용액의 pH에 ​​대한 온도의 영향. 온도, pH 및 배양 시간에 대한 효소 반응 속도의 의존성

pH 전극은 완벽한 시스템이 아닙니다. 길이가 다를 수 있고 기하학적 모양이 불완전하며 내부 전해질 구성이 불규칙할 수도 있습니다. 이 모든 것이 특성에 영향을 미치며 동시에 모든 생산에는 특정 허용 오차가 있기 때문에 이는 매우 정상입니다. 따라서 모든 pH 측정기에는 장치가 전극의 신호와 용액의 pH 값 사이의 관계를 설정하는 데 도움이 되는 교정이 필요합니다.

교정은 매우 중요한 순간입니다! 우리는 사용된 표준보다 더 높은 정확도로 pH를 측정하는 것이 불가능하다는 것을 알고 있어야 합니다. 예를 들어, 0.01 pH의 정확도로 작업하려면 다음 조건을 충족해야 합니다. pH 미터와 전극의 총 오류는 0.005 pH를 초과해서는 안 되며 교정은 특수한 높은 온도를 사용하여 특별한 주의를 기울여 수행해야 합니다. 정밀 버퍼 솔루션. 이러한 솔루션은 저장되지 않기 때문에 구매할 수 없습니다. 특별히 준비된 시약과 물을 사용하여 직접 준비해야 합니다.

+/- 0.005 pH의 정확도로 완충액을 준비할 기회가 없다면 +/- 0.02 pH 수준에서 정확도가 보장되는 독점 완충액으로 만족해야 합니다. 이러한 표준에 따라 교정할 때 장치 오류가 0.01 pH 내에 있다면 총 오류는 0.04 - 0.03 pH를 초과하지 않습니다. 이는 가장 일반적인 관행이며 0.05 pH보다 높은 정확도로 pH를 유지해야 하는 단일 방법이나 GOST를 찾을 수 없습니다. 유일한 예외는 일부 제약 및 전문 산업입니다.

최신 pH 전극은 일반적으로 결합됩니다. pH 전극과 기준 전극은 모두 하나의 하우징에 있습니다. 사용 편의성 외에도 더 빠른 응답을 제공하고 전반적인 오류를 줄입니다.

이러한 전극의 등전점은 pH=7(0mV)입니다. 따라서 먼저 장치를 중성 pH(예: 6.86 또는 7.01)의 완충액에 대해 교정해야 합니다. 두 번째 지점은 약 3 pH 단위 거리에서 선택해야 합니다. pH=4 또는 10. 두 개의 버퍼만 사용하여 장치를 교정하는 경우 두 번째 지점 선택은 주로 작업하는 범위에 따라 달라집니다. 알칼리성 용액인 경우 pH=10의 완충액을 사용하고, 산성인 경우 pH=4의 완충액을 사용합니다. 이는 산성 및 알칼리성 영역의 교정선 기울기에 약간의 차이가 있기 때문입니다. 장치를 세 개 이상의 지점에서 교정할 수 있으면 문제가 없습니다. 이 경우 pH 측정기가 독립적으로 이를 모니터링하므로 교정 순서는 중요하지 않습니다.

저렴한 pH 측정기 모델(HI8314, Piccolo, Checker)에는 교정을 위해 두 개의 나사가 제공됩니다. 하나는 등전위(기준) 점(pH7) 조정용이고 다른 하나는 기울기 조정용(pH4/10)입니다. 매우 자주 사용하면 혼란스럽고 나사의 상대적 위치로 인해 교정이 허용되지 않는 상황이 발생합니다. 이 경우 보정 전에 두 나사를 모두 중간 위치로 설정해야 합니다(피콜로의 경우 1/2바퀴, 다른 모델의 경우 끝 위치에서 15-16바퀴).

pH 측정기의 가장 진보된 모델에는 소위 말하는 것이 있습니다. 마지막 교정 날짜 외에도 교정 곡선의 기울기 대 이론값(25C에서 59.16)의 비율(%)을 기반으로 전극 상태를 평가할 수 있는 GLP 지원. 장치에 GLP가 지원되지 않지만 mV 측정 모드가 있는 경우 pH=7 및 pH=4 버퍼에서 mV 값을 측정하여 기울기를 독립적으로 계산할 수 있습니다.

예를 들어:

pH7 = -10mV
pH4 = +150mV
기울기 = 150 – (-10)/59.2x3 = 90.1%
95 – 102% - 작동 상태의 전극,
92 – 95% – 전극을 청소해야 합니다.
92% 미만 - 전해질을 교체하거나 전극을 교체해야 합니다.

예: 장치는 25C 온도에서 pH=7 버퍼에 대해 교정됩니다.
20C에서 pH=5인 샘플, 오류 = 0.003 x 5 x 2 = 0.03
2C에서 pH=2.5인 샘플, 오류 = 0.003 x 23 x 4.5 = 0.31
80C에서 pH=12인 샘플, 오류 = 0.003 x 55 x 5 = 0.82

1. pH 측정의 자동 온도 보상은 Nernst 방정식에 포함된 온도만 고려한다는 의미입니다.

2. 25C에서 샘플의 정확한 pH 값을 알고 싶다면 유일한 실제 옵션은 25C에서 측정하는 것입니다.

