C (611 kJ) > C−C (347 kJ)

–

C≡N (891 kJ) > C=N (615 kJ) > C−N (305 kJ)

Όσο βραχύτερος ο ομοιοπολικός δεσμός, τόσο ισχυρότερος ο δεσμός –

Br−F (237 kJ) > Br−Cl (218 kJ) > Br−Br (193 kJ)

–

Οι δεσμοί γίνονται ασθενέστεροι προς τα κάτω της στήλης

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 17

ΔHrxn = ∑ (ΔH(διασπώμενων δεσμών)) -∑ (ΔH(σχηματιζόμενων δεσμών))

1. Υπολογίστε την Ενθαλπία της Ακόλουθης Αντίδρασης

H

H

+

O

O

H

O

O

H

Μήκη Δεσμού •

•

Όσα περισσότερα ηλεκτρόνια μοιράζονται δύο άτομα , τόσο βραχύτερος ο ομοιοπολικός δεσμός –

C≡C (120 pm) < C=C (134 pm) < C−C (154 pm)

–

C≡N (116 pm) < C=N (128 pm) < C−N (147 pm)

Ελαττώνεται από αριστερά προς τα δεξιά διαμέσου μιας περιόδου –

•

Αυξάνεται προς τα κάτω σε μια στήλη –

•

C−C (154 pm) > C−N (147 pm) > C−O (143 pm)

F−F (144 pm) > Cl−Cl (198 pm) > Br−Br (228 pm)

Γενικά όσο οι δεσμοί γίνονται επιμηκέστεροι τόσο ασθενέστεροι

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 18

1. Η ορθή κατάταξη κατά σειρά αυξανόμενου μήκους δεσμού C-O για τις ενώσεις: Ι. CH3OH, II.CO2, III. CH3CO2- είναι: (Α) : Ι<ΙΙ<ΙΙΙ, (Β) : ΙΙ<ΙΙΙ<Ι , (Γ) : ΙΙΙ<ΙΙ<Ι, (Δ) : ΙΙΙ<Ι<ΙΙ επιλέξτε και αιτιολογήστε.

2. Ποια μόρια έχουν βραχύτερο δεσμό NO-1 NO2-1; Θεωρία δεσμού σθένους 1. Τα ηλεκτρόνια σθένους των ατόμων σε ένα μόριο διαμένουν στα κβαντομηχανικά ατομικά τροχιακά. Τα τροχιακά μπορεί να είναι τα συνήθη s, p, d, και f τροχιακά , ή μπορεί να είναι υβριδικοί συνδυασμοί αυτών.

2. Ένας χημικός δεσμός προκύπτει όταν αυτά τα ατομικά τροχιακά αλληλεπιδρούν και στο νέο μοριακό τροχιακό υπάρχουν συνολικά δύο ηλεκτρόνια 3. To σχήμα του μορίου καθορίζεται από την γεωμετρία των αλληλεπιδρώντων τροχιακών 1. Αναφέρατε δύο παράγοντες διόρθωσης της κυματικής εξίσωσης του μορίου του Η 2 χωρίς τη μαθηματική έκφρασή τους που χρησιμοποιούνται στην θεωρία δεσμών – σθένους.

• Απεντόπιση των ηλεκτρονίων (η έννοια του συντονισμού) ∆εν µπορούµε να είµαστε σίγουροι για το ποια είναι η θέση των ηλεκτρονίων σε µια δεδοµένη χρονική στιγµή.

• Αμοιβαία προάσπιση • Μερικά ιοντικός χαρακτήρας Αν υποθέσουµε ότι τα ηλεκτρόνια ξοδεύουν τον ίδιο χρόνο στα δύο άτοµα καταλήγουµε στο ότι: Η-Η ↔ Ομοιοπολική

Η+Η-↔ Η-Η+ ιοντική

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 19

Η θεωρία VSEPR Ηλεκτρονική γεωμετρία -μοριακή γεωμετρία

•

Τα σχετικά μεγέθη των αλληλεπιδράσεων των απωστικών δυνάμεων είναι:

Μονήρες ζεύγος – Μονήρες ζεύγος > Μονήρες ζεύγος – Δεσμικό ζεύγος > Δεσμικό ζεύγος – Δεσμικό ζεύγος

1.Ποια είναι κατά προσέγγιση η γωνία δεσμού Η-Ο-Η στο Η3Ο+ ? (Α) 60 μοίρες (Β) 90 μοίρες (Γ) 109 μοίρες (Δ) 120 μοίρες Επιλέξατε και αιτιολογήσατε. Κατατάξτε κατά αύξουσα γωνία δεσμού HCN- H2O-H3O+ 2. Βρείτε την γεωμετρία (και τις γωνίες) για το SeH2. To Se έχει 6 ηλεκτρόνια σθένους a. Γραμμική b. Επίπεδη τριγωνική (1200) c. Κεκαμμένη (<1200) d. Κεκαμμένη(>1200) e. Κεκαμμένη <109.50) f. Κεκαμμένη (>109.50) 3. Ποιες είναι οι γωνίες δεσμού στο XeF2, SO2 ,SF6

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 20

4. Προβλέψατε την γεωμετρία και τις γωνίες δεσμού του PCl3 5. Προβλέψατε την μοριακή γεωμετρία για τις γωνίες δεσμού στο SiF5− , BrF5 6. Προβλέψατε την μοριακή γεωμετρία για τις γωνίες δεσμού στο ClO2F, H3BO3,SOF4 7. Ποια είναι η γεωμετρία στο μόριο του νερού. Αιτιολογείστε. Με ποια θεωρία και πώς εξηγείται το γεγονός ότι η δομή του νερού είναι πρακτικά τετραεδική. Δίνονται Ζ : Η=1 και Ο=8.

8. Οι γεωμετρίες των μορίων BF3 ,NF3 είναι επίπεδη τριγωνική και τριγωνική πυραμιδική αντίστοιχα. Ποια πρόταση είναι αρμόζουσα για αυτή την διαφορά; Α. το άζωτο είναι πιο ηλεκτραρνητικό από το Β Β. το BF3 είναι ιοντική ένωση ενώ η NF3 είναι ομοιοπολική ένωση Γ. το Β χρησιμοποιεί sp υβριδισμό ενώ το άζωτο όχι Δ. το Ν έχει ένα μη δεσμικό ζεύγος ηλεκτρονίων ενώ το Β δεν έχει 9. Η πιο κατάλληλη με λέξεις περιγραφή του σχήματος του μορίου της αμμωνίας (καθοριζόμενη από τις θέσεις των ατομικών πυρήνων) είναι: (A) τετραεδρική (B) μη γραμμική (Γ) επίπεδη τριγωνική (Δ) τριγωνική πυραμίδα 10. Ποια είναι κατά προσέγγιση η γωνία δεσμού H-O-H στο H3O+; (A) 60 (B) 90 (C) 109 (D) 120 11. Μεθάνιο, νερό, αμμωνία: ποιο έχει μεγαλύτερη κεντρική γωνία και γιατί; 12.Περιγράψτε τους χημικούς δεσμούς και τη γεωμετρία για το μόριο του μεθανίου (CH4).

13. Ποιες είναι οι γωνίες δεσμού στην ΡΗ3; Αντί μιας γωνίας 109,5° (όπως στο CH4), ή 106,7° (όπως στην NH3), η γωνία είναι 93° στη φωσφίνη •

Το ατομικό μέγεθος αυξάνεται προς τα κάτω κατά μήκος της ομάδας στον περιοδικό πίνακα.

•

Άρα τα μονήρη ζεύγη καταλαμβάνουν μεγαλύτερους όγκους χωροδιατακτικά καθώς μετακινούμεθα προς τα κάτω κατά μήκος μιας ομάδας και οι γωνίες μεταξύ των δεσμικά συνδεόμενων ατόμων τείνουν να είναι ακόμη μικρότερες σε σύγκριση με ισοδύναμες δομές όπου υπάρχουν μόνο δεσμικά ηλεκτρόνια.

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 21

Πολικότητα των μορίων •

Για να είναι ένα μόριο πολικό πρέπει: 1. Να έχει πολικούς δεσμούς 2. Να έχει ασύμμετρο σχήμα

1. Καθορίστε εάν οι ενώσεις ΝΗ3 CO2 HCN SO2 CCl4 CHCl3 είναι πολικά μόρια

2. Καθορίσατε εάν τα ακόλουθα μόρια είναι πολικά 3. Να κατατάξετε κατά αύξουσα γωνία και πολικότητα : BCl3

BIF2

BClF2

Υβριδισμός Τα μη υβριδοποιημένα τροχιακά του C προβλέπουν λανθασμένους δεσμούς και γεωμετρία

Υβριδισμός sp3

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 22

1. Σχεδιάστε το διάγραμμα τροχιακών για τον sp3 υβριδισμό του κάθε ατόμου Ο, C, Ν Ζ Ο=8, C=6, Ν=7 2. Δώστε σχηματικά δύο πιθανές δομές για το ασταθές μόριο του καρβενίου (CH2). Θεωρείστε ότι οι δύο δεσμοί είναι ισοδύναμοι όπως ισοδύναμα ενεργειακά είναι και τα δύο μονήρη ηλεκτρόνια. Είδη δεσμών

Υβριδισμός sp2

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 23

Υβριδισμός sp

1. Σχεδίασε το διάγραμμα τροχιακών για τον sp2 υβριδισμό του κάθε ατόμου: C, N, B, O. Πόσοι σ και π δεσμοί αναμένεται να σχηματισθούν; 2. Σχεδίασε το διάγραμμα τροχιακών για τον sp υβριδισμό του κάθε ατόμου: C, N, Be 3. Ποιος είναι ο υβριδισμός ενός μορίου με δύο υβριδικά τροχιακά; 1. sp3 2. sp2 3. sp 4. s

4. Tαυτοποιήστε τους υβριδισμούς.

5. Ποιος είναι ο ολικός αριθμός των π δεσμών στο μόριο του C6H6; 6. Να σχεδιασθούν ολες οι δυνατές επικαλύψεις ανάμεσα σε s και p τροχιακά και να διευκρινσθεί ποιες δίνουν σ και ποιες π δεσμό. Αιτολογίστε.

7. Περιγράψτε με την χρήση υβριδικών τροχιακών τον σχηματισμό διπλού δεσμού μεταξύ ανθράκων. Δίδονται Ζ : C=6 H=1. Γιατί η ύπαρξη διπλού δεσμού δημιουργεί την γεωμετρική ισομέρεια;

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 24

8.Αν ένα μόριο βρίσκεται σε ένα επίπεδο (και δεν είναι ευθύγραμμο) και υπάρχουν 2 γειτονικά άτομα άνθρακα, τότε ποιος αναμένετε να είναι ο υβριδισμός των ατόμων άνθρακα; Να παρουσιάσετε τους δεσμούς μεταξύ των 2 ατόμων και πως συνδέονται τα τροχιακά τους.

9. Εάν σε μια ένωση του άνθρακα: α) το μόριο είναι γραμμικό β) το μόριο είναι επίπεδο. Τι είδος υβριδισμού συνεπάγεται για τα άτομα του άνθρακα. Δώστε παράδειγμα ενώσεων με τα παραπάνω χαρακτηριστικά.

10. Αναφέρατε τον τρόπο με τον οποίο συνδέονται δυο άτομα άνθρακα για να σχηματίσουν διπλό δεσμό(θεωρία υβριδικών τροχιακών).

11. Με βάση τη θεωρία του υβριδισμού περιγράψετε τη δομή του βενζολίου, να σχεδιαστούν τα υβριδοποιημένα τροχιακά δυο γειτονικων ατόμων άνθρακα και να σημειωθούν οι τύποι των δεσμώνΔικαιολογείστε με βάση την παραπάνω δομή την σταθερότητα του βενζολιου.

12. Για ποιο λόγο το βενζόλιο, που διαθέτει τρεις διπλούς δεσμούς, κάνει αντιδράσεις αντικαταστάσεως ενώ ένας ακόρεστος υδρογονάνθρακας, με τον ίδιο αριθμό διπλών δεσμών κάνει αντιδράσεις προσθήκης; 13. Ταυτοποιείστε τον υβριδισμό και την γεωμετρία για τους άνθρακες του ασκορβικού

14. Η δομή κατά Lewis για το διμεθυλοφορμαμίδιο δίδεται κατωτέρω

Πόσα άτομα C και N έχουν: sp3, sp2, και sp υβριδισμούς; (A) 4 (sp3), 0 (sp2), 0 (sp) (B) 3 (sp3), 0 (sp2), 1 (sp) 3 2 (C) 3 (sp ), 1 (sp ), 0 (sp) (D) 2 (sp3), 2 (sp2), 0 (sp)

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 25

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 26

1. Περιγράψτε με τη χρήση των υβριδικών τροχιακών την δομή του νερού. Δίδονται Ζ Ο=8, Η=1.

2. Το απλούστερο αλειφατικό οξύ είναι το μυρμηγκικό οξύ (HCOOH). Το μόριο είναι επίπεδο. Με βάση τη θεωρία των υβριδικών τροχιακών περιγράψτε και σχεδιάστε τους δεσμούς μεταξύ των ατόμων.

3. Περιγράψτε σχηματικά με την θεωρία των υβριδικών τροχιακών το μόριο της NH3. Δίνονται Ζ : Ν=7, Η=1 4. Περιγράψτε με τη βοήθεια των τροχιακών τη δομή του αμμωνίου ( NH4+). (Ζ : Ν=7, Η=1 ) Υβριδισμός sp3d •

Άτομο με 5 ηλεκτρονικές ομάδες γύρω του

•

Χρησιμοποίηση κενών d τροχιακών

•

Τα d τροχιακά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να δημιουργήσουν p δεσμούς

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 27

1. Σχεδίασε το διάγραμμα τροχιακών για τον sp3d υβριδισμό του κάθε ατόμου :P,S

Υβριδισμός sp3d2

•

Άτομο με 6 ηλεκτρονικές ομάδες γύρω του

1. Σχεδίασε το διάγραμμα τροχιακών για τον sp3d 2υβριδισμό του κάθε ατόμου :S,I 2.Προβλέψτε τον υβριδισμό και τον σχηματισμό δεσμών για την CH3CHO 3. Πρόβλεψε τον υβριδισμό όλων των ατόμων στο H3BO3, NClO 4. Ποιος είναι ο υβριδισμός των ατομικών τροχιακών του αζώτου για το μόριο της αμμωνίας; Α. sp3, B. sp, Γ. sp2, Δ. dsp3 E. sp3d2 (Αιτιολογήστε) 5. Ποιος είναι ο υβριδισμός των ατομικών τροχιακών του οξυγόνου για το μόριο του νερού; Α. sp3, B sp, Γ sp2, Δ dsp3 E sp3d2 6. Υβριδισμός BeCl2,BF3,CH4,NH3,H2O, BrF5 7. Ποιο μόριο χρησιμοποιεί sp3 υβριδισμό σύμφωνα με την Θεωρία Δεσμού Σθένους; (A) NH3 (B) BF3 (Γ) BeF2 (Δ) XeF4 8. Στο μόριο SiH4 , τα ατομικά τροχιακά του Si που χρησιμοποιούνται για να σχηματισθούν οι ομοιοπολικοί δεσμοί μπορούν να περιγραφούν ως: (A) ενα s και τρία p ατομικά τροχιακά (B) τέσσερα sp3 υβριδικά τροχιακά 2 3 (Γ) τέσσερα d sp υβριδικά τροχιακά (D τρία sp2 τροχιακά και ένα p τροχιακό 9.Δώστε τον αριθμό των σ και π δεσμών σε ένα τριπλό δεσμό. Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 28

A) 1 σ, 1 π

B) 2 σ, 1 π

C) 2 σ, 2 π

D) 1 σ, 2 π

10. Να περιγραφούν οι δεσμοί (χρησιμοποιώντας τον υβριδισμό) για τις ενώσεις ΝΗ4+, H2C=O. Eπίσης να περιγραφεί και η γεωμετρία τους γύρω από τα κεντρικά άτομα. Δίδεται Z. 11. Αναφέρατε τον υβριδισμό του κεντρικού ατόμου στη ένωση BF4- , SeH2 καθώς και την μοριακή γεωμετρία του. Δίδεται Z. 12. Να περιγραφούν οι δεσμοί (χρησιμοποιώντας τον υβριδισμό) για τις ενώσεις ΝΗ4+, N2H2.

Eπίσης να περιγραφεί και η γεωμετρία τους γύρω από τα κεντρικά άτομα. Δίδεται Z. 13. Περιγράψτε τους δεσμούς και την γεωμετρία για το καρβοκατιόν CH3+ και το καρβανιόν :CH3-. Χαρακτηρίστε το καθένα ως προς τον πυρηνόφιλο ή ηλεκτρονιόφιλο χαρακτήρα του. Δίδεται Z. 14. Ένα μόρια που περιέχει ένα κεντρικό άτομο με sp3 υβριδισμό έχει μιά __________ ηλεκτρονική γεωμετρία.

15. Δώστε σχηματικά και ονομάστε όλους τους δεσμούς μεταξύ των s-s, s-p και p-p ατομικών τροχιακών.

16. Αναγνωρίστε τον αριθμό των ηλεκτρονικών ομάδων γύρω από ένα μόριο με ένα τετραεδρικό σχήμα.

17. Πόσα από τα ακόλουθα μόρια έχουν CO2,O3,H2O;

sp υβριδισμό στο κεντρικό άτομο:C2Cl2,

18. Καθορίστε την ηλεκτρονική γεωμετρία (eg), μοριακή γεωμετρία(mg), και πολικότητα του SO2.

19. Καθορίστε τον υβριδισμό για κάθε εσωτερικό άνθρακα στη ένωση CH2CHCCCH3 Σχεδιάστε την τρισδιάστατη δομή και σημάνατε τα εσωτερικά άτομα με τους αντίστοιχους υβριδισμούς.

20. Θεωρείστε τις ενώσεις CH3CHCHCO2H, Πόσους σ και π δεσμούς εμπεριέχουν;

CH2CHCH3, προπένιο, πεντ-4-εν-2 -ινιο.

21. Aναγράψατε την δομή Lewis για το Ι3- και αναφέρατε τον υβριδισμό. Ποια είναι η γεωμετρία και η γωνία I-I-I για το Ι3- ; Σχεδιάστε. Δίνεται: Z Ι=53.

22. Δώστε την ηλεκτρονική γεωμετρία, μοριακή γεωμετρία και υβριδισμό για τα: CH3-,

CH3+1, CH3CN

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 29

Προβλήματα με την θεωρία δεσμού σθένους •

• •

Η θεωρία δεσμού σθένους προβλέπει πολλές ιδιότητες καλύτερα από την θεωρία Lewis  Σχεδιασμός δεσμών,ισχύες δεσμού, μήκη δεσμών, ακαμψία δεσμού Όμως υπάρχουν ακόμη πολλές ιδιότητες των μορίων που δεν προβλέπει με ακρίβεια  Η μαγνητική συμπεριφορά του O2 Επιπρόσθετα, η θεωρία δεσμού σθένους θεωρεί ότι τα ηλεκτρόνια εντοπίζονται σε τροχιακά των ατόμων-δεν εξηγεί την απεντόπιση

Moριακά τροχιακά, ΜΟ Τα μοριακά τροχιακά σχηματίζονται από την επικάλυψη ατομικών τροχιακών με παρόμοιες ενέργειες και την κατάλληλη συμμετρία.