전극을 처음 사용하기 전에 보정해야 합니다. 이를 위해 특정 pH 값으로 완충되는 특수 교정 용액을 사용할 수 있습니다. 버퍼링은 전극을 담글 때 소량의 물이 유입되어도 교정을 방해하지 않는 방식으로 작동합니다. 교정의 포인트는 제조 및 사용과 관련된 전극 오차를 특정 값으로 조정하는 것입니다. 이 경우 영점의 편차와 오류의 "기울기"라는 두 가지 오류를 고려해야 합니다.

두 오류 모두 전체 측정 오류로 이어집니다. 따라서 두 측정 오류를 모두 수정할 수 있도록 두 지점을 교정해야 합니다.

영점 오류입니다.위 그림은 측정 곡선과 기준 곡선을 보여줍니다. 이 예에서 측정 곡선은 pH 7에서 기준 곡선에서 명확하게 벗어납니다. 중립점에서 우리는 제거해야 할 명백한 영점 오류를 감지합니다. 먼저 전극을 pH 7 교정 용액에 넣습니다. 최소한 유리막과 격막을 용액에 담그는 것이 중요합니다. 이 예에서는 측정된 값이 필요한 값보다 높으므로 공칭 값에서 벗어납니다. 가변 저항 전위차계는 측정된 값을 올바른 값으로 조정합니다. 이 경우 전체 측정 곡선은 영점 오차만큼 평행하게 이동하여 정확히 중립점을 통과합니다. 따라서 측정 장치는 영점으로 설정되고 사용할 준비가 됩니다.

pH 전극을 교정하려면 먼저 영점을 설정해야 합니다.

경사 오류.영점을 교정한 후 인접한 그림에 표시된 상황을 얻습니다. 영점은 정확하게 결정되지만 경사점이 아직 결정되지 않았기 때문에 측정값에는 여전히 심각한 오류가 있습니다. 이제 pH 값이 7과 다른 교정 용액을 선택합니다. 대부분 pH 4~9 범위의 완충 용액이 사용됩니다. 전극을 두 번째 완충 용액에 담그고 공칭(표준) 값과의 기울기 편차를 찾습니다. 전위차계를 사용합니다. 이제 측정 곡선이 필요한 곡선과 일치합니다. 장치가 교정되었습니다.

영점이 설정되면 두 번째 상대값을 설정해야 합니다. - 기울기

온도의 영향. pH 값의 변화는 수온의 영향을 받습니다. 그러나 당사 측정 장비에 온도 보상이 필요한지는 확실하지 않습니다. 옆 표에는 20°C에서 보정된 장치를 사용하여 온도에 따른 pH 값이 나와 있습니다. 우리가 관심을 갖고 있는 온도와 pH 값의 경우 온도 편차로 인한 측정 오류는 소수점 둘째 자리까지로 제한된다는 점에 유의해야 합니다. 따라서 이러한 측정 오류는 수족관에 대한 실질적인 의미가 없으며 온도 보상이 필요하지 않습니다. 전극의 서로 다른 전압에 따른 순전히 측정 특성의 편차와 함께 인접한 표에 나와 있는 교정 용액의 온도 편차도 염두에 두어야 합니다.

여기서는 이러한 편차가 상대적으로 작으며 ±2%를 넘지 않는다는 것을 알 수 있습니다.

온도에 따른 측정된 pH 값의 편차

완충 용액에 대한 온도 의존성

제어.제어를 위해서는 전극을 pH 7의 완충액에 다시 담그고 값이 수렴되는지 확인하는 것이 좋습니다. 전극의 pH 값이 측정 장비와 일치하면 물 샘플을 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 정확도에 대한 개인적인 불만이 있는 경우 지정된 기간 내에 교정을 반복해야 합니다. 1~2주가 지침으로 제안될 수 있습니다. pH 전극을 교정할 때 장비의 pH 값이 완충 용액의 pH 값에 얼마나 빨리 접근하는지에도 주의를 기울여야 합니다.

국가 지원 시스템
측정의 통일성

요리에 대한 표준 제목
버퍼 솔루션 -
작업 표준 pH 2 그리고 세 번째 다이어그램

기술 및 도량형 특성

결정 방법

머리말

주 간 표준화 작업을 수행하기 위한 목표, 기본 원칙 및 기본 절차는 GOST 1.0-92 "주 간 표준화 시스템"에 의해 설정됩니다. 기본 조항" 및 GOST 1.2-97 "주 간 표준화 시스템. 주간 표준화를 위한 주간 표준, 규칙 및 권장 사항. 개발, 채택, 적용, 업데이트 및 취소 절차"

표준정보

1 연방 기술 규제 및 계측 기관의 연방 국가 단일 기업 "물리 기술 및 무선 공학 측정에 관한 전 러시아 과학 연구소"(FSUE "VNIIFTRI")에 의해 개발됨

2 연방 기술 규제 및 계측 기관에서 소개

3 표준화, 계측 및 인증을 위한 주간 협의회에서 채택됨(2004년 12월 8일 프로토콜 번호 26)

4 2005년 4월 15일 No. 84-st의 연방 기술 규제 및 계측청 명령에 따라 주간 표준 GOST 8.135-2004가 2005년 8월 1일 러시아 연방의 국가 표준으로 직접 발효되었습니다.