• τα τροχιακά ανήκουν σε ολόκληρο το μόριο  απεντόπιση • Επειδή τα τροχιακά είναι κυματοσυναρτήσεις, τα κύματα μπορούν να συνδυάζονται είτε εποικοδομητικά ή αποικοδομητικά • Όταν οι κυματοσυναρτήσεις συνδυάζονται εποικοδομητικά, το προκύπτον μοριακό τροχιακό έχει χαμηλότερη ενέργεια από τα αρχικά ατομικά τροχιακά-αυτό ονομάζεται δεσμικό μοριακό τροχιακό • Η μεγαλύτερη ηλεκτρονική πυκνότητα βρίσκεται ανάμεσα στους πυρήνες

•

Όταν οι κυματοσυναρτήσεις συνδυάζονται αποικοδομητικά, το προκύπτον μοριακό τροχιακό έχει μεγαλύτερη ενέργεια από τα αρχικά ατομικά τροχιακά-αυτό ονομάζεται αντιδεσμικό μοριακό τροχιακό • Η περισσότερη ηλεκτρονική πυκνότητα κείται έξω από του πυρήνες • Κόμβοι μεταξύ των πυρήνων

Tάξη δεσμού Τάξη δεσμού= ½ (αριθμός των δεσμικών ηλεκτρονίων - αριθμός των αντιδεσμικών ηλεκτρονίων)

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 30

Η τάξη δεσμού μπορεί να υπολογισθεί λαμβάνοντας υπόψη μόνον τα ηλεκτρόνια σθένους. Μια ουσία θα είναι παραμαγνητική εάν το διάγραμμα των MO της έχει ασύζευκτα ηλεκτρόνια Εάν όλα τα ηλεκτρόνια είναι συζευγμένα, είναι διαμαγνητική ΗΟΜΟ, LUMO, SOMO 1. Να γίνει Διάγραμμα MO του H2 ,He2 , Li2 και να βρεθεί η τάξη δεσμού Διατομικά μόρια της Δεύτερης Περιόδου

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 31

1. Ποιο από τα ακόλουθα είναι αληθές; A) Ο ολικός αριθμός των μοριακών τροχιακών που σχηματίζονται δεν είναι πάντα ίσος με τον αριθμό των ατομικών τροχιακών .

B) Μια τάξη δεσμού 0 αντιπροσωπεύει έναν σταθερό χημικό δεσμό.

C) Όταν δύο ατομικά τροχιακά συνδυάζονται για να σχηματίσουν δύο μοριακά τροχιακά το ένα μοριακό τροχιακό θα είναι χαμηλότερης ενέργειας από τα δύο ατομικά τροχιακά και το άλλο μ οριακό τροχιακό θα είναι υψηλότερης ενέργειας από τα ατομικά τροχιακά D) Τα ηλεκτρόνια που τίθενται στα αντιδεσμικά τροχιακά σταθεροποιούν το ιόν/μόριο E) Όλα τα ανωτέρω είναι αληθή 2. Γράψτε το σύνολο των μοριακών τροχιακών του μορίου Be2 ,B2, C2, N2, Ο2 . Υπολογίστε την τάξη του δεσμού. Ποια είναι παραμαγνητικά και ποια διαμαγνητικά; 3. Σχεδιάστε το διάγραμμα μοριακών τροχιακών των ιόντων N2−, C2+ και προβλέψατε την τάξη δεσμού και τις μαγνητικές ιδιότητες 4. Με βάση τη θεωρία των μοριακών τροχιακών εξηγήστε γιατί υπάρχει κατιόν Ηe2 και όχι μόριο Ηe2 5. Αναφερατε και σχεδιάστε το σύνολο των μοριακών τροχιακών που σχηματίζονται από την επικάλυψη των ρ τροχιακών δυο ατόμων με σειρά αυξανόμενης ενέργειας.

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 32

Ετεροπυρηνικά διατομικά μόρια και ιόντα •

Όσο πιο ηλεκτραρνητικό είναι ένα άτομο, τόσο χαμηλότερα ενεργειακά είναι τα τροχιακά του

•

Τα χαμηλότερης ενέργειας ατομικά τροχιακά συνεισφέρουν περισσότερο στα δεσμικά MOs

•

Τα υψηλότερης ενέργειας ατομικά τροχιακά συνεισφέρουν περισσότερο στα αντιδεσμικά τροχιακά MOs

•

Τα μη δεσμικά τροχιακά MOs παραμένουν εντοπισμένα στο άτομο που δίδει τα ατομικά του τροχιακά

Τα 2s και 2px τροχιακά του φθορίου θα αλληλεπιδράσουν με το 1s τροχιακό του υδρογόνου. Τα py και pz τροχιακά στο φθόριο δεν έχουν την αρμόζουσα συμμετρία για να αλληλεπιδράσεουν με το υδρογόνο και μένουν ως μη δεσμικά τροχιακά. Το αντιδεσμικό τροχιακό βρίσκεται κυρίως στο λιγότερο ηλεκτραρνητικό άτομο άτομο (H).

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 33

Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι γνωστό: ως σ δότης υποκαταστάτης. Δίδει ηλεκτρόνια από το ΗOMO του για να σχηματίσει έναν σ δεσμό με το μέταλλο. και ως π δέκτης υποκαταστάτης. Δέχεται ηλεκτρόνια στο αντιδεσμικό τροχιακό του (LUMO) από συμπληρωμένα d τροχιακά του μετάλλου

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 34

Διαμοριακές δυνάμεις Οι διαμοριακές δυνάμεις είναι υπεύθυνες για πολλές ιδιότητες των μοριακών δομών, περιλαμβανομένων των κρυσταλλικών δομών , σημείων τήξεως, σημείων ζέσεως, θερμοτήτων τήξεως και εξάτμισης, επιφανειακής τάσης και πυκνοτήτων.

1. Αλληλεπιδράσεις Ιόντος-Διπόλου 2. Υδρογονοδεσμός 3. Αλληλεπιδράσεις Διπόλου-Διπόλου 4. Iόντος-επαγομένου διπόλου 5. Διπόλου –επαγομένου διπόλου 6. Δυνάμεις London (Δυνάμεις διασποράς /στιγμιαίου διπόλου-επαγομένου διπόλου)

Δυνάμεις Διασποράς Όσο μεγαλύτερο το μόριο τόσο μεγαλύτερες είναι οι Δυνάμεις Διασποράς. Το σημείο ζέσεως των αλκανίων αυξάνεται με το μήκος της υδρογονανθρακικής αλυσίδας.

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 35

Μόρια μακράς αλυσίδας (χωρίς διακλάδωση) μπορούν να αναπτύξουν μεγαλύτερα στιγμιαία δίπολα που οφείλεται στην μετακίνηση των ηλεκτρονίων, απ’ότι μικρής αλυσίδας με διακλάδωση που έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων Τα μακράς αλύσου (λεπτά) μόρια μπορούν επίσης να ευρίσκονται πλησιέστερα- οπότε αυτές οι έλξεις είναι αποτελεσματικότερες όταν τα μόρια βρίσκονται πολύ πλησίον. Δυνάμεις London…

Eυρίσκονται σε όλες τις ενώσεις Υφίστανται μεταξύ ατόμων ή μορίων Οφείλονται σε κίνηση των ηλεκτρονίων και όχι στη ΔΕN (διαφορά ηλεκτραρνητικότητας) Είναι μεταβατικής φύσεως (οι διπόλου –διπόλου είναι περισσότερο μόνιμες) Οι δυνάμεις London είναι ασθενέστερες 1. Ποιο έχει χαμηλότερο σημείο ζέσεως : O2 ή F2; Το F2 θα έχει χαμηλότερο b.p επειδή είναι μικρότερο. Στα μεγαλύτερα άτομα/μόρια τα ηλεκτρονιακά νέφη παραμορφώνονται εύκολα δημιουργώντας ασυμμετρίες και επομένως έχουν ισχυρότερες έλξεις London άρα και υψηλότερα σημεία σημεία τήξεως/ζέσεως Εφυδατωμένα (ενυδατωμένα, επιδιαλυτωμένα) ιόντα  Όσο μεγαλύτερη η ατομική ακτίνα του γυμνού ιόντος τόσο περισσότερο διάχυτο το ηλεκτρικό φορτίο τόσο λιγότερα τα μόρια του νερού που περιβάλλουν το ιόν  Όσο μεγαλύτερο το ιοντικό φορτίο μεγαλύτερη η ακτίνα ενυδατώσεως

περισσότερο αυξημένη η έλξη με το νερό

 τα κατιόντα συνδέονται με περισσότερο νερό απ’ότι τα ανιόντα (αυτό γιατί το θετικό φορτίο είναι πιο αποτελεσματικό στην πόλωση των αρνητικών νεφών των μορίων του νερού.

1. Γιατί οι μεμβράνες των κυττάρων είναι πιο διαπερατές στα ιόντα Κ+ παρά στα ιόντα Na+; Οι δύο παράγοντες που καθιστούν τους υδρογονοδεσμούς ισχυρότερους από τις αλληλεπιδράσεις διπόλου-διπόλου?  1) η μεγάλη EN, 2) το μικρό μέγεθος των ατόμων 1. Ποιό έχει τη μεγαλύτερη διαλυτότητα στο H2O και ποιο τη μικρότερη; Αιτιολογείστε. α)πεντάνιο, διαιθυλαιθέρας, βουτανόλη β) CO2, HCl , O2 γ)C6H6, CH3OH , CO2, CH4 δ) αιθανόλη, αιθάνιο ε) CH3OH - CH3NH2 - CH3CH3 ζ) He, N2, Ar

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 36

2. Τι είναι δεσμός υδρογονικός δεσμός; Αναφέρατε παραδείγματα.

3. Η ισχυρότερη αλληλεπίδραση μεταξύ των ατόμων είναι: (A) μια στιγμιαία αλληλεπίδραση διπόλου-διπόλου (B) μια αλληλεπίδρσαη διπόλου-διπόλου (C) ένας υδρογονοδεσμός (D) ένας ομοιοπολικός 4. Η δομή του πάγου περιγράφεται καλύτερα ως: (A) ένα συμπαγές δίκτυο ομοιοπολικά συνδεόμενων ατόμων.

(B) μια στενή –κυβική επιστοίβαξη με κατειλημμένες θέσεις σε ποσοστό 74% των διαθέσιμων θέσεων.

(C) μια ανοικτή δομή εξαιτίας της σύνθετης υδρογονοδεσμικής σύνδεσης (D) μια συνάθροιση μορίων που πάλλονται, όπου πρωτόνια εύκολα μεταφέρονται μέσω του πλέγματος 5. Ποια χαρακτηριστικά έχουν τα ιόντα με την μεγαλύτερη έλξη με τα μόρια του νερού στα υδατικά διαλύματα; (A)ιόντα με μεγάλο ηλεκτρικό φορτίο και μεγάλη διάμετρο (B) ιόντα με μικρό ηλεκτρικό φορτίο και μικρή (C) ιόντα με μεγάλο ηλεκτρικό φορτίο και μικρή διάμετρο (D) ιόντα με μικρό ηλεκτρικό φορτίο και μεγάλη διάμετρο 6. Ποια είδη διαμοριακών δυνάμεων υπάρχουν μεταξύ των κάτωθι μορίων: HBr, CH4, SO2 7. Προσδιορίστε εάν τα ακόλουθα σχήματα συνιστούν υδρογονοδεσμική αλληλεπίδραση

A :ναι, όχι B :ναι, ναι Γ :όχι, όχι Δ :όχι,ναι 8. Η πολύ μεγάλη θερμότητα εξάτμισης του H2O είναι αποτέλεσμα κυρίως: (A) δυνάμεων van der Waals (B) ομοιοπολικών δεσμών (C) διαμοριακών έλξεων (D) υδρογονοδεσμού 9. H έλξη μεταξύ των μη πολικών μορίων προέρχεται κυρίως από την παρουσία: Α. της βαρύτητος Β. της υδρογονοδεσμικής σύνδεσης Γ. των δυνάμεων van der Waals Δ. των αλληλεπιδράσεων μονίμου διπόλου - μονίμου διπόλου 10. Μεταξύ ποιών μορίων εμφανίζονται δεσμοί υδρογόνου και συγχρόνως δυνάμεις διασποράς (London) και γιατί; α.Η2 β.Ο2 γ.CH3F δ.H2O 11. Ποιες έλξεις είναι ισχυρότερες: οι διαμοριακές ή ενδομοριακές; Πόσες φορές ισχυρότερος είναι ένας ομοιοπολικός δεσμός συγκρινόμενος με μια έλξη διπόλου-διπόλου; Ποια μαρτυρία υπάρχει ότι οι μη πολικές ενώσεις έλκονται; Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 37

12.Τι είδους δυνάμεις συγκρατούν τα μόρια των ενώσεων προπάνιο και αιθανόλη; Ποια από τις ενώσεις είναι περισσότερο διαλυτή στο νερό; Αιτιολογείστε.

13. Τι είδους δυνάμεις και μεταξύ ποιών ομάδων: α) διασπώνται κατά την εξάτμιση Η2Ο β) αναπτύσσονται κατά τη διάλυση σε Η2Ο ενός διπεπτιδίου Αιτιολογήστε την απάντησή σας και απεικονιστέ την διάσπαση και την ανάπτυξη αυτών των δυνάμεων.

14. Περιγραψτέ την δομή του μορίου του νερού και ερμηνεύσατε την μεγάλη διαλυτική του ικανότητα. Δίνεται Ζ Η= 1 και Ο= 8 Πού οφείλεται η διαλυτότητα της αλκοόλης, αμμωνίας στο νερό; 15. Ποια τα είδη των διαμοριακών δυνάμεων στις ενώσεις: a) NH3, b) SF6, c) PCl3, d) LiCl, e) HBr, f) CO2 g) HF h) H2S α) CH4 β) HCl γ) CH3NH2 δ) NaCl 16. Tα καρβοξυλικά οξέα με τον γενικό τύπο CH3(CH2)nCO2H έχουν μια μη πολική ουρά CH3-CH2... και μια πολική κεφαλή CO2H. Τι επίδραση θα έχει η αυξανόμενη τιμή του "n" στην διαλυτότητα των καρβοξυλικών οξέων στο νερό και στον τετραχλωράνθρακα; Εξηγήστε.

17. Κατατάξτε τις ενώσεις κατά σειρά αυξανόμενου σημείου ζέσεως και αιτιολογείστε την απάντηση σας. α) CH3CH2F, CH3CH2CH3, CH3CH2OH . Αr: Η=1, C=12, Ο=16, F=19, β) Το 2-μεθυλοπροπάνιο ή η ακετόνη γ)CH3OH , CH3CH2OH και CH3CH3

δ)CH3OH και C2H5OH ε)αιθυλαμίνη, διμεθυλαιθέρας και φθόριο Δίδονται:Αr Η=1, C=6, Ν=7, O=8, F=9. ζ) CH4,NH3,He Ατομικός αριθμός Η=1,He=2,C=6,N=7 η) NO ή O2? θ)C8H18 ή C4H10? ι)BaCl2, H2(2), CO(28), HF(20) Ne(20) 18. Καθορίστε τον δεσμό ή την αλληλεπίδραση που αναφέρεται στους μικρούς κύκλους 1 και 2. (επιλέξτε από: ομοιοπολικόs, πολικός ομοιοπολικός, ιοντικός, van der Waals, υδρόφοβος) και αιτιολογήστε.

Αυτό το πολυμερές είναι διαλυτό στο νερό;. Αιτιολογήστε

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 38

Ποιος τύπος δεσμών ή αλληλεπιδράσεων μπορεί να λάβει χώρα μεταξύ δύο τέτοιων πολυμερών (επιλέξτε από:ομοιοπολικός, υδρογονοδεσμός, ιοντικός, van der Waals, υδρόφοβος); Aιτιολογήστε την απάντησή σας.

19. Ποιο από τα ακόλουθα έχει ως μοναδική διαμοριaκή δύναμη τις δυνάμεις διασποράς; a) CH4 b) HCl c) CH3NH2 d) NaCl 20. Ποιες δυνάμεις διασπώνται και ποιες δημιουργούνται κατά τη διάλυση του Ο2 στο Η2O; Εξηγήστε σχηματικά.

21. Ποια από τις ενώσεις έχει την μικρότερη διαλυτότητα στο νερό και γιατί; Δίνεται Ζ: He=2, N=7, Ar=18

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 39

1. Θεωρείστε στην εικόνα το μόριο που είναι συνδεδεμένο σε μια θέση πρόσδεσης. Ταυτοποιήστε τις αλληλεπιδράσεις ή δεσμούς που σημειώνονται ως i,ii, iii, iv. Eξηγήστε.

2.

Στην ανωτέρω αλληλεπίδραση πρωτεΐνης και ουσίας Α χαρακτηρίστε τις πιο ισχυρές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των πλευρικών αλυσίδων των αμινοξέων της πρωτεΐνης και της ουσίας. Επιλέξτε από: (oμοιοπολικός δεσμός, υδρογονοδεσμός, ιοντικός δεσμός, αλληλεπιδράσεις van der Waals). Εξηγήστε.

3.

Στην ανωτέρω αλληλεπίδραση πρωτεΐνης και ουσίας Β χαρακτηρίστε τις πιο ισχυρές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των πλευρικών αλυσίδων των αμινοξέων της πρωτεΐνης και της ουσίας. Επιλέξτε από: (oμοιοπολικός δεσμός, υδρογονοδεσμός, ιοντικός δεσμός, αλληλεπιδράσεις van der Waals). Εξηγήστε. Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 40

4. Ένα ένζυμο καταλύει την αντίδραση WX+Y .Yπάρχουν 3 περιοχές αλληλεπίδρασης του ενζύμου με το υπόστρωμα W για να διευκολύνει τη μετατροπή του W σε Χ, Υ. Η περιοχή 1 σταθεροποιείται με υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις μεταξύ αλυσίδων των αμινοξέων του υποστρώματος και του ενζύμου

των πλευρικών

Η περιοχή 2 σταθεροποιείται με υδρογονοδεσμούς μεταξύ των πλευρικών αλυσίδων των αμινοξέων του υποστρώματος και του ενζύμου Η περιοχή 3 σταθεροποιείται με ιοντικούς δεσμούς μεταξύ των πλευρικών αλυσίδων των αμινοξέων του υποστρώματος και του ενζύμου. Έχετε τα ακόλουθα ζεύγη των αμινοξέων στον πίνακα που ακολουθεί. Για κάθε ζεύγος αμινοξέων, αναφέρατε την περιοχή (ή περισσότερες περιοχές από μία) όπου θα μπορούσε να σταθεροποιήσει το ζεύγος την αλληλεπίδραση ενζύμου υποστρώματος. Επίσης και η επιλογή καμμία είναι πιθανή. αla- leu,

αrg- ile , ser- met, thr- ser, lys –arg, gln-asn,

pro-val,

asp-lys

5. Για το ζεύγος των αμινοξέων τυροσίνη-σερίνη σχεδιάστε τα δύο αμινοξέα με τις πλευρικές αλυσίδες αλληλεπιδρούσες και καθορίστε την ισχυρότερη αλληλεπίδραση που δύναται να λάβει χώρα μεταξύ των ομάδων των πλευρικών αλυσίδων (επιλέξτε από:oμοιοπολικός δεσμός, υδρογονοδεσμός, ιοντικός δεσμός, αλληλεπίδραση van der Waals). Εξηγήστε.

6. Για το ζεύγος των αμινοξέων γλουταμικό –λυσίνη και για γλυκίνη-γλουταμίνη σχεδιάστε τα δύο αμινοξέα με τις πλευρικές αλυσίδες αλληλεπιδρούσες και καθορίστε την ισχυρότερη αλληλεπίδραση που δύναται να λάβει χώρα μεταξύ των ομάδων των πλευρικών αλυσίδων στις πρωτεΐνες. (επιλέξτε από:oμοιοπολικός δεσμός, υδρογονοδεσμός, ιοντικός δεσμός, αλληλεπίδραση van der Waals).Εξηγήστε.