6 복제. 2007년 12월

이 표준의 발효(종료) 및 개정에 대한 정보는 "국가 표준" 색인에 게시됩니다.

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주간 표준

도입일 - 2005-08-01

1 사용 영역

이 표준은 특정 pH 값을 갖는 완충 용액을 제조하기 위한 바이알 또는 앰플에 들어 있는 화학 물질의 정확한 무게를 측정한 표준 역가에 적용되며 기술 및 도량학적 특성과 결정 방법을 설정합니다.

2 규범적 참고문헌

이 표준은 다음 표준에 대한 규범적 참조를 사용합니다.

3.4 표준 역가는 0.25를 준비하는 데 필요한 화학 물질의 양을 칭량하여 준비합니다. 0.50 및 1 dm 3 완충 용액. 1 dm 3의 완충 용액을 준비하는 데 필요한 물질 샘플의 공칭 질량이 표에 나와 있습니다.

1 번 테이블

3.5 표준 역가의 물질 칭량 질량은 허용 편차가 0.2% 이하인 공칭 값과 일치해야 합니다. 주석산수소칼륨과 수산화칼슘의 포화 용액을 제조하기 위한 표준 역가의 칭량 물질 질량은 허용 편차가 1% 이하인 공칭 값과 일치해야 합니다.

3.6 표준 역가로 제조된 완충액은 표에 제시된 공칭 pH 값을 재현해야 합니다.

공칭 pH 값에서 허용되는 편차는 다음 한도를 초과해서는 안 됩니다.

± 0.01 pH - 완충 용액의 경우 - 두 번째 카테고리의 작업 pH 표준;

± 0.03 pH - 완충 용액의 경우 - 세 번째 카테고리의 작동 pH 표준입니다.

3.7 표준 역가는 계량된 양의 화학 물질 분말 형태와 수용액 형태(아세트산을 포함한 표준 역가 - 수용액 형태로만 가능)로 제조할 수 있으며, 밀봉된 병에 포장하거나 유리에 밀봉할 수 있습니다. 앰플.

수용액을 준비하려면 GOST 6709에 따라 증류수를 사용하십시오.

3.8 특정 표준 역가에 대한 기술 조건에 따른 표준 역가의 포장, 포장, 라벨링 및 운송 요구 사항.

3.9 표준 역가에 대한 운영 문서에는 다음 정보가 포함되어야 합니다.

목적: 작업 pH 표준의 범주(2차 또는 3차) - 표준 역가로부터 준비된 완충 용액;

25°C에서 완충 용액의 공칭 pH 값.

입방 데시미터 단위의 완충 용액의 양

본 표준의 부록에 따라 개발된 표준 역가로부터 완충 용액을 준비하기 위한 방법론(지침)

표준 역가의 유효 기간.

4 표준 역가의 특성을 결정하는 방법

4.1 샘플 수N각 변형의 특성을 결정하기 위해 표준 역가는 다음에 따라 선택됩니다.고스트 3885 이 변형의 표준 역가 배치의 부피에 따라 다르지만, 앰풀(pH 측정용)에 표준 역가 샘플 3개 이상, 바이알에 샘플 6개(질량 측정용 3개, pH 측정용 3개)가 포함됩니다.

4.2 사용하는 측정기기는 유효한 검증기간이 있는 검증증명서(인증서)가 있어야 합니다.

4.3 측정은 정상적인 조건에서 수행됩니다.

주변 공기 온도, °C 20 ± 5;

상대 습도, 30~80%;

대기압, kPa (mm Hg) 84 ~ 106 (630 ~ 795).

4.4 병에 담긴 화학물질 시료의 질량 1)은 시료가 담긴 병의 질량과 비어 있고 깨끗한 병의 질량의 차이에 의해 결정됩니다. 샘플 질량과 병 질량 측정은 분석 저울(GOST 24104에 따른 정확도 등급 2 이상)에서 0.0005g 이하의 오차로 수행됩니다.

1) 유리 앰플에서는 표준 역가 샘플의 질량이 결정되지 않습니다.

4.4.1 편차 D 나, %, 각 샘플의 공칭 중량 값에서 샘플의 중량은 다음 공식에 의해 결정됩니다.

어디 음- 표준 역가에 포함된 화학 물질 시료의 공칭 질량(표 참조)

나

나- 질량 측정 결과나번째 샘플( 나 = 1 ... N), G.

4.4.2 샘플 중 적어도 하나에 대한 값이디 나0.2% 초과(포화 완충 용액 제조를 위한 표준 역가의 경우 - 1% 초과)인 경우, 이 변형의 표준 역가 배치는 거부됩니다.

4.5.1 완충 용액의 pH 값 - 표준 역가로부터 준비된 두 번째 범주의 작업 표준 pH는 완충 용액 온도(25)에서 첫 번째 범주의 작업 표준 pH(GOST 8.120)를 사용하여 결정됩니다. ± 0.5) °C, 첫 번째 카테고리의 작업 pH 표준에 대한 규제 문서에 포함된 pH 측정 수행 방법에 따라.

4.5.1.1 공칭 값과의 pH 편차( D pH) 나, 공식에 의해 결정됨

어디 나- 표준 역가 샘플 번호

pH 명목상 - 표에 따른 완충액의 명목상 pH 값입니다.

pH 나는 - pH 값 측정 결과나번째 샘플( 나 = 1 ... N).