7. Aναφέρατε την ισχυρότερη διαμοριακή σύνδεση που μπορεί να γίνει όταν εμπλέκονται τα κάτωθι αμινοξικά κατάλοιπα: σερίνη -σερίνη βαλίνη -βαλίνη τυροσίνη –τυροσίνη γλουταμικό-γλουταμικό 8. Δίδονται τα αμινοξέα lys, ala, asp, val. Α. Ποια δύο αμινοξέα μπορούν να σχηματίσουν γέφυρα άλατος σε τριτοταγή πρωτεϊνική δομή; Eξηγήστε βάσει της δομής. Β. Ποια δύο αμινοξέα μπορούν να αναπτύξουν υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις σε τριτοταγή πρωτεϊνική δομή; Eξηγήστε βάσει της δομής. Γ.Ποιά δύο αμινοξέα μπορούν να αναπτύξουν υδρογονοδεσμική σύνδεση σε τριτοταγή πρωτεϊνική δομή; Eξηγήστε βάσει της δομής.

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 41

9.

Δίδεται

ένα

φάρμακο

που

προσδένεται

στο

ριβόσωμα

της

Ε.coli.

Δείξτε εάν οι διάφορες περιοχές που σημαίνονται με κύκλους μπορούν να κάνουν υδρογονοδεσμούς, ιοντικούς δεσμούς και υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις με άλλα μόρια συμπληρώνοντας τον κατωτέρω πίνακα δηλώνοντας με ναι ή όχι εάν γίνεται αυτό το είδος του δεσμού ή αλληλεπίδρασης. Εξηγήστε τη συμπεριφορά των ομάδων στις διάφορες περιοχές για την δυνατότητά τους να συμμετάσχουν στις ανωτέρω αλληλεπιδράσεις. ΠεριοχήI Ii Iii Iv

ιοντικούς

δεσμούς-

υδρογονοδεσμούς

-υδρόφοβη

αλληλεπίδραση

Πολικότητα οργανικών ενώσεων αμίδιο>οξύ>αλκοόλη>αμίνη>αιθέρας>αλκάνιο 1. Kατατάξτε τα ακόλουθα κατά σειρά αυξανόμενης μη πολικότητας: Leu, phe, val, ala 2. Ποιο αμινοξύ είναι πιο διαλυτό στο νερό ser ή lys; Ποιο αμινοξύ είναι πιο αδιάλυτο στο νερό ισολευκίνη ή αλανίνη; 3. Μεταξύ asp glu thr και ser α. ποιο αμινοξύ είναι το πιο πολικό; αιτιολογήστε β.ποιo αμινοξύ είναι το λιγότερο πολικό; αιτιολογήστε γ. μεταξύ asp και glu ποιο είναι το λιγότερο πολικό; αιτιολογήστε δ.μεταξύ thr και ser ποια είναι η πιο πολική; αιτιολογήστε 4. Δίδονται τα αμινοξέα lys, ala, asp, val. Με βάση τις δομές απαντήστε στις ακόλουθες ερωτήσεις αιτιολογώντας. Α.ποιό αμινοξύ είναι το πιο πολικό; Β. ποιο αμινοξύ είναι το λιγότερο πολικό; Γ.ποιό αμινοξύ έχει όξινη πλευρική αλυσίδα; Δ. ποιο αμινοξύ έχει βασική αλυσίδα; 5.Δώστε από ένα παράδειγμα ενός πολικού, μη πολικού και αμφιπαθητικού (αμφίφιλου) βιομορίου. Εξηγήστε.

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 42

1. Σχετικά με την μετουσίωση των πρωτεϊνών: H αλκοόλη (διάλυμα 70%) χρησιμοποιείται ευρύτατα ως απολυμαντικό του δέρματος. Αυτή η συγκέντρωση της αλκοόλης είναι ικανή να διεισδύει στο βακτηριακό κυτταρικό τοίχωμα και να μετουσιώνει τις πρωτεΐνες του και τα ένζυμα. Με ποιο μηχανισμό γίνεται αυτό; Σε ποια δομή και σε ποια αλληλεπίδραση παρεμβαίνει; 2. Στην πρωτεΐνη prion έχουμε την αλληλεπίδραση tyr 128 ………. asp 178.Τι τύπου είναι; Δείξατε σχηματικά μετά την μετουσίωση τις σημαντικές δομικές μεταβολές.

3.Δώστε παραδείγματα αλληλεπιδράσεων ζευγών αμινοξέων πλευρικών αλυσίδων μιας πρωτεΐνης που μπορούν να διασπασθούν (λόγω μετουσίωσης) από την αιθυλική αλκοόλη (οινόπνευμα). αλκοόλη-οξύ αλκοόλη-αμίνη αλκοόλη-αμίδιο Oξέα Βάσεις κατά Arrhenius  Oξύ = δότης πρωτονίου HA = H+ + A Βάση = δότης υδροξυλίου BOH = B+ + OH1. Σύμφωνα με τον θεωρία των οξέων και βάσεων κατά Arrhenius η αντίδραση ενός οξέος με μια βάση έχει πάντοτε ως αποτέλεσμα τον σχηματισμό: (A) H+ (B) OH― (Γ) CO2 (Δ) H2O 2. Ο χημικός τύπος του ανθρακικού αμμωνίου είναι: (A) NH4CO3 (B) NH4CO4 (Γ) NH4HCO3 (Δ) (NH4)2CO3

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 43

3. Ένα διάλυμα παρασκευάζεται με την προσθήκη 30,8 mL 0,2496 M NaHCO3(aq) σε 16,0 mL H2O. Πόσα moles της ουσίας ευρίσκονται στο προκύπτον διάλυμα; Α. 0,00769 Β. 0,00453 Γ. 0,00700 Δ. 0,00308 4. Ένας ασθενής που υποφέρει από δωδεκαδακτυλικό έλκος έχει συγκέντρωση υδροχλωρικού οξέος στο γαστρικό υγρό 0,080 mol/lt. Είναι δυνατόν να εξουδετερωθεί αυτό το οξύ με Al(OH)3, το οποίο αντιδρά με το HCl σύμφωνα με τα την αντίδραση Al(OH)3 + 3 HCl AlCl3 + 3 H2O Εάν το στομάχι του ασθενούς περιέχει 3,0 lt γαστρικό υγρό καθημερινά, πόση ποσότητα Al(OH)3 πρέπει να καταναλωθεί την ημέρα για να εξουδετερώσει το οξύ; (A) 6,2 g (B) 19 g (Γ) 26 g (Δ) 78 g 5. Όταν 80,00 mL 0,200 M HNO3 προστίθενται σε 120,00 mL 0,150 M KOH, λαμβάνει χώρα η αντίδραση: HNO3(aq) + KOH(aq) KNO3(aq) + H2O(l) Και το προκύπτον διάλυμα είναι (A) 0,0160 M KNO3 (B) 0,0180 M KNO3 (C) 0,0800 M KNO3 και 0,0100 M KOH (D) 0,0160 M KNO3 και 0,0200 M KOH Oξέα Βάσεις κατά Bronsted-Lowry  Oξέα δότες πρωτονίων To oξύ κατά Bronsted-Lowry πρέπει να περιέχει ένα πρωτόνιο  Βάσεις δέκτες πρωτονίων Οι βάσεις κατά Bronsted-Lowry πρέπει να έχουν ένα μονήρες ζεύγος e ή π δεσμό για να είναι δέκτες πρωτονίου 1. Ποιο είναι το συζυγές οξύ του Η2ΡΟ4; A. H3PO4 B. H2PO4 Γ. HPO4-

Δ. HPO42-

Ε. H2PO4+

2. Ποια ουσία όταν προστεθεί στο νερό ΔΕΝ θα αλλάξει το pΗ; (A) NaHCO3 (B) NH4Cl (Γ) KCN (Δ) KCl 3. Ποιο από τα ακόλουθα μόρια δεν είναι οξύ κατά Bronsted-Lowry; HBr NH3 CCl4 4. Ποιο από τα ακόλουθα μόρια δεν είναι βάση κατά Bronsted-Lowry; CH3-CH3, (CH3)3CO-, CH3-C CH 5. Θεωρείστε την ακόλουθη αντίδραση:NH4+(aq) + H2O(l) NH3(aq) + H3O+(aq) Η βάση κατά Βronsted-Lowry για την αντίστροφη αντίδραση είναι: A:NH4+ B:NH3 Γ:H3O+ Δ:H2O E:NH4Cl 6. Μια μορφή που μπορεί να δράσει ως οξύ κατά Bronsted είναι: (A) O2― (B) NH4+ (C) CH4 (D) NH2― 7. Όταν το H2PO4― συμπεριφέρεται ως βάση κατά Bronsted μετατρέπεται σε: (A) H3PO4 (B) HPO42― (C) HPO3 (D) PO43―

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 44

8. Στην αντίδραση: F― + H2O HF + OH― ένα συζυγές ζεύγος οξέος-βάσεως είναι : (A) F― and H2O (B) F― and OH― (C) H2O and HF (D) F― and HF 9. Στην αντίδραση, HSO4+ H2O H3O+ + SO42―, το νερό δρά ως : (A) ένα οξύ (B) μια βάση (Γ) ένα αλάτι (Δ) ένα αδρανές μέσο 10. Στην ισορροπία 2 HCO3― H2CO3 + CO32― το HCO3― λειτουργεί ως : (A) ένα οξύ κατά Bronsted-Lowry μόνο (B) μια βάση κατά Bronsted-Lowry μόνο. (Γ) οξύ κατά Bronsted-Lowry και βάση κατά Bronsted-Lowry (Δ) ούτε σαν οξύ κατά Bronsted-Lowry ούτε σαν βάση κατά Bronsted-Lowry 11. Ποια από τις ουσίες είναι αμφοτερική; i) HSO4ii) H2PO4iii) H2O

α.) i) μόνο

β) ii) και iii) μόνο

iv) NH3

γ) i), ii) and iii) μόνο δ) όλες είναι αμφοτερικές

12. Ποια μορφή σχηματίζεται όταν η αιθανόλη CH3CH2OH δρά ως βάση κατά Bronsted ; (A) CH3CH2O― (B) CH3CH2+ (C) CH3CH2OH2+ (D) H3O+ 13. Ποιο από τα ακόλουθα είναι ένα ζεύγος συζυγούς οξέος-συζυγούς βάσεως; A :(H2O, OH-) B :(CN-, HCN) Γ :(H2CO3, CO32-) Δ :(CO32-, H2CO3) E :(HCO3-, HCO3-) 14. Ποιο διάλυμα έχει pH πάνω από 7,00; (A) 0,10 M KCI (B) 0,10 M NH4NO3

(C) 0,10 M KCN

(D) 0,10 M HI

15. Ποιο αλάτι παράγει όξινο διάλυμα όταν διαλύεται στο νερό; (A) NaC2H3O2 (B) Li3PO4 (C) AlCl3 (D) KNO3 (A) NH4Cl (B) NaCN (C) NH4CN (D) NaCl 16. 4,0 moles NaOH προστίθενται σε 2,0 L νερού. Μετά την προσθήκη NaCl,

α) η ισορροπία NaOH (aq) Na+ (aq) + OH- (aq) ωθείται προς τα αριστερά β) το διάλυμα γίνεται ισχυρότερος ηλεκτρολύτης γ) σχηματισμός (OCl-) δ) το pH του διαλύματος αυξάνει 17. Ποια ουσία όταν διαλυθεί στο νερό δεν θα μεταβάλλει το pH; (A) NaHCO3 (B) NH4Cl (C) KCN (D) KCl 18. Ποιο δημιουργεί βασικό υδατικό διάλυμα; (A) NaI (B) KNO3 (C) BaCl2

(D) Na2CO3

19. Ποια ένωση όταν διαλύεται στο νερό άγει το ηλεκτρικό ρεύμα και αποδίδει βασικό διάλυμα; (A) HCl (B) CH3COOH (C) CH3OH (D) KOH

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 45

20. Ποια ουσία όταν προστεθεί στο νερό ΔΕΝ θα αλλάξει το pH; (Α) NaHCO3 (Β) NH4Cl (Γ) KCN (Δ) KCl Επιλέξατε και αιτιολογήσατε 21. Ποιο υδατικό διάλυμα θεωρείται ουδέτερο; (A) NH4Cl (B) Na(ClO4)2 (C) KCN

(D) NaHSO4

22. Για ένα 1,0 M διάλυμα, ποιο από τα ακόλουθα θα είχε το υψηλότερο pH; a) Na2C2O4 b) KC2H3O2 c) NaHSO4 d) NH4NO3

Oξινη ισχύς και pka

 Ka * Kb = 10-14 pKa + pKb = 14  Οσο χαμηλότερη η pKa τόσο ______ το οξύ  Οσο υψηλότερη η pKa, τόσο ______ είναι το οξύ  Οσο χαμηλότερη η pKa ενός ασθενούς οξέος τόσο ______η pKb της συζυγούς βάσεως και _____ η συζυγής του βάση 1. Δίδονται οι Ka των οξέων: HClO : 3,5×10-8 HClO2: 1,2×10-2 HCN: 6,2×10-10 H2PO4– : 6,2×10-8 Ποια ταξινόμηση κατά σειρά αυξανόμενης βασικότητος των συζυγών βάσεων είναι η ορθή; (A) ClO2–, ClO–, HPO42– , CN– (B) ClO2–, HPO42– , ClO–, CN– (Γ) CN–, HPO42– , ClO–, ClO2– (Δ) CN–, ClO–, HPO42–, ClO2– 2. Ποιο από τα ακόλουθα αναμένεται να έχει το ισχυρότερο συζυγές οξύ; (A) NH3 (B) SO42― (C) PO43― (D) NH2― 3. Το ισχυρότερο οξύ είναι: (A) HClO4

(B) HClO3

(C) HClO2

(D) HClO

4.Από τις σταθερές ισορροπίας των κάτωθι ισορροπιών, ποια ισορροπία αντιπροσωπεύει την σταθερά ισορροπίας ως " Ka του HCO3- "; A :HCO3-(aq) + H3O+(aq)

H2CO3(aq) + H2O(l)

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 46

B :HCO3-(aq) + HCO3-(aq)

H2CO3(aq) + CO32-(aq)

Γ :HCO3-(aq) + OH-(aq)

CO32-(aq) + H2O(l)

Δ :HCO3-(aq) + H2O(l)

H2CO3(aq) + OH-(aq)

E :HCO3-(aq) + H2O(l)

CO32-(aq) + H3O+(aq)

5. 25,0 cm3 διαλύματος 0.050 M HCOOH εξουδετερώθηκε με 25.0 cm3 0.050 M NaOH. Ποιο είναι το pH του προκύπτοντος διαλύματος; Ka HCOOH = 2.1 x 10―4 (A) 5,96 (B) 6,61 (Γ) 7,39 (Δ) 8,04 6. Το pH του ξυδιού είναι 3.00. Η συγκέντρωση των OH― είναι : (A) 3,00 M (B) 1 x 10―3 M (Γ) 1 x 10―11 M (Δ) 17 M 7. Εάν η Ka ενός ασθενούς οξέος είναι 5 x 10―4, το pH ενός 0.2 M διαλύματος του οξέος θα είναι περίπου: (A) 0,7 (B) 2,0 (Γ) 3,3 (Δ) 7,0 8. Eάν ένα ασθενές μονοπρωτικό οξύ διίσταται κατά 5.0% σε ένα 0.10 M υδατικό διάλυμα.,ποια είναι η Ka, αυτού του οξέος; (A) 2,5 x 10―5 (B) 2,5 x 10―4 (C) 5,0 x 10―3 (D) 5,0 x 10―2 9. Το βενζοϊκό οξύ έχει Ka = 6,6 x 10―5 . Ποιο είναι το pH ενός 0,30 M υδατικού διαλύματος του βενζοϊκού οξέος; (A) 0,52 (B) 2,4 (C) 4,2 (D) 4,7 10. 40,00 mL 0,0900 M NaOH αραιώνεται μέχρι 100 mL και προστίθενται 30,00 mL 0,1000 M HCl. Το pH του προκύπτοντος διαλύματος είναι: (A) 11,66 (B) 12,38 (C) 12,18 (D) 9,57 11. Δίδονται οι κάτωθι ισορροπίες με τις αντίστοιχες σταθερές: H2S (aq)

H+ (aq) + HS-(aq) K=9,5 10 -8

HS- (aq) H+ (aq) + S 2- (aq) K=1,0 10 -19 Yπολογίστε τη σταθερά Κ της ισορροπίας: S2- (aq) + 2H+

H2S (aq) K=;

12. Από ποιούς παράγοντες εξαρτάται ο βαθμός ιονισμού ενός ηλεκτρολύτη; 13. Εάν η Κa του H2Z – είναι x, τότε (10-14/x) είναι η Kb του: A:HZ B:HZ2- Γ :H3Z Δ:H2Z - E:Z314. Ποιο είναι το pH ενός διαλύματος 0.02 M KOH; (A) 12,3 (B) 12,0 (Γ) 2,0 (Δ) 1,7 15. Ποια η σταθερά ισορροπίας για την: HF(aq) + NH3(aq) Δίδονται οι σταθερές ισορροπίας για τις αντιδράσεις: HF(aq) + H2O(l) NH3(aq) + H2O(l)

NH4+(aq) + F–(aq)

H3O+(aq) + F–(aq) Ka = 6,9×10–4 NH4+(aq) + OH–(aq) Kb = 1,8×10–5

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 47

2H2O(l) H3O+(aq) + OH–(aq) Kw = 1,0×10–14 (A) 1,2×10–8 (B) 1,2×106 (Γ) 8,1×107 (Δ) 3,8×1015 16. Ποια είναι η [H+] ενός διαλύματος 0,40 M HOCl? . Δίδεται ka: 3,5 x 10-8 (A) 1,4 x 10―8 M (B) 1,2 x 10―4 M (Γ) 1,9 x 10―4 M (Δ) 3,7 x 10―4 M 17. Ποια είναι η συγκέντρωση (OH-) ενός διαλύματος 0,2 Μ ΝΗ3;Δίδεται kb=10-5 18.Ποια συγκεντρωση οξικου οξεος παρεχει διαλυμα pH=3; Δίδεται ka=10 -5 19. Ένα 0,10 M διάλυμα του ασθενούς οξέος HB, έχει [ H+ ] of 1.0 x 10-5 M. Ποια είναι η τιμή της Ka για αυτό το οξύ; α) 1,0 x 10-11 β) 1,0 x 10-10 γ) 1,0 x 10-9 δ) 1,0 x 10-5 ε) 1,0 x 10-3 20. Ποιο είναι το pH ενός 1,0 x 10-8 M διαλύματος HCl; α) 5 β) 6 γ) 7 δ) 8 21. Ποια είναι η % αύξηση στην[ H3O+ ] όταν το pH του αίματος πέφτει από 7.4 στο 7.3; Απάντηση: 26% 22. Δίδεται ένα διάλυμα 1,0 M οξαλικού οξέος: H2C2O4 (aq) HC2O4- (aq) + H+ (aq) Ka = 6,4 x 10-5 στους 25oC. Στη ισορροπία ποιο είδος θα βρίσκεται με την μεγαλύτερη συγκέντρωση; i) H+ ii) HC2O4iii) H2C2O4 α) i) μόνο β) ii) μόνο γ) iii) μόνο δ) i) και ii) μόνο 23. Ποια μεταβολή υφίσταται ο βαθμός ιονισμού ενός ασθενούς οξέος όταν το ασθενές οξύ αραιώνεται (Αρχή Le Chatelier, ή μαθηματικά) H2O (l) + HA

H3O+ (aq) + A- (aq) Απάντηση: αυξάνεται

24. Ποιο είναι το pH ενός διαλύματος που είναι περιεκτικότητος 0.,100 Μ σε HCl και 0,125 M σε HC2H3O2; Απάντηση : 1.00 25. Το HCN είναι ένα ασθενές οξύ (Ka = 4,0 x 10―10). Ποια πρόταση δεν είναι αληθής για ένα διάλυμα HCN ; (A) Η [H+] ελαττώνεται καθώς το διάλυμα HCN αραιώνεται.

(B) Ο % ιονισμός αυξάνεται καθώς το διάλυμα αραιώνεται..

(C) Σε ένα 0,100 M διάλυμα HCN, το HCN ιονίζεται κατά 6,3%.

(D) Η σταθερά ιονισμού Ka, ποικίλει σημαντικά σε μια περιοχή συγκεντρώσεων HCN. 27. Σε ένα ασθενές μονοπρωτικό οξύ όπως HCN σε ισορροπία, η προσθήκη ενός ισχυρού οξέος όπως του HBr στο διάλυμα θα προκαλέσει : (A) καμμία μεταβολή στις συγκεντρώσεις των H+ ή CN―.

(B) οι συγκεντρώσεις αμφοτέρων των HCN και CN― θα αυξηθούν .

(C) η συγκέντρωση του HCN θα αυξηθεί και η συγκέντρωση των CN― θα ελαττωθεί.

(D) η συγκέντρωση του HCN θα ελαττωθεί και η συγκέντρωση των CN― θα αυξηθεί.

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 48

28. Εάν η ασθενής βάση έχει σταθερά ιονισμού Kb, τότε η τιμή της σταθεράς ιονισμού του συζυγούς της οξέος είναι : (A) 1/Kb (B) Kw/Kb (C) Kb/Kw (D) Kw/Ka 29. Ποια είναι η συγκέντρωση ενός ασθενούς οξέος ΗΑ (σε Ka) που διίσταται κατά 25%; Α.12Κa B. 2,5Ka Γ. 24 Ka Δ. 6Κa Oξέα Lewis  Οξύ = δέκτης ζεύγους e (ηλεκτρονιόφιλο)  Βάση = δότης ζεύγους e (πυρηνόφιλο ή νουκλεόφιλο) Στην μοντέρνα θεώρηση το LUMO του οξέος Lewis –Lowest Unoccupied MO – αντιδρά με το HOMO της βάσης Lewis –Highest Occupied MO – για να δώσει ένα δεσμικό μοριακό τροχιακό.

4 Τύποι βάσεων Lewis

 s-HOMO Lewis bases H–, H2  Βάσεις Lewis σύμπλοκα ανιόντα [BF4]–  Λοβός-HOMO βάση Lewis HO–, H2O:, H3C–, κλπ.  π–HOMO βάσεις Lewis π-συστήματα πλούσια σε ηλεκτρόνια : αιθένιο, βενζόλιο, κλπ.

6 τύποι οξέων κατά Lewis  Το πρωτόνιο οξύ Lewis H+  s-LUMO οξέα Lewis Ομάδας 1 και 2 κατιόντα: Li+, Mg2+, κλπ.  Onium ιόντα οξέα Lewis [NH4]+, [OH3]+, κλπ.

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 49

 Λοβός-LUMO οξέα Lewis BF3, το καρβοκατιόν, H3C+  π-LUMO οξέα Lewis π-συστήματα πτωχά σε ηλεκτρόνια : ενόνες, tetracyanoethylene, etc.  Βαρέα μέταλλα οξέα Lewis Κατιόντα και ογκώδη μέταλλα των : μετάλλων μεταπτώσεως,των εσωτερικών στοιχείων μεταπτώσεως - λανθανίδες και ακτινίδες.

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 50

Ουδέτερα μόρια με πολωμένους δεσμούς (μεθυλο ιοδίδιο, ομάδα καρβονυλίου…) συμπεριφέρονται ως έχοντα άκρα ή πόλους οξέα Lewis και βάσεις Lewis.

1. Ποια δεν είναι μια βάση κατά Lewis; προπίνιο –προπάνιο- αμμωνία 2. Ποιο δεν είναι ένα οξύ κατά Lewis; BF3 –αιθανόλη -(CH3)2CΗ+

3. Ποιο ζεύγος αποτελεί οξύ κατά Lewis –βάση κατά Lewis; (A) Cl―(aq), Ag+(aq) (Γ) SO42―(aq), HSO4―(aq)

(B) NH3(g), BF3(g) (Δ) H+(aq), OH―(aq)

4. Ποια είναι οξέα και ποια βάσεις κατά Lewis;

5. Ποιο από τα ακόλουθα ΔΕΝ ΕΙΝΑΙ μια οξεοβασική ισορροπία κατά Brønsted-Lowry; a) NH3 + H2O

NH4+ + OH-

b) NH3 + BF3

NH3BF3

c) HSO4- + H+

H2SO4

d) H3O+ + OH-

2 H2O

6. Kαθορίστε το οξύ και τη βάση κατά Lewis:

H CH3O H

O C

F B F F H

F O B F CH3 O C F H HH

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 51

O CH2 N C

CH C

CH3

O N C

CH2

CH C

CH3

7. Δείξατε σχηματικά την αντίδραση της CH3CH2NHCH3 και AlCl3

Α. Ποιος είναι ο υβριδισμός του Al πριν και μετά την αντίδραση; Β. Το Αl έχει συμπληρωμένη οκτάδα πριν και μετά την αντίδραση; Γ. Ποιο είναι το ηλεκτρονιόφιλο και ποιο το νουκλεόφιλο;

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 52

Κατεύθυνση της Αντίδρασης  Η αντίδραση προχωρεί στην κατεύθυνση όπου το ισχυρότερο οξύ και η ισχυρότερη βάση σχηματίζουν το ασθενέστερο οξύ και την ασθενέστερη βάση 1. Ποια είναι η ισχυρότερη συζυγης βάση; H2Ο (pka= 15,7) NH3 (pka= 38) (pka= 58) Σχεδίασε τα προïόντα και καθόρισε την φορά της ισορροπίας.

CH4

CH4 + ΟΗ― 2. Δίδονται οι ενώσεις:

Ποια είναι η συζυγής βάση του βενζοϊκού οξέος; Ποια ένωση έχει την ισχυρότερη συζυγή βάση; Ποιο είναι το ισχυρότερο-ασθενέστερο οξύ; Α. Σχεδιάστε τις μορφές συντονισμού της συζυγούς βάσης του κετο-εστέρα.

Β. Γιατί το pBBA είναι ισχυρότερο οξύ από το βενζοïκό; (η αρνητική επαγωγική δράση του Br σταθεροποιεί το ανιόν) Γ. Ποια είναι η ασθενέστερη βάση; Θα μπορούσε αυτό το ανιόν να αποπρωτονιώσει;

Ποια είναι η αντίδραση; 3. Ποιες από τις ακόλουθες βάσεις είναι ισχυρή αρκετά για να αποπρωτονιώσει το CH3COOH (pka= 4,8) ; CH C― (pka=25) H― (pka=35) Cl― (pka=-7) Παράγοντες που επιδρούν στην οξύτητα 1. Οι τάσεις στον Περιοδικό πίνακα-το πιο σημαντικό

Οξινη ισχύς των οξέων Η-Α Το στοιχείο- η ταυτότητα του Α, είναι ο πιο σημαντικός παράγων στην έκφραση της οξύτητας του δεσμού Η-Α

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 53

 Κατά μήκος μιας ομάδας του περιοδικού πίνακα η οξύτητα αυξάνεται καθώς αυξάνεται το μέγεθος του Α. Θετικό ή αρνητικό φορτίο σταθεροποιείται όταν διασπείρεται σε μεγαλύτερο όγκο  Η οξύτητα αυξάνει από τα αριστερά προς τα δεξιά κατά μήκος της περιόδου του Περιοδικού Πίνακα, καθώς αυξάνεται η ηλεκτραρνητικότητα του Α. Τα περισσότερο ηλεκτραρνητικά άτομα δύνανται καλύτερα να σταθεροποιούν το αρνητικό φορτίο. Οξινη ισχύς των Οξυοξέων HOY  Οσο πιο ηλεκτραρνητικό είναι το Y ,τόσο πιο όξινο είναι το οξύ  Για διαφορετικό αριθμό ατόμων Ο η ισχύς αυξάνεται με τον αριθμό των ατόμων Ο 2. Επαγωγικές δράσεις είναι η απώθηση της ηλεκτρονικής πυκνότητος μέσω σ δεσμών, που προκαλείται από την διαφορά της ηλεκτρανητικότητας μεταξύ των ατόμων

 Όταν ηλεκτρονική πυκνότητα απωθείται μακριά από το αρνητικό φορτίο μέσω των σ δεσμών από ιδιαίτερα ηλεκτραρνητικά άτομα ονομάζεται αρνητική επαγωγική δράση (έλξη e) ( -Ι επαγωγικό φαινόμενο)  Τα λίαν ηλεκτραρνητικά άτομα σταθεροποιούν περιοχές μεγάλης ηλεκτρονικής πυκνότητος με την αρνητική επαγωγική δράση  Οσο πιο ηλεκτραρνητικό το άτομο και πιο κοντά στο σημείο του αρνητικού φορτίου, τόσο μεγαλύτερη η δράση  Η οξύτητα Η-Α αυξάνεται με την παρουσία ομάδων με αρνητική επαγωγική δράση (που έλκουν e)  Καρβοκατιόν:Θετικά φορτισμένο άτομο C.Τα καρβοκατιόντα είναι Οξέα κατά Lewis  Καρβανιόν: Αρνητικά φορτισμένο άτομο C. Τα καρβανιόντα είναι Βάσεις κατά Lewis  Οι αλκυλομάδες (R-) είναι ομάδες δότες ηλεκτρονίων που σταθεροποιούν ένα θετικό φορτίο

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 54

3. Δράσεις συντονισμού

 H οξύτητα του Η-Α αυξάνει όταν η συζυγής βάση Α:- σταθεροποιείται λόγω συντονισμού 4. Δράσεις υβριδισμού

Oσο υψηλότερο το ποσοστό του s στο υβριδικό τροχιακό, τόσο το μονήρες ζεύγος κρατιέται σφικτά στον πυρήνα και περισσότερο σταθερή η συζυγής βάση

1. Ποια είναι η ισχυρότερη βάση από τις κατωτέρω;

Να γράψετε τα συζυγή τους οξέα και να συγκρίνετε την οξύτητα τους.

2. Ποια είναι η ισχυρότερη βάση κατά Bronsted ; (A) NH2― (B) Cl― (C) PO43― (D) NO2― 3. Σύγκριση της οξύτητας : CH3CH2O-H έναντι CF3CH2O-H CH3CH2OH έναντι CH3CO2H το BCl3 ή το Β(CH3)3; H2S ή το HBr .

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 55

Δικαιολογείστε.

4. Κατατάξτε τα ακόλουθα κατά σειρά αυξανόμενης βασικότητας (πρώτα την ασθενέστερη, την ισχυρότερη τελευταία) CH3CH2CH3CH2OClCH2CH2O5. Εάν επρόκειτο να σχεδιάσετε ένα ισχυρό οξύ, ποιο από τα ακόλουθα χαρακτηριστικά θα είχε;

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 56

i) μεγάλη ηλεκτρονική μετατόπιση προς το άτομο του Η ii) ιδιαίτερα πολικό δεσμό H-X iii) το κεντρικό άτομο να έχει υψηλό αριθμό οξειδώσεως a) i) μόνο b) ii) μόνο c) iii) μόνο d) ii) και iii) μόνο e) όλα τα ανωτέρω 6. Γιατί η φαινόλη είναι πιο όξινη από την κυκλοεξανόλη; 7. Για κάθε ζεύγος των ενώσεων: [1] Ποιο δεικνυόμενο Η είναι πιο όξινο; [2] Σχεδίασε την συζυγή βάση του κάθε οξέος [3] Ποια συζυγής βάση είναι ισχυρότερη;

8.α)Ερμηνεύσατε τη διαφορά στην οξύτητα των κάτωθι ενώσεων: i) CH3CH2CH2COOH ii) CH3CH2CH(Cl)COOH iii) CH3CH(Cl)CH2COOH με pkai = 4,82 , pkaii = 2,84 και pkaiii = 4,06 αντίστοιχα. β)Η αμίνη (F3C)3N : είναι ισχυρή ή ασθενής βάση;Αιτιολογείστε την απάντησή σας.

9. Ερμηνεύσατε την μεγαλύτερη οξύτητα του ο-υδροξυβενζοικού οξέος σε σχέση με τα mκαι p-ισομερή του.

10. Γιατί το κατιόν H3N+CH2COOH (pka=2.4) είναι πιο όξινο από ένα οξύ του τύπου RCH2COOH (pka=4-5);Δικαιολογείστε. Α.Ποιά μόρια έχουν την δυνατότητα να δράσουν ως δότες και δέκτες Η σε υδρογονοδεσμό; Β.Ποιά είναι τα πιο όξινα μόρια;

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 57

Πυρηνόφιλα (νουκλεόφιλα) και Ηλεκτρονιόφιλα Καρβοκατιόντα: Hλεκτρονιόφιλα Επιζητούν Ηλεκτρόνια στις αντιδράσεις Καρβανιόντα:Πυρηνόφιλα (Νουκλεόφιλα) Επιζητούν το Πρωτόνιο ή κάποιο άλλο Θετικό Κέντρο 1. Ποιά από τα ακόλουθα μόρια ή ιόντα είναι ηλεκτρονιόφιλα; 1CH4 2H2O 3Br(+) 4H2C=CH2 5BF3 6NO2(+)

7NH3

8Br(-)

2. Ποιά από τα ακόλουθα μόρια ή ιόντα είναι πυρηνόφιλα (νουκλεόφιλα); 1CH4 2H2O 3BH3 4H2C=CH2 5OH(–) 6Br(+) 7NH3 8Br(–) Ρυθμιστικά διαλύματα pH = pKa + log [συζ.βάση/συζ.οξύ] 1. Τι είναι τα ρυθμιστικά διαλύματα. Δώστε παράδειγμα 2. Από ποια διαλύματα προκύπτει ρυθμιστικό διάλυμα με την ανάμιξη ίσων όγκων διαλυμάτων; Ι.0,10 Μ HCl and 0,20 M NH3 II.0,10 M HNO2 and 0,10 M NaNO2 III.0,20 M HCl and 0,10 NaCl A)II I και ΙΙ Γ)I και ΙΙΙ Δ)I,II και ΙΙΙ Επιλέξτε και αιτιολογήστε.

3. Ποιο και γιατί από τα ακόλουθα αποδίδει ρθμιστικό διάλυμα; Α: 100 ml of 0.1 M KCN + 100 ml of 0.001 M HCN B: 100 ml of 0.1 M NaOH + 50 ml of 0.1 M NaCN Γ: 100 ml of 0.1 M NaCN + 50 ml of 0.1 M HCl Δ: 100 ml of 0.1 M NaOH + 100 ml of 0.1 M HCN E: 100ml of 0.1 M KCN + 100 ml of 0.2 M NaCN 4. Ποιο από τα ακόλουθα είναι αληθές για ένα ρυθμιστικό του οποίου οι συγκεντρώσεις του οξέος και της συζυγούς βάσεως είναι ίδιες; α)Κa=[H+] β)το διάλυμα είναι ουδέτερο γ)είναι εξίσου αποτελεσματικό σε υψηλά και χαμηλά pH δ)pKa=pKb 5.Ποιο απο τα ακολουθα σχηματιζει ρυθμιστικο διαλυμα? Επιλεξτε και αιτιολογηστε.

A:100 ml 0,1M NaOH + 50ml 0,1M NaCN B:100 ml 0,1M NaCN + 100ml 0,2M HCN Γ: 100 ml 0,1M KCN + 100ml 0,2M NaCN Δ: 100 ml 0,1M KCN + 100ml 0,001M HCN E: 100 ml 0,1M NaOH + 100 ml 0,1M HCN

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 58

6. Ποια από τις ακόλουθες προτάσεις είναι αληθής για ένα ρυθμιστικό διάλυμα; A :Μπορεί να παρασκευασθεί με μερική εξουδετέρωση ενός ισχυρού οξέος από μια ισχυρή βάση B :Μορεί να παρασκευασθεί από την πλήρη εξουδετέρωση ενός ασθενούς οξέος από μια ισχυρή βάση Γ :Μπορεί να παρασκευασθεί από την διάλυση μιας αμφιπρωτικής ουσίας στο νερό Δ :Περιέχει συγκρίσιμες ποσότητες ενός ασθενούς οξέος και της συζυγούς του βάσης E :Το pH του μεταβάλλεται σημαντικά με την προσθήκη μικρών ποσοτήτων OH- και H3O+ 7. Ποιο από τα ακόλουθα δεν πρέπει να προστεθεί σε ένα διάλυμα Na2HPO4(aq) για να παρασκευασθεί ρυθμιστικό διάλυμα; A :K3PO4 B :NaH2PO4 C :HCl D :KOH E :KCl 8. Δίδεται ένα ρυθμιστικό διάλυμα NH3/NH4Cl .Ποιό από τα ακόλουθα εξηγεί το γεγονός ότι η προσθήκη μερικών σταγόνων NaOH δεν μεταβάλλει σημαντικά το pH αυτού του ρυθμιστικού διαλύματος; A :NH4+ (aq) + OH-(aq)

NH3(aq) + H2O(l)

B :NH3(aq) + H3O+(aq)

NH4+ (aq) + H2O(aq)

Γ :NH4+ (aq) + H2O(aq)

NH3(aq) + H3O+(l)

Δ :NH3(aq) + OH-(aq)

NH2-(aq) + H2O(l)

E :NH3(aq) + H2O(l)

NH4+ (aq) + OH-(aq)

9. Δίδεται ένα ρυθμιστικό διάλυμα NH3/NH4Cl .Ποιό από τα ακόλουθα εξηγεί το γεγονός ότι η προσθήκη μερικών σταγόνων HCl δεν μεταβάλλει σημαντικά το pH αυτού του ρυθμιστικού διαλύματος; A :NH4+ (aq) + H2O(aq) B :NH3(aq) + H2O(l)

NH3(aq) + H3O+(l) NH4+ (aq) + OH-(aq)

Γ :NH4+ (aq) + OH-(aq)

H3(aq) + H2O(l)

Δ :NH3(aq) + H3O+(aq)

NH4+ (aq) + H2O(aq)

10. Ποια βάση είναι η πιο κατάλληλη για την παρασκευή ρυθμιστικού διαλύματος με pH = 11,00; (A) αμμωνία (Kb = 1,8Χ10-5) (B) ανιλίνη (Kb = 4,0Χ10-10) (Γ) μεθυλαμίνη (Kb = 4,4Χ10-4) (Δ) πυριδίνη (Kb = 1,7Χ10-9) 11. Πόσα ml διαλύματος 0,350 Μ NaOH θα πρέπει να προστεθούν σε 300 ml διαλύματος 0,250 M NaHCO3 για να παραχθεί ρυθμιστικό διάλυμα με pH 10; Διδεται HCO3- + H2O CO3-2 + Η3Ο+. Κa2 =4,4 X 10-11 12. Υπολογίστε τον όγκο 0,350Μ NaOH που θα πρέπει να προστεθούν σε 300 ml Η2CO3 συγκέντρωσης 0,250Μ για να παραχθεί ρυθμιστικό διάλυμα με pH = 10. Δίνονται: ka(Η2CO3) = 4,6×10-7 και ka(HCO3-) = 4,4×10-11

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 59

13. 1,0 L υδατικού διαλύματος με περιεκτικότητα [H2CO3] = [HCO3-] = 0,10 M, έχει [H+] = -7 4, . Ποια είναι η [H+] μετά την προσθήκη 0,005 mole of NaOH ?