4.5.1.2 값( D pH) 나각 완충액의 pH가 0.01 이하인 경우, 이 배치의 표준 역가는 두 번째 범주의 실제 pH 표준을 준비하는 데 적합한 것으로 간주됩니다.

값(D pH)인 경우 나각 완충 용액의 pH가 0.03 이하이면 이 배치의 표준 역가는 세 번째 범주의 작업 pH 표준을 준비하는 데 적합한 것으로 간주됩니다.

(D pH) 나

4.5.4 완충액의 pH 값 - 표준 역가로부터 준비된 세 번째 범주의 작업 pH 표준은 pH에 대한 작동 지침에 따라 두 번째 범주의 표준 pH 측정기(GOST 8.120)에 의해 결정됩니다. 완충 용액 온도(25 ± 0.5) °C에서 측정합니다.

4.5.2.1 공칭 값과의 pH 편차( D pH) 나에 의해 결정 .

4.5.2.2 값( D pH) 나각 완충 용액의 pH가 0.03 이하이면 이 배치의 표준 역가는 세 번째 범주의 작업 pH 표준을 준비하는 데 적합한 것으로 간주됩니다.

완충 용액 중 하나 이상에 해당하는 경우(D pH) 나pH가 0.03 이상이면 샘플 수의 두 배에 대해 측정을 반복합니다.

반복 측정의 결과는 최종적입니다. 결과가 음성인 경우 표준 역가 배치가 거부됩니다.

부록
(필수의)

표준 역가용 화학 물질은 최소한 분석 등급의 화학 시약을 추가로 정제하여 얻습니다. 특수 순도 및 화학 등급 자격을 갖춘 화학 시약은 별도의 정제 없이 사용할 수 있습니다. 그러나 표준 역가에 대한 적합성에 대한 최종 기준은 표준 역가로부터 준비된 완충 용액의 pH 값입니다. 물질을 정제하려면 전기 전도율이 5 이하인 증류수(이하 물)를 사용해야 합니다.× 10 -4cm × GOST 6709에 따르면 20°C의 온도에서 m -1입니다.

A.1 사옥살산칼륨 2-물 KH 3 (C 2 O 4) 2× 2H 2 O는 50 °C의 온도에서 수용액으로부터 이중 재결정화에 의해 정제됩니다. (55도)의 온도에서 자연 환기가 가능한 건조 캐비닛에서 건조하십시오.± 5) °C에서 일정한 무게까지.

A.2 나트륨 하이드로디글리콜레이트(옥시디아세테이트) C4H5O5Na 110 ° C의 온도에서 건조하여 일정한 중량으로 만듭니다. 화학 시약을 사용할 수 없는 경우 해당 산을 수산화나트륨으로 절반 중화하여 하이드로디글리콜산나트륨을 얻습니다. 결정화 후 결정은 다공성 유리 필터로 여과됩니다.

A.3 주석산수소칼륨(주석산칼륨) KNS 4 H 4 O 6 은 수용액으로부터 이중 재결정화에 의해 정제됩니다. 온도 (110)에서 오븐에서 건조± 5) °C에서 일정한 무게까지.

A.4 하이드로프탈산칼륨(프탈산칼륨) KNS 8 H 4 O 4 는 첫 번째 재결정 중에 탄산칼륨을 첨가하여 뜨거운 수용액에서 이중 재결정을 통해 정제됩니다. 36°C 이상의 온도에서 침전된 결정을 여과해냅니다. (110)의 온도에서 자연 환기가 가능한 건조 캐비닛에서 건조하십시오.± 5) °C에서 일정한 무게까지.

A.5 아세트산 CH 3 COOH(GOST 18270)는 다음 방법 중 하나를 사용하여 정제됩니다.

a) 소량의 무수 아세트산나트륨을 첨가하여 증류하는 단계;

b) 이중 분별 동결(결정화 공정 완료 후 과잉 액상이 제거됨)

A.6 아세트산나트륨 3-물(아세트산나트륨) CH 3 쿠나 × 3H 2 O (GOST 199)는 뜨거운 수용액으로부터 이중 재결정화에 이어 온도 (120)에서 염을 하소시켜 정제됩니다.± 3) °C에서 일정한 무게까지.

A.7 인산피페라진 C 4 H 10 N 2 H 3 PO 4 × H 2 O는 피페라진과 오르토인산(GOST 6552)으로부터 합성되고, 알코올 용액으로부터 삼중 재결정화에 의해 정제됩니다. 일정한 무게가 될 때까지 데시케이터에서 어둠 속에서 실리카겔로 건조시킵니다.

A.8 단일 치환 인산칼륨(인산이수소칼륨) KN 2 PO 4(GOST 4198)는 부피비 1:1의 물-에탄올 혼합물로부터 이중 재결정화에 의해 정제된 후 다음 온도의 오븐에서 건조됩니다. (110± 5) °C에서 일정한 무게까지.

A.9 이치환된 12-물 인산나트륨(인산일수소나트륨) Na2HPO4 (무수) 12수화물 염으로부터 얻어짐 Na 2 HPO 4 × 뜨거운 수용액으로부터 3중 재결정화에 의한 12H 2 O(GOST 4172). 다음 모드에 따라 자연 환기가 가능한 건조 캐비닛에서 단계적으로 건조(탈수)합니다.

(30 ± 5) °C - 일정 중량까지

(50 ± 5) °С에서 - » » »

(120 ± 5)°С에서 - » » »

A.10 트리스-(하이드록시메틸)-아미노메탄(호크 2 ) 3 CNH 2 무게가 일정해질 때까지 오븐에서 80°C로 건조했습니다.

A.11 트리스-(히드록시메틸)-아미노메탄 염산염( HOCH 2 ) 3 CNH 2 HCl 무게가 일정해질 때까지 오븐에서 40°C로 건조했습니다.

A.12 사붕산나트륨 10-물 Na 2 B 4 O 7 × 10H 2 O (GOST 4199)는 (50)의 온도에서 수용액으로부터 3중 재결정화에 의해 정제됩니다.± 5) ℃. 실온에서 2~3일 동안 건조시킵니다. 사붕산나트륨의 최종 제조는 염화나트륨과 자당 혼합물의 포화 용액 또는 포화 용액 위에 건조기에 있는 유리 흑연(석영, 백금 또는 불소수지) 컵에 염을 보관하여 수행됩니다. KBr 실온에서 일정한 무게로.

A.13 탄산나트륨 Na 2 CO 3 (GOST 83)은 수용액으로부터 3중 재결정화하여 정제한 후 온도 (275)의 오븐에서 건조합니다.± 5) °C에서 일정한 무게까지.

A.14 탄산나트륨 NaHCO3 (GOST 4201)은 이산화탄소 버블링과 함께 수용액으로부터 3중 재결정화를 통해 정제됩니다.

A.15 수산화칼슘 Ca(OH) 2 는 (1000)의 온도에서 탄산칼슘 CaCO 3 (GOST 4530)을 하소하여 얻습니다.± 10) ℃에서 1시간 동안 생성된 산화칼슘 CaO를 실온에서 공기 중에서 냉각시키고, 현탁액이 얻어질 때까지 일정하게 저어주면서 천천히 조금씩 물을 붓는다. 현탁액을 가열하여 끓이고 냉각하고 유리 필터를 통해 여과한 후 필터에서 제거하고 진공 건조기에서 일정한 중량이 될 때까지 건조하고 미세한 분말로 분쇄합니다. 데시케이터에 보관하세요.

부록 B
(유익한)

주제 연구의 목표:
- 과목 결과: "전해해리", "전해해리 정도", "전해질" 개념 연구, 수소 지수에 대한 지식 개발, 안전 규정 준수에 따른 물질 작업 기술 개발
- 메타 주제 결과: 디지털 장비를 사용하여 실험을 수행하고(실험 데이터 획득) 얻은 결과를 처리하고 발표하는 기술을 개발합니다.
- 개인 결과: 실험실 실험 설정을 기반으로 교육 연구 수행 기술을 개발합니다.

"pH 및 온도" 프로젝트 사용의 타당성
1. 프로젝트 작업은 이 연령(13~14세)에게는 어려운 이론적 주제인 "전해해리 이론" 연구에 대한 관심 형성에 기여합니다. 이 경우 pH를 결정할 때 학생들은 산 해리 정도와 용액 온도 사이의 관계를 확립합니다. 소다 용액을 사용하는 작업은 본질적으로 8학년의 선전이며 소금의 가수분해를 연구할 때 9학년(과외 활동), 11학년(일반 과정)의 프로젝트 결과로 돌아갈 수 있습니다.
2. 연구용 시약(구연산, 베이킹 소다) 및 장비(디지털 pH 센서가 없는 경우 표시지를 사용할 수 있음)의 가용성.
3. 실험 방법론의 신뢰성은 작업의 원활한 진행을 보장하고 중단 및 방법론적 실패를 방지합니다.
4. 실험의 안전성.

악기 섹션
장비:
1) 디지털 pH 센서 또는 실험실 pH 측정기, 리트머스 종이 또는 기타 산도 표시기;
2) 알코올 온도계(0 ~ 50 0С) 또는 디지털 온도 센서;
3) 구연산(1티스푼);
4) 베이킹 소다(1티스푼);
5) 증류수(300ml);
6) 수조용 용기(알루미늄 또는 에나멜 팬 또는 그릇), 용액은 찬물이나 눈의 흐름으로 냉각되고 뜨거운 물로 가열될 수 있습니다.
7) 50-100 ml (3개) 용량의 뚜껑이 있는 비커.

레슨 번호 1. 문제의 공식화
강의 계획:
1. "전해해리", "전해해리 정도", "전해질" 개념에 대한 토론.
2. 문제에 대한 설명. 도구 실험을 계획합니다.

활동 내용
교사 활동
1. "전해해리", "전해해리 정도", "전해질" 개념에 대한 토론을 구성합니다. 질문:
- 전해질의 종류는 무엇입니까?
- 전해해리 정도는 어느 정도인가?
- 강한 전해질(황산, 황산알루미늄의 예를 사용)과 약한 전해질(아세트산의 예를 사용)에 대한 해리 방정식을 작성하는 형식은 무엇입니까?
- 용액의 농도가 해리 정도에 어떤 영향을 미치나요?
답은 아세트산의 희석 용액과 농축 용액의 예를 사용하여 논의할 수 있습니다. 전기전도도를 측정할 수 있다면 식초 진액과 식탁식초의 전기전도도 차이를 실증하는 것도 가능하다.