-8 -7 (A) 2,1 Χ10-9 M (B) 2, M (Γ) 3, M (Δ) 4, 10-7 M 14. Εάν σε ένα διάλυμα 100ml CH3COOH 0,1 M προστεθούν 8,2 gr CH3COONa (υποθέσατε ότι η προσθήκη του CH3COONa δεν μεταβάλλει τον όγκο του τελικού διαλύματος ), ποιο είναι το pH του διαλύματος που θα προκύψει; Δίνεται Ka CH3COOH=10-5,Μr CH3COONa=82.

15. Ποιο είναι το pH ενός διαλύματος 0,2 Μ οξικού οξέος (pka: 4,7) και 0,1 Μ οξικού νατρίου ; 16. Υπολογίστε το pH ενός διαλύματος που παρασκευάζεται με την ανάμιξη 150 cm3 0,10 M NaC2H3O2 και 250 cm3 0.10 M HC2H3O2. Ka HC2H3O2 = 1,8 x 10―5 (A) 2,37 (B) 4,52 (Γ) 4,74 (Δ) 4,97 17. Ένα διάλυμα ΗF έχει συγκέντρωση 0,80 M (Ka = 6,6 x 10-4). Πόσα γραμμάρια NaF χρειάζεται να προστεθούν σε 325 mL αυτού του διαλύματος για την παρασκευή ρυθμιστικού διαλύματος με pH = 3,5? Απάντηση: 23 g 18. Ποιος συνδυασμός αποτελεί το καλύτερο ρυθμιστικό διάλυμα; (A) 0,10 M NH4OH / 0.10 M NH4Cl (B) 0,10 M NH4OH / 0.40 M NH4Cl (C) 0,10 M NH4OH / 0.10 M HCl (D) 0,10 M KOH / 0.10 M HCl 19. Ποιος πρέπει να είναι ο λόγος [οξικού ιόν]/[οξικό οξύ] σε ένα υδατικό διάλυμα που να έχει pH 5; Η Ka οξικού οξέος είναι is 1,8 x 10―5.

(A) 0,056 (B) 1,0 (C) 1,8 (D) 5,0 20. Ποιο μείγμα συνιστά ένα ρυθμιστικό διάλυμα; (A) 0,10 M HI + 0,10 M KI (B) 0,10 M KCl + 0,10 M NaCl (C) 0,10 M NaCN + 0,10 M HCN (D) 0,10 M NaOH + 0,10 M KOH 21. Θεωρήστε ένα ρυθμιστικό διάλυμα που περιέχει 10-2Μ ΗΑ και 10-2 Μ Α-. Δίδεται pH=pka=5. Yποθέστε ότι 5Χ10-3 moles H+ προστίθενται σε 1 λίτρο του ρυθμιστικού διαλύματος (ο όγκος παραμένει 1 λίτρο). Υπολογίστε τις συγκεντρώσεις των Α- και ΗΑ καθώς και το pH του διαλύματος λαμβάνοντας υπόψιν ότι η αύξηση του ποσού του ΗΑ ( και η ελάττωση του ποσού του Α-) είναι ίση με το ποσόν του Η+ που προστίθεται. Απάντηση: [A-]τελική=5,0X10-3 M, [HA]τελική=0,015 M pH=4,52 22. Ποια είναι η [Η+] και το pH ενός διαλύματος πού προκύπτει από την ανάμιξη 200ml 0,1Μ NaΟΗ με 100 ml 0,15 M oξικού οξέος pka 4,77.

23. Ποιο είναι το pH ενός διαλύματος που προκύπτει με την ανάμιξη 400 ml 0,2 M διαλύματος αμμωνίας με 600 ml 0,1 M HCl (Kb=1,8X10-5).

24. Ποιες είναι οι συγκεντρώσεις ΝΗ3 και ΝΗ4Cl ενός ρυθμιστικού διαλύματος ολικής συγκεντρώσεως 0,15 Μ και pH 9,6 (Kb=1,8X10-5).

Aπάντηση [NH3]=0,103 M, [NH4Cl]=0,047M

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 60

25. Ποιο ζευγάρι συνιστά ρυθμιστικό διάλυμα; (A) HCl and KCl B) NaOH and NaCl (C) HNO2 and NaNO2 (D) HNO3 and NH4NO3 26. Το καλύτερο οξύ για την παρασκευή ενός ρυθμιστικού pH = 3,2 έχει Ka πλησίον: (A) 2,0 x 10―5 B) 6,0 x 10―4 (C) 3,2 x 10―2 (D) 4,0 x 10―6 27. Ποιο είναι το pH ενός διαλύματος που προκύπτει όταν αναμιγνύονται 10,0 mL 0,10 HF (Ka= 6,7 x 10―4) και 10,0 mL 0,040 M NaOH; (A) 1,0 (B) 1,2 (C) 1,5 (D) 3,0 28. Υπολογίστε το pH ενός διαλύματος που προκύπτει από την ανάμιξη 150 cm3 0,10 M NaC2H3O2 και 250 cm3 0,10 M HC2H3O2. Ka HC2H3O2 = 1,8 x 10―5 (A) 2,37 (B) 4,52 (C) 4,74 (D) 4,97 29. Ένα «ρυθμιστικό διάλυμα» : (A) περιέχει ένα αδιάλυτο στερεό (B) αντέχει στις μεταβολές του pH του.

(C) περιέχει το άλας ενός ισχυρού οξέος και μιας ισχυρής βάσης.

(D) περιέχει ένα πυκνό ισχυρό οξύ 30. Πότε η εφαρμογή της εξίσωσης Henderson-Hasselbalch δεν είναι αξιόπιστη; Ογκομέτρηση ενός ασθενούς οξέος από ισχυρή βάση

• • • •

1 – ασθενές οξύ pH = 0.5 (pKa – log[οξύ] 2 – ρυθμιστικό pH = pKa + log [βάση/οξύ] 3 – ισοδύναμο σημείο, Άλας του ασθενούς οξέος pH = 0.5 (14 + pKa + log[άλας]) 4 – ισχυρή βάση pH = 14+log[OH-]

Ογκομέτρηση μιας ασθενούς βάσεως από ισχυρό οξύ

• • • •

1 – ασθενής βάση pH = 14 - 0.5 (pK– log[βάση] 2 – ρυθμιστικόpH = pKa + log [βάση /οξύ] 3 – ισοδύναμο σημείο, Άλας της ασθενούς βάσης pH = 0.5 (14 - pKb - log[άλας]) 4 – ισχυρό οξύ pH = -log[H+]

1. Εάν ογκομετρηθούν 40,0 mL 0,20 M CH3COOH με 0,20 M NaOH, πόσα mL της βάσης θα πρέπει να προστεθούν για να παραχθεί ρυθμιστικό διάλυμα με τη μέγιστη ρυθμιστική ικανότητα; (A) 5,0 (B) 10,0 (C) 20,0 (D)40, 0 2. Ένα άγνωστο ασθενές οξύ έχει pH 2,40. Όταν ογκομετρηθούν 50,00 mL του οξέος με 0,100 M υδροξείδιο του νατρίου, λαμβάνεται η ακόλουθη καμπύλη ογκομετρήσεως:

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 61

Όπως φαίνεται από την καμπύλη η πλήρης εξουδετέρωση γίνεται με τα προσθήκη 13 ml NaOH. Να βρεθεί η Ka του οξέος.

3. 40,00 mL 0.0900 M NaOH αραιώνονται στα 100,00 mL με απεσταγμένο νερό και προστίθενται 30,00 mL 0,1000 M HCl. Το pH του προκύπτοντος διαλύματος είναι: (A) 9,57 (B) 11,66 (C) 12,18 (D) 12,38 4. Ένα πρότυπο διάλυμα 0,165 M HCl χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης ενός αγνώστου διαλύματος NaOH. Εάν απαιτούνται 25,5 mL του διαλύματος του οξέος για την εξουδετέρωση 15,0 mL της βάσεως, ποια είναι η molarity του διαλύματος NaOH; (A) (0,165) / (25,5 + 15,0) M (B) (15,0) / (0,165) (25,5) M (Γ) (0,165) (15,0 / 25,5) M (Δ) (0,165) (25,5 / 15,0) M 5. 2,80 grams ενός ασθενούς μονοπρωτικού οξέος , HX, διαλύεται στο νερό. Κατά την ογκομέτρηση του οξέος μέχρι το ισοδύναμο σημείο καταναλώθηκαν 29,2 mL διαλύματος 0,500 M NaOH. Ποιο είναι η Mοριακή μάζα του οξέος HX; (A) 192 g/mol (B) 164 g/mol (C) 96,0 g/mol (D) 5,21 g/mol 6. Ποιος όγκος 0,284 M NaOH απαιτείται για την ογκομέτρηση 100,00 mL 0,124 M HCl μέχρι το ισοδύναμο σημείο; (A) 35,2 mL (B) 40,8 mL (C) 43,7 mL (D) 229 mL 7. Ποιο είναι το pH στο ισοδύναμο σημείο κατά την ογκομέτρηση 0,020 M NH3(aq) με 0,020 M HBr(aq); Για την αμμωνία , Kb = 1,8 x 10―5.

(A) 5,5 (B) 5,6 (C) 7,0 (D) 8,5 8. Ένα διάλυμα ασθενούς μονοπρωτικού οξέος υπόκειται σε ογκομέτρηση με μια ισχυρή βάση 0,10 Μ και λαμβάνεται η καμπύλη ογκομέτρησης. Ποια πληροφορία δεν μπορεί να εξαχθεί μόνο από την καμπύλη ογκομέτρησης; (A) η pKa του οξέος (B) η Mοριακή μάζα του οξέος

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 62

(C) τα millimoles του οξέος στο διάλυμα συστήματος

(D) η καλύτερη ρυθμιστική περιοχή το

9. Yπολογίστε τις ανάλογες τιμές pH και σχεδιάσατε την καμπύλη ογκομέτρησης 500 ml 0,1 M ασθενούς οξέος ΗΑ με 0,1 Μ ΝaΟΗ. Κa=10-5 (pka=5,0).

10. Πόσα ml 0,1 M NaOH απαιτούνται για την πλήρη εξουδετέρωση 300 ml 0,4 M CH3CH2COOH;Δίνεται: pKa : 4,87

Πολυπρωτικά συστήματα

Το pH ενός διπρωτικού οξέος

[H ]

CH2 A K a1

pKa1 -logCH2 A

pH

2

pH

Επικρατούσες μορφές

pH < pK1

H2A

pK1 < pH < pK2

HA-

pH > pK2

A2-

Το pH της ενδιάμεσης μορφής ενός διπρωτικού οξέος

pH

1 2

(pK1 pK2 )

είναι πλησίον του ημιαθροίσματος των pK1 και pK2 Ρυθμιστικά διπρωτικών οξέων pH

pK1 log

[HA ] [H 2 A]

pH

pK 2

log

[A 2 ] [HA ]

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 63

1. Ποιο είναι το pH ενός διαλύματος 0,1 Μ Η3ΡΟ4; Ποιο είναι το pH ενός διαλύματος 0,1 Μ Na3PO4; Δίδονται: pka1=2.15 pka2=7.20 pka3=12.15 2. Εάν αναμιχθούν ίσοι όγκοι διαλυμάτων 0,05Μ NaH2PO4 και 0,05Μ Η3ΡΟ4, το προκύπτον διάλυμα έχει: Α. pH=2 και μικρή ρυθμιστική ικανότητα Β. pH=2 και μεγάλη ρυθμιστική ικανότητα Γ. pH=6,8 και μικρή ρυθμιστική ικανότητα Δ. pH=6,8 και μεγάλη ρυθμιστική ικανότητα Ε. pH=12 και μεγάλη ρυθμιστική ικανότητα Επιλέξτε την σώστη απάντηση και δικαιολογήστε. Δίδονται οι pKa του φωσφορικού οξέος: pKa1=2, pKa2=6,8 και pKa3=12 3. Ποιο είναι το pH ενός διαλύματος 0,10 Μ α. H3PO4, β. KH2PO4, γ. K2HPO4, δ. K3PO4. ε. οξικού νατρίου, στ. χλωριούχου αμμωνίου, Δίδονται H3PO4: pka1 2,12, pka2 7,21 pka3 12,32 Οξικό οξύ pka 4,76 NH3 Kb 1,8X10-5 4. Ποιο είναι το pH ενός διαλύματος που περιέχει 0,1Μ Na2CO3 και 0,09 Μ NaHCO3 (pka1= 3,80 pka2=10,25).

Aπάντηση:pH=10,30 5. Υπολογίστε την συγκέντρωση των H3O+ και των S2- ενός διαλύματος H2S 0,100M. Δίνεται Ka1= 1,0x10-7, Ka2=1,0x10 -14 6. Πόσα milliliters 0,202 M NaOH θα πρέπει να προστεθούν σε 25,0 mL 0,0233 M σαλυκιλικού οξέος (2-hydroxybenzoic acid) για να φέρουν το pH στο 3,50;

pKa1

2.972

pK a 2

13.7

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 64

7. Ποιο είναι το pH ενός διαλύματος που προκύπτει με την ανάμιξη 800 ml 0,1 M NaOH με 100 ml 0,15 M H3PO4 (οι pΚa είναι 2,12, 7,21 και 12,32).

Aπάντηση pH 12,….?

8. Υποδείξατε (θεωρητικά) τρόπους παρασκευής ρυθμιστικού διαλύματος φωσφορικών pH 7,5. Δίδονται οι pka του φωσφορικού οξέος: pka1=2,12, pka2=7,21, pka3=12,32 9. Πόσα grams Na2CO3 (FM 105,99) θα πρέπει να αναμιχθούν με 5,00 g NaHCO3 (FM 84,01) για την παραγωγή 100 mL ρυθμιστικού με pH 10,00? pK a1 6.351 pK a 2 10.329 Πεπτίδια-Πρωτεΐνες Προσδιορισμός του pH για όξινη Μορφή (H2L+)

K1

K2

Υποθέστε ότι H2L+ συμπεριφέρεται σαν ένα μονοπρωτικό οξύ 1. Ποιο το pH 0,050 M υδροχλωρικής λευκίνης, ποιες οι συγκεντρώσεις των μορφών της λευκίνης 2. Ποιο το 0,050 M άλατος με νάτριο της λευκίνης , ποιες οι συγκεντρώσεις των μορφών της λευκίνης Προσδιορισμός του pH για ενδιάμεση μορφή (HL) Iσοîοντικό pH–είναι το pH που λαμβάνεται όταν το καθαρό, ουδέτερο αμινοξύ HA διαλύεται στο νερό [H ]

K1K 2 F K1K w K1 F

Ισοηλεκτρικό σημείο το pH στο οποίο το μέσο φορτίο του αμινοξέος είναι μηδέν 0

pH

1 2

(pK1 pK2 )

1. Προσδιορίστε το ισοηλεκτρικό και ισοιοντικό pH για 0.10 M αλανίνης. Διδεται pk1 (-COOH)=2,34 pk2 (NH3+)=9,87 2. Υπολογίστε το pI της μεθειονίνης. pKaC = 2,1 και pKaN = 9,3.

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 65

3. Προβλέψατε πως μπορεί να επηρεασθεί το pI της γλυκίνης εάν το α άτομο άνθρακα έχει υδροξύλιο.

4. Ποιο είναι το φορτίο των πρωτεϊνών σε ακραίες τιμές pH, δηλαδή σε pH=2 και pH=9; (ερμηνεύσατε). Ποια είναι η διαλυτότητα των πρωτεϊνών σε αυτές τις ακραίες τιμές pH; Ερμηνεύσατε την απάντησή σας.

5.Το αμινοξύ γλυκίνη βρίσκεται κυρίως υπό τη μορφή +NH3CH2COO-.Γράψτε τους τύπους: α)της συζυγούς βάσεως, β)του συζυγούς οξέος και γ)υπολογίστε το ισοηλεκτρικό σημείο. Δίδεται: pka1 = 2,34 και pka2 = 9,6 6. Υπολογίστε τα διάφορα pH για την κάθε επικρατέστερη μορφή (0,1Μ) των κάτωθι αμινοξέων Α γλυκίνη. Δίδεται για την γλυκίνη pka1=2,34, pka2=9,6. Β. ασπαρτικό οξύ Δίδονται pka1 (α-COOH):2,1 pka2(β-COOH):3,86 pka3(α-ΝΗ3+):9,82 7. Yπολογίστε το μέσο καθαρό φορτίο ενός διαλύματος ασπαραγίνης pH 3,0

Βρίσκουμε τις επικρατέστερες μορφές του αμινοξέος στο αναφερόμενο pH :

Το pH 3,0 είναι μεταξύ της pKaC, και του pI, που σημαίνει ότι οι επικρατέστερες μορφές είναι η μονοθετική (+1) και η ισοηλεκτρική μορφή (0). Στη συνέχεια υπολογίζουμε την αναλογία των συγκεντρώσεων των δύο μορφών: pH = pKaC + log([base]/[acid]) 3,0 = 2,1 + log([base]/[acid]) 0,9 = log([base]/[acid]) 100.9 = [base]/[acid] 7,94 = [base]/[acid] Η ισοηλεκτρική μορφή είναι η συζυγής βάση και η μονοθετική μορφή είναι το συζυγές οξύ. Επομένως ο λόγος είναι 7,94:1. Αρα 7,94 από τα 8,94 μόρια (89%) είναι τα ισοηλεκτρικά και 1 από τα 8,94 (11%) είναι μονοθετικό. qnet = (0,89)(0) + (0,11)(+1) = +0,11 8. Ποιο είναι το pI ενός πενταπεπτιδίου που αποτελείται από κατάλοιπα ασπαρτικού, λυσίνης, βαλίνης, αργινίνης και ιστιδίνης;

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 66

Απάντηση: 10.2 Όπως και με το pI για ένα μόνον αμινοξύ, το pI είναι ο μέσος όρος των εκατέρωθεν pKa της ισοηλεκτρικής μορφής. Επομένως πρίν βρούμε το pI,πρέπει να βρούμε την ισοηλεκτρική μορφή του πενταπεπτιδίου και τις αντίστοιχες pKa εκατέρωθεν. Το πενταπεπτίδιο δεικνύεται με όλες του τις τιμές pka, αριθμημένες από την χαμηλότερη στην υψηλότερη:

Eδώ είναι η πλήρης ογκομέτρηση του πενταπεπτιδίου με το συνολικό φορτίου της κάθε μορφής:

A: φορτίο = +4

pKa1 = 1.8

B: φορτίο = +3

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 67

pKa2 = 3.9

C: φορτίο = +2

pKa3 = 6.0

D: φορτίο = +1

pKa4 = 9.9

E: φορτίο = 0

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 68

pKa5 = 10.5

F: φορτίο = -1

pKa6 = 12.5

G: φορτίο = -2 Βλέπουμε ότι η μορφή E είναι η ισοηλεκτρική μορφή. Οι δύο εκατέρωθεν pKa αυτής είναι pKa4, (9,9) και pKa5 (10,5). Αρα pI: pI = 1/2(pKa4 + pKa5) pI = 1/2(9,9 + 10,5) pI = 10,2

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 69

Ογκομέτρηση Αμινοξέων

Καμπύλη ογκομέτρησης λυσίνης

pK1 -COOH = 2,2 pI = (pK2+ pK3)/2

pK2 –NH3+ = 9,0 pK3 ομάδα -R = 10,5 pI = (9+10,5)/2 pI = 9,75

1. Yπολογίστε τον όγκο 0,1 Μ ΝaΟΗ που απαιτείται για την πλήρη εξουδετέρωση α. 400 ml 0,2 Μ αλανίνης(+1), β. 200ml 0.10 M ισοηλεκτρικής αλανίνης, γ. 600 ml 0,1 M ισοηλεκτρικής μορφής του γλουταμικού . Δίδονται:

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 70

αλανίνη α-COOH pka1=2,35, α-ΝΗ3+ pka2=9,69 γλουταμικό οξύ α-COOH pka1=2,19, γ-COOH pka2=4,25, α-ΝΗ3+ pka3=9,67 Οδηγίες Η εξουδετέρωση δεν διαφέρει από αυτήν για διπρωτικό και τριπρωτικό οξύ. Προσοχή στην επιλογή των ομάδων ιονισμού (1η, 2η , 3η) κατά σειρά προτεραιότητος λόγω ισχύος των ομάδων. Η εξουδετέρωση γίνεται σταδιακά και φαίνεται αφού αναγραφούν πρώτα οι ισορροπίες ιονισμού των ομάδων… Απάντηση α. 1600 ml β. 200 ml γ. 1200 ml 2. Yπολογίστε τον όγκο 0,2 Μ ΗCl που απαιτείται για την πλήρη εξουδετέρωση α. 200 ml 0,25 Μ ισοηλεκτρικής αλανίνης, β. 500 ml 0,25 Μ ισοηλεκτρικής λυσίνης και γ. 200 ml 0,20 M λυσίνης (-).. Δίδονται: αλανίνη α-COOH pka1=2,35, α-ΝΗ3+ pka2=9,69 λυσίνη α-COOH pka1=2,18, α-ΝΗ3+ pka2=8,95, ε-ΝΗ3+ pka3=10,53 Οδηγίες Προσοχή στην εξουδετέρωση των συζυγών βάσεων από το HCl. Yπολογισμός των αντίστοιχων pkb και καθορισμός της προτεραιότητος στην εξουδετέρωση. Οσο ισχυρότερο το οξύ τόσο ασθενέστερη η συζυγής του βάση. Η εξουδετέρωση γίνεται σταδιακά και φαίνεται αφού αναγραφούν πρώτα οι ισορροπίες ιονισμού των ομάδων ( ιονισμός των συζυγών βάσεων, αντίθετη κατεύθυνση…). Οι χημικοί τύποι των αμινοξέων που δεν έχουν δοθεί να αναζητηθούν από το βιβλίο του Lehninger Απάντηση α. 250 ml β. 1250 ml γ. 600 ml 3. Yπολογίστε το pH ενός διαλύματος που λαμβάνεται από την ανάμιξη 50 ml 0,10 M ΝαOH και 350 ml 0,02 M ισοηλεκτρικής γλυκίνης. Δίδονται Γλυκίνη α-COOH pka1=2,34, α-ΝΗ3+ pka2=9,60 Οδηγίες Για την διευκόλυνσή σας γράψτε τις διαδοχικές ισορροπίες για να κατανοήσετε τις διάφορες μορφές γλυκίνης. Το ΝαΟΗ εξουδετερώνει (εν μέρει, πλήρως?) συγκεκριμένη ομάδα της ισοηλεκτρικής μορφής, ποια? . Ποια ή ποιες μορφές προκύπτουν από την εξουδετέρωση θα φανεί με τον υπολογισμό των moles για το ΝaΟΗ και την ισοηλεκτρική γλυκίνη (πλήρης ή μερική εξουδετέρωση). Στην συνέχεια υπολογίζεται το pH με τα νέα δεδομένα μετά την εξουδετέρωση. Στην περίπτωση που προκύπτει ρυθμιστικό (δύο μορφές γλυκίνης) προσοχή στην επιλογή της pKa στην εξίσωση Henderson (φαίνεται από την ισορροπία των δύο μορφών)…. Απάντηση pH=10,0 4. Περιγράψτε την παρασκευή 1 λίτρου ρυθμιστικού διαλύματος ιστιδίνης όλικής συγκεντρώσεως 0,15 Μ, pH 6,2, χρησιμοποιώντας στερεό ένυδρο χλωριούχο άλας της ιστιδίνης { μορφή της ιστιδίνης(+1)} (ΜW=209,6, το ενσωματωμένο νερό δεν επηρεάζει τους υπολογισμούς που θα ακολουθήσουν) και 1Μ NaΟΗ. Δίδονται Ιστιδίνη α-COOH pka1=1,82, ΝΗ+-ιμιδαζολίου pka2=6,0, α-ΝΗ3+ pka3=9,17 Απάντηση

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 71

Διαλύουμε 31,44 g (0,15 moles) ένυδρο χλωριούχο άλας της ιστιδίνης (μορφή +1) σε λίγο νερό. Προσθέτουμε 92 ml 1 M NaOH. Aραιώνουμε μέχρι το 1 λίτρο. Το τελικό διάλυμα περιέχει 0,092 Μ (μορφή ισοηλεκτρική) και 0,058 Μ (μορφή+1) Μελετήστε προσεκτικά την εικόνα που ακολουθεί ποιοτικά για να δείτε σε ποιο σημείο αναφέρεται το πρόβλημα που δόθηκε.

5. Α. Διδεται διαλυμα 0,1Μ γλυκινης ποιες τιμες pH αναλογουν σε ενα

αποτελεσματικο ρυθμιστικο διαλυμα γλυκινης δινονται pka 2,34 και 9,6 Β. Σε ένα 0.1 M διάλυμα pH 9,0, πόσο είναι το ποσοστό (%) της μορφής που έχει την αμινομάδα ως-ΝΗ3+; Απάντηση pH=pka+logA/HA 9,0=9,6+logA/HA ->logA/HA=-0,6 -> A/HA=0,25 HA+A=0,1 -> HA+0,25HA=0,1 -> 1,25HA=0,1-> HA=0,08 M που σημαίνει 80%. Ποιες είναι οι μορφές ΗΑ, Α της γλυκίνης; Γ. Δίδεται 0,1 Μ διαλύματος γλυκίνης. Πόσα ml 5M KOH απαιτούνται για να μεταβάλλουν το pH από 9 σε 10 για 1 λίτρο διαλύματος 0,1Μ γλυκίνης; Απάντηση pH=pka+logA/HA 10,0=9,6+logA/HA logA/HA=0,4 A/HA=2,5 HA+2,5ΗΑ=0,1 3,5HA=0,1 HA=0,029moles/lit.

Aπό pH 9 σε pH 10, σημαίνει ότι το ΗΑ μειώνεται λόγω της προσθήκης ΟΗ- με τα οποία αντιδρά. Επομένως από 0,08 Μ (βλέπε προηγούμενη άσκηση) μειώνεται στα 0,029Μ, άρα η μεταβολή είναι 0,051 moles.

Eπομένως 0,051 moles=YmlX5 moles/1000ml, 51=5Y Y=51/5=10,2 ml KOH

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 72

6. Αναγράψατε τις διάφορες μορφές του ασπαρτικού οξέος σε υδατικό διάλυμα και τις αντίστοιχες ισορροπίες. Δίδονται pka1 (α-COOH):2,1 pka2(β-COOH):3,86 pka3(αΝΗ3+):9,82 Να ερμηνευθεί η καμπύλη ογκομέτρησης και να υπολογισθούν οι αντίστοιχες pkb1, pkb2, pkb3 7. Περιγράψτε την παρασκευή ενός ρυθμιστικού διαλύματος γλυκίνης ολικής συγκέντρωσης 0,1Μ, έχοντας στην διάθεσή σας διαλύματα 0,1Μ [Cl- +NH3-CH2-COOH] και 0,1Μ [+NH3CH2-COO-], που είναι δύο μορφές της γλυκίνης και διατίθενται στο εμπόριο. Ποιοι όγκοι από τα δύο αυτά διαλύματα θα πρέπει να αναμιχθούν ώστε να παρασκευασθεί 1 λίτρο ρυθμιστικού διαλύματος γλυκίνης συγκεντρώσεως 0,1Μ και pΗ=3,2; Δίδεται: pKa1 COOH/COO- : 2,34, pKa2 -+NH3/NH2 : 9,6

8. Πόσα milliters 1,00 M KOH θα πρέπει να προστεθούν σε 100 mL διαλύματος που περιέχει 10,0 g υδροχλωρική ιστιδίνη (His.HCl FM 191,62) για να πάρουμε ένα pH 9,30; Δίνονται pka 1,6 και 9,28 Το ρυθμιστικό διάλυμα H2CO3 / HCO3- στο αίμα

k CO2(αέριο)

Kισορ CΟ2+H2Ο

ka1 H2CO3

ka2 +

H +HCO3

-

H++CO32-

 CO2 από τον μεταβολισμό (πτητικό)  H2O πάντα διαθέσιμο  H2CO3 ασταθές ενδιάμεσο

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 73

 HCO3- κύριο συστατικό του αίματος 

pH=6,1+log[HCO3-]/[CO2]

Η απομάκρυνση του CO2 από το αίμα βοηθά στην αύξηση του pH. Η απομάκρυνση του HCO3- από το αίμα βοηθά στην μείωση του pH.

 Οι ιστοί απελευθερώνουν CO2 στο αίμα, όπου αυτό μετατρέπεται σε HCO3 Με αυτή την μορφή, μεταφέρεται στους πνεύμονες όπου μετατρέπεται πίσω σε αέριο CO2 για εκπνοή.  Το pH εξαρτάται από τις [H2CO3] και [HCO3- ], και η [H2CO3] εξαρτάται από το CO2 που είναι διαλελυμένο στο αίμα.

1. Το ανθρακικό οξύ (διοξείδιο του ανθρακα διαλυμένο στο νερό) είναι ένα διπρωτικό οξύ το οποίο διίσταται ως εξής: H2CO3 + H2O

HCO3― + H3O+ Ka1 = 4,2 x 10―7

HCO3― + H2O CO32― + H3O+ Ka2 = 4,8 x 10―11 Ποια είναι η συγκέντρωση των ανθρακικών σε ένα κορεσμένο διάλυμα H2CO3 0,037 M; (A) 5,2 x 10―19 M (B) 4,8 x 10―11 M (C) 7,6 x 10―8 M (D) 4,2 x 10―7 M 2. To πλάσμα του αίματος περιέχει συνολική συγκέντρωση [CO2]+[HCO3-]=2,5x10-2 Μ. α.Ποιος είναι ο λόγος [HCO3-]/[CO2] και ποια είναι η συγκέντρωση του κάθε συστατικού του ρυθμιστικού σε pH 7,4? β. Ποιο θα ήταν το pH εάν προστεθούν 10-3 Μ Η+ και η αυξανόμενη συγκέντρωση [CΟ2] δεν δύναται να αποβληθεί; γ. Ποιο θα ήταν το pH εάν προστεθούν 10-3 Μ Η+ και η αυξανόμενη συγκέντρωση [CΟ2] αποβάλλεται (με αποτέλεσμα να παραμένει σταθερή η αρχική συγκέντρωση); Να χρησιμοποιηθεί η εξίσωση Ηenderson pH=6,1+log[HCO3-]/[CO2] Η++HCO3-

H2O+CO2

3. To πλάσμα του αίματος σε pH 7,4 περιέχει 2,4x10-2 Μ [HCO3-] και 1,2x10-3 Μ [CO2]. Υπολογίστε το pH μετά την προσθήκη 2 x10-3 Μ Η+. Υποθέστε ότι η συγκέντρωση του διαλελυμένου CO2 παραμένει σταθερή στα 1,2x10-3 Μ με την απελευθέρωση της περίσσειας του CO2.

Aπάντηση pH=7.36 4. Το ρυθμιστικό σύστημα των διττανθρακικών μπορεί να αποκριθεί γρήγορα σε ήπια μεταβολική οξέωση (pH 7,15 - 7,35) με: - Εκπνέοντας CO2 μέσω των πνευμόνων - Κατακρατώντας HCO3- στους νεφρούς - Εκκρίνοντας H+ στους νεφρούς - Την απευθείας ρυθμιστική δράση του κεντρικού ενδιάμεσου H2CO3 - Κατακρατώντας CO2 στους πνεύμονες Επιλέξατε την ορθή απάντηση και αιτιολογήστε.

5. Μια επιπρόσθετη ταχεία απόκριση στην μεταβολική οξέωση με pH κάτω από 7,14, είναι: A. Κατακράτηση OH- στους νεφρούς.

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 74

B. Κατακράτηση HCO3- στους νεφρούς.

C. Έκκριση H+ στους νεφρούς.

D. Άμεση ρυθμιστική δράση του κεντρικού ενδιάμεσου H2CO3.

E. Κατακράτηση CO2 στους πνεύμονες.

6. Το pH του αίματος ελέγχεται από το ρυθμιστικό σύστημα των διττανθρακικών σύμφωνα με την ισορροπία: CO2(g) CO2(aq) + H2O(l) H2CO3(aq) H+(aq) + HCO3(aq) Βασιζόμενοι στη δοθείσα ισορροπία και στη γνώση ότι το CO2 απελευθερώνεται στους ιστούς και απομακρύνεται από το αίμα στους πνεύμονες, προβλέψατε ποια περιοχή του σώματος έχει το υψηλότερο pH: α) ιστούς β) πνεύμονες Στους ιστούς, τα κύτταρα απελευθερώνουν CO2 ως προιόν αποδόμησης και μετατρέπεται σε διττανθρακικά με μετατόπιση της ισορροπίας προς τα δεξιά. Αυτή η μετάθεση παράγει περίσσεια H+ ιόντων στους ιστούς Στους πνεύμονες τα διττανθρακικά μετατρέπονται σε διοξείδιο του άνθρακα που εκπνέεται και η ισορροπία μετατίθεται στα αριστερά με την κατανάλωση H+ ιόντων Εφόσν τα H+ ιόντα παράγονται στους ιστούς και καταναλώνονται στους πνεύμονες, οι πνεύμονες είναι το μέρος με το υψηλότερο pH. Εσωτερική ενέργεια (Ε) (Internal energy, U) Άθροισμα κινητικής και δυναμικής ενέργειας σωματιδίων πουαπαρτίζουν ένα σύστημα Μετρήσιμο μέγεθος: ΔΕ = Ετελ -Εαρχ ή Επροϊόντων – Εαντιδρώντων Προσφορά θερμότητας στο σύστημα (ενδόθερμη) → q>0 Αποβολή θερμότητας από το σύστημα (εξώθερμη) → q<0 Παραγωγή έργου πίεσης-όγκου P σταθερή (ΔP = 0) τότε w = F ∙ Δh = P ∙ A ∙Δh = P ∙ ΔV Αποβολή ενέργειας από το σύστημα (π.χ. εκτόνωση, ΔV +) → w<0 Προσφορά ενέργειας στο σύστημα (π.χ. συμπίεση, ΔV -) → w>0 Πρώτος Νόμος Θερμοδυναμικής Σε απομονωμένο σύστημα: ΔΕ = 0 Σε κλειστό σύστημα: ΔΕσυστ = q + w (ωστόσο ΔΕσυστ+ ΔΕπεριβ= 0) Θερμιδόμετρο τύπου οβίδας q = (m ∙ cs +C) ∙ ΔΤ

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 75

Ενθαλπία: Η = Ε + PV (εν-θάλπειν) ΔΗ= ΔΕ + Δ (Ρ, V) P σταθερό, ΔP = 0, τότε: ΔΗ =ΔΕ + P ∙ ΔV ΔΕ = ΔΗ όταν V σταθερό Δεν υπάρχει διαφορά μεταξύ ΔΕ και ΔΗ όταν η αντίδραση δεν περιέχει αέρια! Εύρεση ΔΕ σε αντίδραση αερίων ΔE = ΔΗ – R ∙ T ∙ Δn 1. Δίδεται η αντίδραση: 2CΟ(g) + O2(g) → 2CO2(g) 25° C, ΔΗ = -566 kJ ΔΕ = ; A. -568,48

B. -566

C. -563,52

D. +566

2. 1,8 g H2O απαιτούν θερμότητα 4,1 kJ για να εξατμισθούν (100°C) υπόσταθερή πίεση 1 atm. Η2Ο(l) → H2O(g) ΔΗ = ? και ΔΕ = ; 3. Όταν καίγεται καύσιμο σε ένα κύλινδρο εξοπλισμένο με ένα έμβολο ο όγκος διαστέλλεται από 0,255 σε 1,45 L με εξωτερική πίεση 1,02 atm. Επιπλέον εκπέμπονται 875 J θερμότητας. Βρείτε την ΔΕ. Δίνεται: 1 L.atm = 101,3 Joule.

4. Ποσό θερμότητας απορροφήθηκε από ένα χάλκινο νόμισμα μάζας 3,10 g το οποίο βρήκαμε στο χιόνι (-8οC) και το ζεσταίνεται στο χέρι σας. (CsCu= 0,385 J/g.oC) 5. Υπολογίστε την ΔΕαντ (ανά mole) όταν 1,010 g ζάχαρης (Μr = 342,3) καίγονται σε αδιαβατικό θερμιδόμετρο και ανεβάζουν τη θερμοκρασία από24,92οC σε 28,33οC. Δίνεται: Cθερμιδομέτρου = 4,90 kJ/oC. Νόμος του Hess «Όταν μια χημική αντίδραση μπορεί να γραφεί ως άθροισμα δύο ή περισσοτέρων αντιδράσεων, τότε η μεταβολή της ενθαλπίας της συνολικής αντίδρασης ισούται με το άθροισμα των μεταβολών ενθαλπίας των επιμέρους αντιδράσεων» ΔH°αντ = Σ npΔH°σχημ(προϊόντα) - ΣnrΔH°σχημ(αντιδρώντα) 1. 2C(s) + H2(g) C2H2(g) ΔΗ = ; i. C(s) + O2(g) CO2(g) ΔΗ = -400 kJ ii. H2(g) + 1/2O2(g) H2O(l) ΔΗ = -300 kJ iii. 2C2H2(g) + 5O2(g) 4CO2(g) + 2H2O(l) ΔΗ = -2500 kJ A. -3300 B. +1800 Γ. +150 Δ. +300 Εντροπία ΔS = Sτελ- Sαρχ Αύξηση αταξίας συστήματος → αύξηση εντροπίας και ελάττωση πληροφορίας

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 76

Δεύτερος Νόμος Θερμοδυναμικής: «Η ολική εντροπία του σύμπαντος [συστήματος και περιβάλλοντος] αυξάνεται πάντοτε σε μια αυθόρμητη διαδικασία (ΔSολική>0)» ΔSολική≥ 0, διαδικασία αυθόρμητη επιτρεπτή ΔSολική= 0, διαδικασία αντιστρεπτή (επιτρεπτή) ΔSολική<0, διαδικασία αδύνατη ΔSπεριβ= -Qσυστ/T= - ΔΗσυστ/Τ Τρίτος Νόμος Θερμοδυναμικής: «Στο απόλυτο μηδέν, επικρατεί πλήρης τάξη και η εντροπία μιας απόλυτα καθαρής ουσίας είναι μηδέν» S0 σε πρότυπες καταστάσεις(25°C, 1 atm) [S0 στοιχείων δεν είναι 0] Εξαρτάται από:-φάση

-ΜΒ

-αλλοτροπική μορφή

-διαλυμένη μορφή

ΔS0 = ΣnpS0προϊόντων – ΣnrS0αντιδρώντων 1. Η αντίδραση: C3H8(g) + 5O2(g) 3CO2(g) + 4H2O(g) έχει ΔΗ = -2044 kJ. Υπολογίστε τη ΔSπεριβ στους 25οC. Η αντίδραση είναι αυθόρμητη?