주제에 대한 새로운 정보 인식 화학 수업에서 형성된 해리 정도에 대한 아이디어 개발 인지

주제에 대한 이해의 완전성 평가 문제에 대한 이해를 분석하는 능력 규제

교사 활동
2. 기기 실험의 계획 및 준비를 구성합니다.
- "pH 및 온도" 프로젝트의 정보 숙지
- 프로젝트 목표, 가설에 대한 논의;
- 실무그룹 조직(3개 그룹)
- 장비 준비

수행 된 작업 형성된 활동 방법 학생 활동
산(구연산)을 취급할 때 안전 규칙에 대한 정보를 인지합니다. 안전 규칙을 준수할 필요성에 대한 개념 개발 인지
불분명한 부분을 명확히 합니다. 주제에 관해 질문을 공식화하는 능력 의사소통
프로젝트 진행 방법론에 대한 이해의 완전성 평가 이슈에 대한 이해 분석 능력 규제

수업 번호 2. 실험 수행
강의 계획:
1. 디지털 pH 및 온도 센서 작동을 위한 준비.
2. 온도에 대한 pH 의존성에 대한 연구 수행:
그룹 1: 10 0C, 25 0C, 40 0C에서 구연산 용액의 pH를 측정합니다.
그룹 2: 10 0C, 25 0C, 40 0C에서 베이킹 소다 용액의 pH를 측정합니다.
그룹 3: 10 0C, 25 0C, 40 0C에서 증류수의 pH를 측정합니다.
3. 얻은 결과에 대한 1차 분석. GlobalLab 프로젝트 설문지를 작성합니다.

교사 활동
1. 각 학생 그룹을 위한 작업 장소를 구성합니다.
- 용액을 식힌 다음 서서히 가열하고 온도와 pH를 측정하는 방법을 설명합니다.
- 학생의 질문에 답변

수행 된 작업 형성된 활동 방법 학생 활동
작동 방식에 따른 정보 인지 디지털 센서 작동에 대한 아이디어 개발 인지
불분명한 부분을 명확히 합니다. 주제에 관해 질문을 공식화하는 능력 의사소통
프로젝트 작업에 대한 이해의 완전성 평가 이슈에 대한 이해 분석 능력 규제

교사 활동
2. 학생들의 작업을 그룹으로 구성합니다. 교사는 그룹 작업 진행 상황을 모니터링하고, 학생들의 가능한 질문에 답변하고, 칠판에 연구 결과 표가 완성되었는지 모니터링합니다.

수행 된 작업 형성된 활동 방법 학생 활동
1. 디지털 센서를 PC에 연결합니다.
2. 솔루션 준비:
첫 번째 그룹 - 구연산;
두 번째 그룹 - 베이킹 소다;
세 번째 그룹 - 증류수.
3. 용액을 식힌 후 10 0C에서 pH를 측정합니다.
4. 용액을 서서히 가열하고 25 0C와 40 0C에서 pH를 측정합니다.
5. 측정 결과는 일반 표에 입력되어 칠판에 그려집니다. (토의에 편리함) 도구 연구 수행 기술 형성 인지
그룹 활동 그룹 교육 협력 의사소통
그들은 공통된 문제를 해결하고 작업의 속도와 완성도를 평가하며 전체 학급의 공동 작업을 기반으로 자신의 행동을 분석하고 수정하는 능력 규제

교사 활동
3. 연구 결과에 대한 1차 분석을 구성합니다. GlobalLab 프로젝트 "pH 및 온도"에 대한 설문지를 작성하기 위해 학생들의 작업을 구성합니다.

수행 된 작업 형성된 활동 방법 학생 활동
다른 그룹의 작업 결과에 대해 알아보십시오. 온도에 대한 pH의 의존성에 대한 아이디어 형성 인지
다른 그룹의 대표자에게 질문하기 급우와의 교육 협력. 구두 연설의 발달 의사 소통
작업 결과 분석, 프로젝트 설문지 작성 활동 분석 및 작업 결과 제시 능력 규제

수업 번호 3. 얻은 결과 분석 및 발표
활동 내용
1. 결과 발표 : 학생 공연.
2. 디지털 pH 센서를 사용하는 프로젝트 참가자에게 중요한 결론에 대한 논의.

교사 활동
1. 학생 공연을 조직합니다. 스피커를 지원합니다. 프로젝트 작업에 대한 결론을 내립니다. 모든 참가자에게 감사드립니다.

수행 된 작업 형성된 활동 방법 학생 활동
활동 결과 발표, 반 친구들의 연설 듣기 프로젝트 결과 발표 형식에 대한 아이디어 형성 인지
연설 토론에 참여하십시오. 급우들과의 교육 협력. 구두 연설의 발달 의사 소통
작업 결과 분석, 급우의 진술에 대한 의견 자신의 활동 결과 및 다른 사람의 작업 분석 능력 규제

교사 활동
2. "용액을 냉각하거나 가열하면 용액의 pH는 어떻게 작용할까요?" 프로젝트에 제시된 질문에 대한 토론을 구성합니다. 과학자들은 왜 동일한 온도에서 pH를 측정하려고 하며 GlobalLab 프로젝트 참가자는 이로부터 어떤 결론을 이끌어내야 합니까?”
"용액의 온도가 변하면 용해된 산과 알칼리의 해리 상수가 변하고 결과적으로 pH 값도 변한다"라는 프로젝트 가설을 확인하거나 반박하는 결과에 대한 토론을 구성합니다.