2. Μία αντίδραση έχει ΔΗαντ = -107 kJ και ΔSαντ = 285 J.K-1. Σε ποια θερμοκρασία ΔSαντ = ΔSπεριβ; 3. 4NH3(g) + 5O2(g) Δίνονται: Ουσία NH3(g) O2(g) NO(g) H2O(g)

4NO(g) + 6H2O(g) S 192,8 205,2 210,8 188,8

ΔSαντ = ;

Ελεύθερη ενέργεια Gibbs ελεύθερη «χρήσιμη» ενέργεια για το σύστημα ΔG = ΔΗ - Τ∙ΔS ΔGσυστ < 0 Η αντίδραση είναι αυθόρμητη (εξεργονική) ΔGσυστ > 0 Η αντίδραση είναι μη-αυθόρμητη (ενδεργονική) (αυθόρμητη είναι η αντίθετη) ΔGσυστ = 0 Η αντίδραση είναι σε ισορροπία (αντιστρεπτή) Πρότυπη Ελεύθερη ενέργεια σχηματισμού ΔG0σχημ P = 1 atm, C = 1 M, T = 298K

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 77

ΔG0σχημ = ΔΗ0σχημ. – Τ∙ΔS0 Γενικά, οι τιμές των ΔG0σχημ και ΔΗ0σχημ δεν διαφέρουν πάρα πολύ. Ο παράγοντας ΔS είναι σχετικά μικρός ΔG0σχημ στοιχείων = 0 ΔG0σχημ μιας ένωσης >0: θερμοδυναμικά ασταθής ΔG0αντ = ΣnpΔG0σχημ. προϊόντων – ΣnrΔG0σχημ. αντιδρώντων 1. Δώστε τον ορισμό της ελεύθερης ενέργειας.Τι εκφράζει η μεταβολή της Ελεύθερης ενέργειας μιας αντίδρασης; 2. Με ποιον τρόπο ο οργανισμός μπορεί να πραγματοποιήσει αντιδράσεις προς τη διεύθυνση όπου το ΔG0 είναι θετικό; 3. Η διαδικασία της διάλυσης του στερεού νιτρικού αμμωνίου στο νερό χαρακτηρίζεται ως ενδόθερμη διαδικασία. Ποια πρόταση είναι η ορθή; (A) Η διαλυτότητα του νιτρικού αμμωνίου αυξάνεται σε υψηλότερες θερμοκρασίες.

(B) Η διαλυτότητα του νιτρικού αμμωνίου μειώνεται σε υψηλότερες θερμοκρασίες. (Γ) Η διαλυτότητα του νιτρικού αμμωνίου δεν επηρεάζεται από την θερμοκρασία. (Δ) Δεν μπορεί να προβλεφθεί η συμπεριφορά της διαλυτότητος από τα δεδομένα του θέματος.

4. Εάν η μεταβολή της εντροπίας μιας αντίδρασης είναι αρνητική ποιο θερμοδυναμικό μέγεθος θα σας καθορίσει με βεβαιότητα ότι η αντίδραση θα είναι ενδεργονική (ΔG>0); 5. Είναι συμβατές οι παρακάτω ιδιότητες; α)Μια αντίδραση να είναι ενδόθερμη και αυθόρμητη υπό κανονικές συνθήκες. β)Μια αντίδραση να προκαλεί ελάττωση της εντροπίας του συστήματος και να είναι αυθόρμητη. Δικαιολογείστε την απάντησή σας.

6. Σε ποιες περιπτώσεις αυξάνεται η εντροπία ενός συστήματος; (2 σωστές απαντήσεις) Α. Μείωση θερμοκρασίας. Β. Διάλυση στερεού σε υγρό. Γ. Πήξη. Δ. Εξάτμιση υγρού.

7. Ποια σχέση συνδέει την ελεύθερη ενέργεια ΔGo με την εντροπία του συστήματος ΔSo; Πότε μια αντίδραση γίνεται αυθόρμητη; 8. Η αντίδραση: CCl4(g) C(s γραφ) + 2Cl2(g) έχει ΔΗo = +95,7 kJ και ΔSo = +142,2 J.K-1. Ποιο o ο το ΔG στους 25 C; Σε ποια θερμοκρασία είναι αυθόρμητη; 9. Η αντίδραση: SO2(g) +1/2O2(g) SO3(g), έχει ΔΗoαντ = -98,9 J και ΔSoαντ = -94 J.K-1. Ποιο o ο το ΔG της αντίδρασης στους 25 C; Η αντίδραση είναι αυθόρμητη.Η αντίδραση είναι λιγότερο ή περισσότερο αυθόρμητη στους 125οC; Στους 10 οC; 10. Ποιο το ΔGo της αντίδρασης: 3C(s) + 4H2(g)

C3H8(g) αν:

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 78

i. C(s) + O2(g) CO2(g) ii. 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) iii. C3H8(g) + 5O2(g) 3CO2(g) + 4H2O(l)

ΔGoαντ = -394,4 kJ ΔGoαντ = -457,1 kJ ΔGoαντ = -2074 kJ

Χημική Ισορροπία Kp = Kc ∙ (R ∙T)Δn όπου Δn = [γ+δ]-[α+β] Οι συγκεντρώσεις στερεών ή καθαρών υγρών παραλείπονται στην έκφραση της χημικής ισορροπίας. Σχέση ΔG και συγκεντρώσεων ΔG = ΔG0 + R∙T∙ln Q = ΔG0 + 2,3∙R∙T∙log Q όπου Q (quotient) = [Γ]γ∙ [Δ]δ / [Α]α ∙[Β]β Σε πρότυπες καταστάσεις Q = 1

ln1 = 0

ΔG = ΔG0 + R∙T∙0

ΔG = ΔG0

1. Εάν γνωρίζω μόνο το ΔΗ και τις συγκεντρώσεις μιας αντίδρασης, μπορώ να υπολογίσω την αυθόρμητη διεύθυνση της αντίδρασης; 2. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές ή λάθος και γιατί; - Το ΔG0 μεταβάλλεται με μεταβολή των συγκεντρώσεων.

- Μια αντίδραση δεν πραγματοποιείται αν το ΔS της αντίδρασης ενός συστήματος είναι αρνητικό.

- Το ΔG μιας αντίδρασης είναι ανεξάρτητο από τη μεταβολή των συγκεντρώσεων.

- Κάθε αυθόρμητη αντίδραση συνεπάγεται αρνητική μεταβολή της ενθαλπίας.

- Eάν το ΔG μιας αντίδρασης έχει αρνητικό πρόσημο συνεπάγεται ότι η αντίδραση θα είναι πάντα αυθόρμητη ανεξαρτήτως συγκεντρώσεων. Σχέση ΔG και σταθεράς ισορροπίας Σε κατάσταση ισορροπίας, ΔG = 0 και Q = Kc ΔG = ΔG0 + R∙T∙ln Q 0 = ΔG0 + R∙T∙ln Kc ΔG0 = -R∙T∙lnKc = -2,3 ∙R∙T∙logKc Kc = 10- ΔG0/2,3∙R∙T 1. Η αντίδραση: Ν2(g) + 3Η2(g) 2ΝΗ3(g), έχει ΔΗoαντ = -92,38 kJ και ΔSoαντ = -198,2 J.K-1. o Ποιο το ΔG και η kc της αντίδρασης στους 427οC; 2. Να βρεθούν το ΔGo και η kc της αντίδρασης: ATP + 3PG ADP + 1,3 BPG o o Δίνονται: ΔG υδρόλυσης 1,3 ΒPG = -12 kcal/ mole, ΔG υδρόλυσης 1,3 ATP = -7,7 kcal/ mole, T = 25oC, pH = 7, R = 2 cal.mole-1.K-1, lnα = 2,3logα.

3. Ποιες από τις παρακάτω εκφράσεις είναι ακριβείς και ποιες όχι (Επεξήγηση απαραίτητη); α) Η Εντροπία καθορίζει την μη αντιστρεπτότητα μιας αντίδρασης. β) Εάν το ΔG0 μιας αντίδρασης έχει αρνητική τιμή η αντίδραση είναι αυθόρμητη. γ) Εάν το ΔΗ μιας αντίδρασης έχει αρνητική τιμή η αντίδραση είναι εξώθερμη.

4. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές η λάθος και γιατί; α. Αύξηση ενός από τα προιντα μιας αντίδρασης αυξάνει την απόδοση της αντίδρασης. Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 79

β. Εάν το ΔG μιας αντίδρασης έχει αρνητική τιμή , τότε η αντιδραση θα είναι πάντα αυθόρμητη κάτω από οποιεσδήποτε συνθήκες συγκεντρώσεων. γ. Όλες οι αντιδράσεις για να λάβουν χώρα μη αντιστρεπτά απαιτούν την αύξηση της ελεύθερης ενέργειας.

5. Ποιο ή ποια από τα παρακάτω μεγέθη καθορίζουν το αυθόρμητο μιας αντίδρασης: ΔS συστήματος, ΔΗ, συγκεντρώσεις αντιδρώντων και προϊόντων, ΔG0.

6. Σε τι συμπεράσματα μπορούμε να οδηγηθούμε γνωρίζοντας ότι η μεταβολή της ελεύθερης ενέργειας μιας χημικής αντιδράσεως είναι θετική,αρνητική ή μηδέν; 7. Για τις παρακάτω περιπτώσεις πιο θερμοδυναμικό μέγεθος θα μας καθορίσει ότι η αντίδραση είναι αυθόρμητη ή όχι; Όταν οι συγκεντρώσεις αντιδρώντων και προιόντων έχουν ενεργότητα ίση με την μονάδα υπό κανονικές συνθήκες (πίεση 1 Atm και θερμοκρασία 25οC) Όταν οι συγκεντρώσεις αντιδρώντων και προιόντων είναι τυχαίες υπό κανονικές συνθήκες.

8. Μια αντίδραση βρίσκεται σε εξέλιξη. Ποια δεδομένα αντίδρασης σας είναι απαραίτητα ώστε να υπολογίσετε προς ποια διεύθυνση οδεύει αυθόρμητα; Αρχή Le Chatelier Επίδραση συγκεντρώσεων Αύξηση αντιδρώντων προς τα δεξιά Ελάττωση αντιδρώντων προς τα αριστερά Αύξηση προϊόντων προς τα αριστερά Ελάττωση προϊόντων προς τα δεξιά Επίδραση πίεσης (εάν υπάρχει αλλαγή αριθμού αερίων) Αύξηση πίεσης προς τα λιγότερα mole αερίων Ελάττωση πίεσης προς τα περισσότερα mole αερίων Επίδραση θερμοκρασίας στη θέση χημικής ισορροπίας Αύξηση θερμοκρασίας προς την ενδόθερμη Ελάττωση θερμοκρασίας προς την εξώθερμη Επίδραση θερμοκρασίας στη σταθερά χημικής ισορροπίας Στις εξώθερμες, αύξηση θερμοκρασίας, ελάττωση της σταθεράς Στις ενδόθερμες, αύξηση θερμοκρασίας, αύξηση της σταθεράς Επίδραση καταλύτη: καμία στη θέση χημικής ισορροπίας Σχέση Kc με θερμοκρασία Εξίσωση Van’t Hoff ΔΗ0 - T∙ΔS0 = ΔG0 = - R∙T∙lnKc lnKc = - ΔΗ0/R∙T + ΔS0/R Σε δύο Τ1, Τ2 (P σταθερή): lnK1 = - ΔΗ0/R∙T1 + ΔS0/R lnK2 = - ΔΗ0/R∙T2 + ΔS0/R με αφαίρεση κατά μέλη: ln (K2/Κ1) = - ΔΗ0/R ∙(1/Τ2-1/Τ1) 1. Ενεργό ένζυμο

αποδιαταγμένο ένζυμο (pH=7)

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 80

(N, native, folded) (D, denatured, unfolded) Kc=Keq =[D] / [N] T (°C) 51 53 54.5 Keq 0,04 0,12 0,27 α) Εύρεση ΔΗ0 β) Εύρεση ΔG0 στους 54,5°C

56 0,68

58 1,9

59 5

61 21

: γ) Εύρεση ΔS στους 54,5°C

2. Δίδεται το ΔG0 μιας αντίδρασης οτι ισούται με 0,1kcal/mole.Να ευρεθεί η σταθερά χημικής ισορροπίας της αντίδρασης στους 250C. R=2cal/mole-1K-1, lna=2,3loga 3. Δίδεται η αντίδραση: NADH + H+ → NAD+ + Η2. Να υπολογισθεί η τιμή της Κ στους 25 0C καθώς επίσης και το ΔG όταν οι συγκεντρώσεις είναι [NADH]=1,5 x 10-2Μ, [H+] = 3,0 x 10-5M, [NAD+]= 4,6 x 10 -3 Και PH2 = 0,010 Atm.Προς ποια διεύθυνση η αντίδραση είναι αυθόρμητη; Δίδονται ΔG0 = 21,8 KJ και R = 8,314 J.K-1 .mol-1 4. Δίδεται η αντίδραση: Α+Β Γ+Δ. Το ΔG της αντίδρασης είναι 370,8 cal/mole, όταν τα προιόντα είναι δεκαπλάσια των αντιδρώντων.Υπό κανονικές συνθήκες προς ποια διεύθυνση είναι αυθόρμητη η αντίδραση; Δίνονται: R= 2 cal mol-1deg-1,θερμοκρασια=25oC, lna=2,3 log a.

5. Δίνονται οι αντιδράσεις : Φουμαρικό + NH4 + ασπαρτικό ΔG0 = - 36.7 kJmol -1 Φουμαρικό + H2O μηλικό ΔG0 = - 2.9 kJmol-1 α) Nα συμπεράνετε αν η παρακάτω αντίδραση είναι αυθόρμητη υπό κανονικές συνθήκες. Ασπαρτικό + Η2Ο μηλικό και NH4+ β) Να βρεθεί ΔG0 και η τιμή της K.Δίνονται: R = 8,314 Jk-1mol-1, lna = 2,3 log a, θερμοκρασία = 37oC 6. α)H σταθερά χημικής ισορροπίας της αντίδρασης:ΑΒ + Η+ HA + B+ ισούται με τη μονάδα.Αν η αντίδραση αυτή λάβει χώρα στον οργανισμό, ποια θα είναι η τιμή της σταθεράς χημικής ισορροπίας;Δίνονται: R = 8,31Jmol-1 , θ = 250C και ΔG0 = ΔG0΄ + 40kJ β)Σε ποια από τις δύο περιπτώσεις υπό τις αντίστοιχες κανονικές συνθήκες η αντίδραση θα απαιτεί ωφέλιμο έργο για να πραγματοποιηθεί;

7. Υπολογίστε το ΔGo για την αντίδραση: ATP + γλυκόζη 6-φωσφορική γλυκόζη + ADP. Δίνονται: ATP ADP + Pi με ΔGo= -30.5 kJ/mol και 6-φωσφορική γλυκόζη γλυκόζη + Pi με ΔGo= -13.8 kJ/mol.

8. Η αντίδραση: Φωσφοκερατίνη + ADP Κερατίνη + ADP γίνεται και στους νευρώνες του ανθρώπου, όπου οι συγκεντρώσεις είναι: (και δίνει συγκεντρώσεις και των 4 ουσιών). Θερμοκρασία 25oC. Επίσης δίνονται και τα ΔG0 για: Φωσφοκερατίνη Κερατίνη και ATP ADP. Δίνεται R. α)Προς ποια κατεύθυνση είναι αυθόρμητη η αντίδραση με αυτές τις συγκεντρώσεις; β)Αυτές οι τιμές συγκεντρώσεων ευνοούν την παραγωγή ωφέλιμου έργου σε σχέση με τις πρότυπες συνθήκες;

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 81

9. Το ΔGο της αντίδρασης: Α+Β Γ+Δ είναι -11,6 kJ/mole. Να βρεθεί η τιμή της σταθεράς χημικής ισορροπίας της αντίδρασης στους 37oC. Δίδονται: R:8,13Jmol(-1)deg(-1), lna=2,3loga. Υπολογίστε το ΔGo .Ποια διεύθυνση θα πάρει η αντίδραση και γιατί; Δίνονται:A+B Γ+Δ, Συγκέντρωση Α=Β=0,1 Γ=Δ=0,01 T=25°C R=2cal/mol Κ lnx=2,3logx Πρότυπη μετασχηματισμένη ΔG’0 [Η+] σε φυσιολογική τιμή 10-7 και όχι 1 Μ (pH=0)! Όπου όλα ταένζυμα θα ήταν αποδιαταγμένα → όχι βιοχημικές αντιδράσεις [H2O]=1000/18=55,6 Μ.Σε αραιά διαλύματα, ο διαλύτης είναι πυκνός και η ενεργότητα = 1 Πρότυπες συγκεντρώσεις 1 Μ ολική[ιονισμένη και μη ιονισμένη μορφή] Πρότυπη συνθήκη: 1 mM Mg+2 1. Δίνεται η αντίδραση: ΝΑDH + H+ NAD+ + H2 με ΔGo= -21,8 kJ/mol. i) Να βρεθεί η σταθερά ισορροπίας εντός και εκτός οργανισμού. ii)Τι παρατηρείτε σε σχέση με τη μετατόπιση της ισορροπίας της αντίδρασης εντός και εκτός οργανισμού. Δίνεται R= 8,314 και ΔG'ο= ΔG + 40 kJ/mol Τι εκφράζει το ΔG και το ΔGo μιας αντίδρασης; 2. Στα ερυθρά αιμοσφαίρια λαμβάνει χώρα η αντίδραση: ATP + H2O ADP + Pi Οι συγκεντρώσεις εντός του κυττάρου είναι: [ADP]=250mM, [Pi]= 1650 mM και [ATP]=2250 mM. Να βρεθει πόσες φορές μεγαλύτερο ή μικρότερο θα είναι το ωφέλιμο έργο που ελευθερώνεται σε σχεση με τη μεταβολη του ωφελιμου εργου σε προτυπες συνθηκες. Δινονται: ΔG0΄= -30,5 kJ/mol R=8,315 J/mol.K lnx=2.3logx θερμοκρασια 250C 3. Σχέση ΔG0΄ με το ΔG0; Δώστε τους ορισμούς των δύο θερμοδυναμικών μεγεθών. Επίδραση pH στο ΔG’0 (25°C) Εάν το Η+ είναι προϊόν: Α → Β- + Η+ Keq’ = Keq∙[H+] Με [Α] = [Β-] = 1 Μ Q = [H+] ΔG’0 = ΔG0 + R∙T∙ln[H+] = ΔG0 – 2,3∙R∙T∙(-log[H+]) ΔG’0 = ΔG0 -1371∙pH (σε cal/mol) Εάν το Η+ είναι αντιδρών: Α- + Η+ → Β Keq’ = Keq/[H+] ΔG’0 = ΔG0 + R∙T∙ ln 1/[H+]= ΔG0 - R∙T∙ln[H+] ΔG’0 = ΔG0 +1371∙pH (σε cal/mol)

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 82

Λόγοι μεγάλης ΔGΑΤΡ σε σχέση με έναν απλόφωσφορικό εστέρα: 1) Μεγάλη ηλεκτροστατικήάπωση στο αρχικό μόριο (ΑΤΡ)42) Το παραγόμενο Pi σταθεροποιείται με συντονισμό!

3) Το παραγόμενο ADΡ αμέσως ιοντίζεται απελευθερώνοντας ένα Η+ (σε pH = 7) 4) Μεγαλύτερος βαθμόςενυδάτωσης προϊόντων(ΑDΡ και Pi) σε σχέση με το αντιδρών ΑΤΡ

1. Συνοπτικά παρουσιάστε τους πιθανούς τρόπους υδρόλυσης του ΑΤΡ (δεν είναι αναγκαίος ο πλήρης σχεδιασμός του μορίου, αλλά να υποδειχθούν οι θέσεις διάσπασης) και το ωφέλιμο έργο που παράγεται σε κάθε έναν από αυτούς.Γιατί είναι εξεργονική; 2. Αναφέρετε τους τρόπους προσβολής του ATP. Ποια τμήματα του συνδέονται και ποια ελευθερώνονται στο πρώτο στάδιο κάθε προσβολής; Ποια προσβολή του ΑΤΡ παρέχει το μέγιστο ωφέλιμο έργο; (Δεν είναι αναγκαία η χρήση χημικών τύπων) Ταχύτητα αντίδρασης επηρεάζεται από: -συγκέντρωση αντιδρώντων -φύση των αντιδρώντων -πίεση (αέρια), -επιφάνεια επαφής (στερεά) -θερμοκρασία -kαταλύτες, ακτινοβολίες κλπ

αΑ +βΒ +… → γΓ + δΔ+… υ = -1/α ∙Δ[Α]/Δt = -1/β ∙Δ[Β]/Δt = 1/γ ∙Δ[Γ]/Δt =1/δ ∙Δ[Δ]/Δt=… Νόμος ταχύτητας Ταχύτητα = k∙ [A]m∙[B]n…

1. Τι είναι τάξη και τι μοριακότητα μιας αντίδρασης; Δώστε παράδειγμα.