수행 된 작업 형성된 활동 방법 학생 활동
용액 pH와 온도 사이의 관계에 대해 토론합니다. 전해 해리 정도에 대한 아이디어 개발 인지
프로젝트 가설에 대한 자신의 생각을 표현하고 결론을 도출합니다. 학우들과 함께 학습합니다. 구두 연설의 발달 의사 소통
얻은 결과를 바탕으로 프로젝트 가설을 평가합니다. 이미 얻은 결과를 바탕으로 가설을 평가하고 결론을 도출하는 능력 규제

240μmol/분

0.002μmol

몰 활성은 1분 동안 하나의 효소 분자에 의해 얼마나 많은 기질 분자가 변환되는지를 나타냅니다(몰 활성은 때때로 "회전수"라고도 함). 표 2.5는 일부 효소의 몰 활성을 보여줍니다.

표 2.5. 일부 효소의 몰 활성

소위 이기능성 효소는 알려진 것 중에서 가장 낮은 몰 활성을 가지고 있습니다. 그러나 이것이 생리학적 역할도 낮다는 것을 의미하지는 않습니다(이 효소에 대한 자세한 내용은 그림 9.31 참조).

온도, pH 및 배양 시간에 대한 효소 반응 속도의 의존성

온도에 따른 반응 속도의 의존성.다른 반응과 마찬가지로 효소 반응 속도는 온도에 따라 다릅니다. 매 100C마다 온도가 증가하면 속도는 대략 두 배로 늘어납니다(반트 호프의 법칙). 그러나 효소 반응의 경우 이 규칙은 최대 50-60°C의 저온 영역에서만 유효합니다. 더 높은 온도에서는 효소의 변성이 가속화되어 그 양이 감소합니다. 그에 따라 반응 속도가 감소합니다(그림 2.17, d). 80~90℃에서는 대부분의 효소가 거의 즉각적으로 변성됩니다. 효소의 정량 측정은 25°C에서 수행하는 것이 좋습니다.

pH에 따른 반응 속도의 의존성. pH의 변화는 활성 부위에 있는 이온 생성기의 이온화 정도의 변화를 일으키며, 이는 활성 부위에 대한 기질의 친화성과 촉매 메커니즘에 영향을 미칩니다. 또한, 단백질 이온화의 변화(활성 중심 영역뿐만 아니라)는 효소 분자의 구조적 변화를 유발합니다. 종 모양의 곡선 모양(그림 2.17, e)은 반응의 기질 및 촉매 작용과 가장 잘 연결되는 최적의 효소 이온화 상태가 있음을 의미합니다. 대부분의 효소에 대한 최적 pH는 6~8 범위입니다. 그러나 예외도 있습니다. 예를 들어 펩신은 pH 2에서 가장 활성이 높습니다. 효소의 정량 측정은 주어진 효소에 대한 최적 pH에서 수행됩니다.

시간에 따른 반응 속도의 의존성.배양 시간이 길어질수록 반응 속도는 감소합니다(그림 2.17, f). 이런 일이 일어날 수 있습니다

기질 농도 감소, 역반응 속도 증가(직접 반응 생성물 축적의 결과), 반응 생성물에 의한 효소 억제, 효소 변성. 효소 정량 및 동역학 연구에서는 초기 반응 속도(반응이 시작된 직후의 속도)를 측정합니다. 각 효소와 주어진 조건에 대해 허용 가능한 근사치를 사용하여 속도가 초기로 간주될 수 있는 시간은 그림 1에 제시된 그래프를 기반으로 실험적으로 선택됩니다. 2.17, 즉 0 시간 표시에서 시작하는 그래프의 직선 부분은 반응 속도가 초기 속도와 같거나 그에 가까운 시간 간격에 해당합니다(이 간격은 그림에서 점선으로 표시됨). ).

효소 억제제

효소 억제제는 활성을 감소시키는 물질입니다. 가장 흥미로운 것은 효소의 활성 중심과 상호작용하는 억제제입니다. 이러한 억제제는 대부분 기질의 구조적 유사체이므로 효소의 활성 중심에 상보적입니다. 따라서 이들은 단 하나의 효소 또는 매우 유사한 활성 중심 구조를 가진 효소 그룹의 활성을 억제합니다. 억제제는 경쟁적인 것과 비경쟁적인 것, 가역적인 것과 비가역적인 것으로 구분됩니다.

말론산 HOO C -CH2-COOH는 숙신산의 구조적 유사체이므로 숙신산 탈수소효소의 활성 부위에 부착될 수 있습니다(위 참조). 그러나 말론산의 탈수소화는 불가능하다. 반응 혼합물에 숙신산과 말론산이 동시에 포함되어 있으면 다음 과정이 발생합니다.