2. Τι εκφράζεται από τον νόμο της ταχύτητας μιας αντίδρασης και τι από την Κc;

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 83

3. Γράψτε το νόμο της ταχύτητας και υπολογίστε την k για την αντίδραση: NO2(g) + CO(g) NO(g) + CO2(g). Δίνονται: [NO2], M [CO], M Αρχική ταχύτητα, Μ/s 1 0,10 0,10 0,0021 2 0,20 0,10 0,0082 3 0,20 0,20 0,0083 4 0,40 0,10 0,033

Αντιδράσεις μηδενικής τάξης [A]t = -k·t + [A]0 υ = -d[Α]/dt = k[A]0 = k

[A]t-[A]0 = -k·t

[A]t = -k·t + [A]0

Χρόνος ημιζωής για αντίδραση μηδενικής τάξης Όταν [A]t = [A]0/2 τότε t = t½ [A]0/2 = -k· t½ + [A]0

[A]0/2 = k· t½ ⇒ t½ = [Α]0/{2∙ k}

Αντιδράσεις πρώτης τάξης ln [A]t/[A]0 = -k·t υ = -d[Α]/dt = k·[A] -d[Α]/[A] = k·dt -∫d[Α]/[A] = k·∫dt ln[A]t = -k·t + ln[A]0 ln [A]t/[A]0 = -k·t

-{ln[A]t – ln [A]0} = k∙(t-0)

Χρόνος ημιζωής για αντίδραση πρώτης τάξης Όταν [A]t = [A]0/2 τότε t = t½ ln1/2 = -k· t½ -0,693= -k· t½ t½ = 0,693/k Ο χρόνος ημιζωής για μια αντίδραση πρώτης τάξης είναι σταθερός! Αντιδράσεις δεύτερης τάξης 1/[A]t = k·t + 1/[A]0 υ = -d[Α]/dt = k·[A]2 -d[Α]/[A]2 = k·dt 1/[A]t = k·t + 1/[A]0

-∫d[Α]/[A]2 = k·∫dt

-{1/[A]0-1/[A]t} = k·t

Χρόνος ημιζωής για αντίδραση δεύτερης τάξης Όταν [A]t = [A]0/2 τότε t= t½ 1/[A]0/2 = k·t½ + 1/[A]0 t½ = 1/(k∙[A]0) Αντιδράσεις τρίτης τάξης 1/[A]2t = 2k·t + 1/[A]20 t½ = 3/(2k∙[A]20) 1. Η αντίδραση πρώτης τάξης: SO2Cl2(g) SO2(g) + Cl2(g) έχει k = 2,9x 10-4 s-1. Να βρεθεί η [SO2Cl2] στα 865 sec όταν η [SO2Cl2] = 0,025 Μ και ο χρόνος ½.

2. Σε πόσο χρόνο η [Α] ελαττώνεται από 1 Μ σε 0,5 Μ σε 4 διαφορετικές αντιδράσεις, Α Ρ με ίδια k = 10-2 αλλά διαφορετικές τάξεις, 0,1,2,3 αντίστοιχα;

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 84

Εξίσωση Arrhenius k = A ∙e-Ea/R∙T

1. Δίνεται για την αντίδραση: NO2(g) + CO(g) NO(g) + CO2(g), k = 2,57 M-1.s-1 στους 701 Κ και k = 567 M-1.s-1 στους 895 Κ. Ποια η Εα σε kJ/mole; 2. H k μίας βιοχημικής αντίδρασης διπλασιάζεται όταν η θερμοκρασία ανεβαίνει από τους 25οC στους 35οC. Υπολογίστε την Eα (σε cal/mole). R = 2 cal. mole-1.K-1. Μοριακότητα Αριθμός των αντιδρώντων σε μια στοιχειώδη αντίδραση μονομοριακή →1 αντιδρών διμοριακή → 2 αντιδρώντα τριμοριακή → 3 αντιδρώντα Εξαιρετικά σπάνια σε στοιχειώδεις αντιδράσεις Καταλύτες Ουσίες που αυξάνουν την ταχύτητα μιας αντίδρασης χωρίς να καταναλώνονται

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 85

Απαιτούνται σε μικρή ποσότητα Δεν αλλάζουν τη θέση της χημικής ισορροπίας Παρέχουν έναν εναλλακτικό μηχανισμό για την αντίδραση , με δημιουργία ενός διαφορετικού ενεργοποιημένου συμπλόκου – Μικρότερη ενέργεια ενεργοποίησης Στο τέλος παραμένουν αναλλοίωτοι καθώς ενώ καταναλώνονται σε ένα αρχικό βήμα του μηχανισμού στη συνέχεια αναγεννώνται σε ένα επόμενο βήμα Μηχανισμός αντίδρασης Ενώσεις που είναι προϊόντα σε αρχικά στάδια αλλά προϊόντα σε επόμενα καλούνται ενδιάμεσα αντίδρασης Στους περισσότερους μηχανισμούς, ένα βήμα (μιαστοιχειώδης αντίδραση) πραγματοποιείται πιο αργά από τα άλλα Το αποτέλεσμα είναι ότι η παραγωγή του προϊόντος δεν μπορεί πραγματοποιηθεί γρηγορότερα από το πιο αργόβήμα – το βήμα αυτό καθορίζει την ταχύτητα της ολικής αντίδρασης Αυτό το καθορίζον την ταχύτητα βήμα (rate-limiting step) έχει τη μεγαλύτερη ενέργεια ενεργοποίησης Ο νόμος ταχύτητας γι’ αυτό το καθορίζον την ταχύτητα βήμα αποτελεί και τον νόμο ταχύτητας της ολικής αντίδρασης Επικύρωση μηχανισμού αντίδρασης 1. Οι στοιχειώδεις αντιδράσεις πρέπει νααθροίζουν στην ολική αντίδραση 2. Ο προβλεπόμενος νόμος ταχύτητας πρέπει να συμφωνεί με τον πειραματικά παρατηρούμενο νόμο ταχύτητας 1. Ποιος ο νόμος της ταχύτητας για την αντίδραση: 2H2(g) + 2NO(g) Δίνονται: 2NO(g)

Ν2Ο2(g) γρήγορη Η2Ο(g) + N2Ο(g) αργή

H2(g) + N2O2(g)

2. Συμφωνεί ο προτεινόμενος μηχανισμός για την αντίδραση: 2O3(g) πειραματικά παρατηρούμενο νόμο: v = k.[O3]2 .[O2]-1; Δίνονται: O3(g) O3(g) + O(g)

2Η2Ο(g) + N2(g);

3O2(g) με τον

Ο2(g) + O(g) γρήγορη 2O2(g) αργή,

Οξειδοαναγωγή Οξείδωση: – Αύξηση Α.Ο.

– Αποβολή ηλεκτρονίων – Πρόσληψη οξυγόνου – Απώλεια υδρογόνου Αναγωγή: – Μείωση Α.Ο.

– Πρόσληψη ηλεκτρονίων

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 86

– Απώλεια οξυγόνου – Πρόσληψη υδρογόνου Οξειδωτικό μέσο είναι αντιδρών που προκαλεί οξείδωση – Περιέχει στοιχείο που ανάγεται Αναγωγικό μέσο είναι αντιδρών που προκαλεί αναγωγή – Περιέχει στοιχείο που οξειδώνεται 1. Ποιο έχει μεγαλύτερο αριθμό οξείδωσης: CO, CO2, CH3COOH; 2. Πότε μια χημική ένωση χαρακτηρίζεται ως οξειδωτική και πότε ως αναγωγική; Δώστε από ένα παράδειγμα σε κάθε περίπτωση.

3. Iσοσταθμίστε την αντίδραση: H2O2 + KI + H2SO4

K2SO4+ I2 + Η2Ο.

Ηλεκτροχημικά στοιχεία Χημική ενέργεια ↔ ηλεκτρική ενέργεια Αυθόρμητες οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα στο βολταϊκό (ή γαλβανικό) στοιχείο (ή μπαταρία) Μη-αυθόρμητες οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα στο ηλεκτρολυτικό στοιχείο με την προσθήκη ηλεκτρικού ρεύματος Βολταϊκό (ή γαλβανικό) στοιχείο (ή μπαταρία)

Χωριστές αντιδράσεις οξείδωσης-αναγωγής: ημιαντιδράσεις στα ημιστοιχεία Η κίνηση ηλεκτρονίων μέσω καλωδίου και η κίνηση ανιόντων-κατιόντων εντός των διαλυμάτων και του ηλεκτρολυτικού συνδέσμου αποτελούν ηλεκτρικό κύκλωμα Ηλεκτρόδια Άνοδος – Ηλεκτρόδιο όπου πραγματοποιείται οξείδωση – Πηγή ηλεκτρονίων → αρνητικός (-) πόλος – Προσελκύονται ανιόντα στο διάλυμα της

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 87

Κάθοδος – Ηλεκτρόδιο όπου πραγματοποιείται αναγωγή – Έλκει ηλεκτρόνια → θετικός (+) πόλος – Προσελκύονται κατιόντα στο διάλυμα της Απαιτούνται αγώγιμα στερεά (μέταλλα ή γραφίτης):«ηλεκτρόδια» για τη μεταφορά e- από τα ημιστοιχεία μέσω εξωτερικού κυκλώματος (καλωδίου) που μπορεί να συμμετέχουν ή όχι στις ημιαντιδράσεις - Ανταλλαγήιόντων μεταξύ των ημιστοιχείων [Στα ηλεκτρολυτικά στοιχεία η πολικότητα αντίστροφη] Σημειογραφία ηλεκτροχημικών στοιχείων Συντμημένος γραμμικός τρόπος συμβολισμού: ηλεκτρόδιο | ηλεκτρολύτης || ηλεκτρολύτης | ηλεκτρόδιο Ημιστοιχείο οξείδωσης πάντοτε στα αριστερά-Ημιστοιχείο αναγωγής στα δεξιά Μονή κάθετη γραμμή | = διαχωρισμός φάσεων – Για πολλαπλούς ηλεκτρολύτες στην ίδια φάσηχρησιμοποιείται (,) – Συχνά χρησιμοποιείται αδρανές ηλεκτρόδιο Διπλή κάθετη γραμμή || = γέφυρα άλατος Πρότυπο ηλεκτρόδιο υδρογόνου, SHE

Πρότυπο δυναμικό αναγωγής Μία ημιαντίδραση με ισχυρή τάση να πραγματοποιηθεί έχει θετικό (+) δυναμικό ημιστοιχείου Όταν δύο ημιστοιχεία συνδέονται, τα ηλεκτρόνια ρέουν από την αντίδραση με την ισχυρότερη τάση να πραγματοποιηθεί Δεν μπορούμε να μετρήσουμε τις απόλυτες τάσεις των ημιαντιδράσεων: μόνο σχετικά με μια άλλη ημιαντίδραση που διαλέγουμε ως ημιαντίδραση αναφοράς Ως πρότυπη ημιαντίδραση αναφοράς επιλέγηκε η αντίδραση του ζεύγους H+ / H2 κάτω από πρότυπες συνθήκες σε ηλεκτρόδιο Pt →δυναμικό = 0 V

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 88

Δυναμικά ημιστοιχείων Ημιαντιδράσεις με ισχυρότερη τάση για αναγωγή από το SHE έχουνθετική (+) τιμή δυναμικού αναγωγής (E°red) και το αντιδρών είναιισχυρό οξειδωτικό Ημιαντιδράσεις με ισχυρότερη τάση για οξείδωση από το SHE έχουν αρνητική (−) τιμή δυναμικού αναγωγής (E°red) E°στοιχ = E°τελ - E°αρχ = E°καθόδου - E°ανόδου E°στοιχ = E°ox + E°red E°ox = −E°red Όταν προστίθενται οι τιμές E° για τα ημιστοιχεία, να μην πολλαπλασιάζονται ακόμη και αν χρειάζεται ο πολλαπλασιασμός των ημιαντιδράσεων για την ισοστάθμιση της ολικής αντίδρασης E°στοιχ, ΔG° και K

n ο αριθμός των ηλεκτρονίων F = σταθερά Faraday = 96.485 Cb = φορτίο 1 mol e− 1.Τι καθορίζει το αυθόρμητο ή όχι μιας αντίδρασης οξειδοαναγωγής.Δικαιολογείστε. Πώς μπορούμε να καταλάβουμε αν μια αντίδραση οξειδοαναγωγής για δεδομένες συγκεντρώσεις είναι αυθόρμητη ή όχι; Σε τι χρησιμεύει η εξίσωση του Νerst; Δικαιολογείστε.

2. Πώς υπολογίζουμε την σταθερά χημικής ισορροπίας μίας αντίδρασης οξειδοαναγωγής.

3. Μια οξειδωτικη ουσια δρα σαν οξειδωτικο όταν η άλλη ουσια είναι ασθενεστερο οξειδωτικο.Δικαιολογήστε την απαντηση σας.

4. Τι εκφράζει το Ε0 (κανονικό δυναμικό) ενός ημιστοιχείου και τι το ΔΕ0 (διαφορά κανονικού δυναμικού) μιας αντίδρασης οξειδοαναγωγής;Από τι εξαρτάται το κανονικό δυναμικό μιας αντίδρασης οξειδοαναγωγής 5. Διδονται οι ημιαντιδρασεις : Cr+3 + e- Cr+2 με Ε0=-0,41 Ηg+2 + 2e- 2Hg με Ε0=0,80 Υπολογίστε την σταθερα χημικης ισορροπιας της αυθορμητης αντίδρασης οξειδοαναγωγης.

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 89

6. Δίδονται τα κανονικά δυναμικά αναγωγής: Sn2+ + 2eSn, E0= -0,14 V Cr+3 + 3e Cr, E0= -0,74 V. Γράψτε την αυθόρμητη αντίδραση που θα πραγματοποιηθεί υπό κανονικές συνθήκες και γιατί.

7. Τεμάχια ψευδαργύρου και χαλκού εμβαπτίζονται σε υδατικό διάλυμα θειικού οξέος και συνδέονται εξωτερικά με σύρμα χαλκού. Παρατηρείτε τότε πάνω στην επιφάνεια του ενός από τα μέταλλα σχηματισμός φυσαλίδων. α)Στην επιφάνεια ποιου μετάλου σχηματίζονται οι φυσαλίδες; β)Να γραφτεί η αντίδραση που λαμβάνει χώρα. γ)Ποιο μέταλλο οξειδώνεται; Δίνονται: Zn2+ + 2e- Zn E0 = -0,76 Cu2+ + 2e- Cu E0 = 0,34 8. Διάλυμα Fe+2 1M και Η+ 1Μ οξειδώνεται από τον ατμοσφαιρικό αέρα σε θερμοκρασία δωματίου 250 C΄; Δίδεται ότι: O2 + 2H+ + 2e- → H2O2 E0 =0,68V Fe+3 + e- → Fe+2 E0=0,77V και 2,303 RT/F = 0,059

9. Δίνονται τα κανονικά δυναμικά αναγωγής. Ποια είναι τα προϊόντα της αντίδρασης μεταξύ Fe και H2O2; Fe2+ + 2 e− Fe(s) −0.44 V + H2O2(aq) + 2 H + 2 e− 2 H2O +1.78 V 10.Το κανονικό δυναμικό της ημιαντίδρασης NADH + H+ NAD+ + 2H+ + 2e- είναι Ε0 = 0,320V. Να βρεθεί η κανονική μεταβολή της Ελεύθερης Ενέργειας καθώς και η διεύθυνση όπου η ημιαντίδραση θα είναι αυθόρμητη. Δίδεται F:96500C. 11. Υπολογίστε την Eστοιχ στους 25οC για την αντίδραση: Al(s) + NO3-(aq) + 4H+(aq) NO(g) +2 Η2Ο(l). Δίνονται Al3+(aq) + 3e- + Al(s) −1.66V + NO3 (aq) + 4H (aq) + 3e NO(g) +2 Η2Ο(l) +0.96V 12. Προβλέψτε αν η ακόλουθη αντίδραση είναι αυθόρμητη: Fe(s) + Mg2+(aq) Δίνονται: Mg2+(aq) + 2e- Mg(s), Ered = -2,37 V Fe2+(aq) + 2e- Fe(s), Ered = -0,45 V

Al3+(aq) +

Fe2+(aq) + Mg(s).

13. Γράψτε τις ημιαντιδράσεις, την ολική αντίδραση και το Εο για το βολταικό στοιχείο: Fe(s) Fe2+(aq) Pb2+(aq) Pb(s) Pb2+ + 2 e−

Pb(s) −0.126 V

Fe2+ + 2 e−

Fe(s) −0.44 V

14. Υπολογίστε την ΔEο για την αντίδραση: I2 (s) + 2Br-(aq) Δίνονται: 2Br-(aq) Br2(l) + 2e-, Eo = -1,09 V I2(s) + 2e- 2I-(aq), Eo = +0,54 V

Br2(l) + 2I-(aq).

15. Υπολογίστε την kc στους 25οC για την αντίδραση: Cu(s) + 2H(aq) Δίνονται: Cu(s) Cu2+(aq) + 2e-, Eo = -0,34 V 2H+(aq) + 2e- H2(g), Eo = +0,0 V

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

H2(g) + Cu2+(aq).

Σελίδα 90

Εξίσωση Nernst σε μη-πρότυπες συνθήκες ΔG = ΔG° + R∙T ∙ln Q -n∙F∙Eστοιχ = -n∙F∙E0στοιχ + R∙T∙lnQ Εστοιχ = E0στοιχ - {R∙T/n∙F}∙lnQ E = E° - (0,0592/n) ∙log Q στους 25 °C – όταν Q = 1, log1=0 Εστοιχ = E0στοιχ – όταν Q <1, Εστοιχ > E0στοιχ – όταν Q >1, Εστοιχ < E0στοιχ – όταν Q = Kc, Εστοιχ = E0στοιχ - {R∙T/n∙F}∙lnKc = 0 Αλλαγή προσήμου και αλλαγή φοράς ηλεκτρικού ρεύματος με αλλαγή συγκεντρώσεων.

1. Υπολογισμός Ε’0, ΔG’0, Ε’, ΔG’ βιολογικής οξειδοαναγωγικής αντίδρασης: Ακεταλδεϋδη + ΝADH + H+ → αιθανόλη + NAD+ α) Ε’0, ΔG’0 στους 25 °C, pH=7 και πρότυπες καταστάσεις Από τον πίνακα δυναμικών αναγωγής: Ακεταλδεϋδη + 2H+ + 2e- → αιθανόλη E’0= -0,197 V ΝAD+ + 2H+ +2e- → NADH + H+ E’0= -0,320 V β) όταν[NADH] = [Ακεταλδεϋδη] = 1 M και [αιθανόλη] = [NAD+] = 0,1 M Στους 25 °C 2. Υπολογίστε την E0στοιχ στους 25οC για τα στοιχεία με: Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) + 0,34 V και MnO4- (aq) + 4 H+(aq) + 3 e−

MnO2(s) + 2 H2O +1.70 V

Ποιο το Eστοιχ για [Cu2+(aq) ]= 0,01Μ, [MnO4-(aq) ]= 2,0Μ, [ H+(aq) ]= 0,1Μ

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 91

Ιατρική Χημεία I – Δ. Μπαμπίλης,Δρ. Χημείας- www.chem.gr

Σελίδα 92