E + S J ± E S « 2 E + P

일부 효소 분자는 억제제(I)에 의해 점유되어 기질 전환 반응에 참여하지 않습니다. 따라서 생성물 형성 속도가 감소합니다. 기질의 농도가 증가하면 ES 복합체의 비율이 증가하고 EI 복합체의 비율이 감소합니다. 즉, 기질과 억제제가 효소의 활성 중심을 놓고 경쟁합니다. 이것은 경쟁적 억제의 한 예이다. 충분히 높은 기질 농도에서 전체 효소는 ES 복합체의 형태가 되며 억제제가 존재함에도 불구하고 반응 속도는 최대가 됩니다.

일부 억제제는 유리 효소가 아닌 효소-기질 복합체와 복합체를 형성합니다.

안에 이 경우 기질의 농도를 높여도 억제제의 효과가 감소하지 않습니다. 이러한 억제제를 비경쟁적이라고 합니다.

안에 어떤 경우에는 억제제가 효소의 작용으로 화학적 변형을 겪을 수도 있습니다. 예를 들어, n-니트로페닐아세테이트는 단백질 분해 효소 키모트립신에 의해 가수분해됩니다. 가수분해는 두 단계로 일어난다(그림 2.18).

쌀. 2.18. 키모트립신에 의한 l-니트로페닐아세테이트의 가수분해

먼저, 효소의 활성 부위에 있는 세린 잔기의 수산기에 아세틸 잔기가 첨가되고(반응 a), 이어서 아세틸 효소의 가수분해가 일어난다(반응 b). 첫 번째 단계는 빠르게 진행되고 두 번째 단계는 매우 느리게 진행되므로 낮은 농도의 n-니트로페닐아세테이트에서도 효소 분자의 상당 부분이 아세틸화된 형태로 존재하고 천연 기질(펩타이드)의 가수분해 속도가 감소합니다. 이러한 억제제를 유사기질 또는 불량기질이라고 합니다.

때로는 활성 부위에서 억제제의 화학적 변형으로 인해 효소와 매우 긴밀하고 비가역적으로 결합된 중간 생성물이 형성됩니다. 이 현상을 자살 촉매라고 합니다. 예를 들어, 3-클로로아세톨 포스페이트는 트리오스포스페이트 이소머라제를 비가역적으로 억제합니다. 이 억제제는 디히드록시아세톤 인산염의 구조적 유사체입니다. 철의 활성 부위에 있는 글루탐산 잔기에 염소를 제거하고 비가역적으로 결합합니다.

쌀. 2.19. 트리오스포스페이트 이소머라제의 비가역적 억제

억제제는 기질 유사체일 뿐만 아니라 실제 조효소를 대신할 수 있지만 그 기능을 수행할 수 없는 조효소 유사체일 수도 있습니다.

효소와 억제제의 상호작용은 기질이나 조효소와의 상호작용만큼 특이적인 경우가 많습니다. 이를 바탕으로

복잡한 효소 시스템이나 신체에서 특정 효소의 활성을 선택적으로 억제하기 위해 억제제를 사용하는 것입니다. 특히, 많은 약물은 특정 효소의 억제제입니다.

덜 선택적으로 작용하는 억제제가 있습니다. 예를 들어, p-클로로머쿠리벤조에이트는 단백질의 설프히드릴 그룹에 대한 특정 시약입니다(그림 2.20). 따라서 u-클로로머큐리벤조에이트는 촉매작용에 관여하는 SH 그룹을 갖는 모든 효소를 억제합니다.

쌀. 2.20. l-클로로머쿠리벤조에이트와 단백질의 설프히드릴 그룹의 반응

또 다른 예는 디이소프로필 플루오로포스페이트에 의한 활성 부위의 세린을 이용한 펩티드 가수분해효소 및 에스테라제의 억제입니다. 억제제는 세린 잔기와 비가역적으로 결합합니다(그림 2.21).

쌀. 2.21. 디이소프로필 플루오로포스페이트에 의한 세린 효소 억제

활성 센터 외부의 세린 잔기는 영향을 받지 않은 상태로 유지됩니다. 결과적으로, 효소 자체는 이를 파괴하는 반응을 촉매합니다. 디이소프로필 플루오로포스페이트는 독성이 매우 강한 유기인 화합물 그룹을 대표합니다. 독성 효과는 정확하게 효소, 주로 아세틸콜린에스테라제의 억제로 인해 발생합니다(22장 참조).

가장 유명하고 널리 퍼진 약물 중 하나인 페니실린은 다양한 전염병을 치료하는 데 사용됩니다. 페니실린은 박테리아 효소인 글리코펩티드 트랜스퍼라제를 비가역적으로 억제합니다. 이 효소는 세균벽 합성에 관여하므로 페니실린이 있으면 세균 번식이 불가능합니다. 글리코펩타이드 전이효소는 활성 부위에 세린 잔기를 포함합니다(세린 펩타이드 가수분해효소). 페니실린 분자에는 펩타이드 결합과 유사한 특성을 갖는 아미드 결합이 포함되어 있습니다(그림 2.22). 효소에 의해 촉매되는 이 결합의 파열의 결과로 페니실린 잔기는 효소에 비가역적으로 결합하게 됩니다.

억제제는 효소의 활성 부위 구조와 촉매 작용 메커니즘을 연구하는 데 매우 효과적인 도구입니다. 되돌릴 수 없는 억제제