Электродтарды бірінші рет қолданар алдында оларды калибрлеу керек. Ол үшін арнайы рН мәнінде буферленген арнайы калибрлеу шешімдері бар. Буферинг электрод батырылған кезде аз мөлшерде судың түсуі калибрлеуге кедергі болмайтындай етіп жұмыс істейді. Калибрлеудің мәні - өндіруге және қолдануға байланысты электродтық қатені белгілі бір мәнге келтіру. Бұл ретте екі қате қарастырылуы керек: нөлдік нүкте ауытқуы және қатенің «көлбеуі».

Екі қате де жалпы өлшеу қателігіне әкеледі. Сондықтан өлшеудің екі қатесі де түзетілуі үшін екі нүктені калибрлеу керек.

Нөлдік қате. Жоғарыдағы суретте өлшеу қисығы мен тірек қисығы көрсетілген. Бұл мысалда өлшеу қисығы рН 7 сілтеме қисығынан ауытқып отырғаны анық, яғни. бейтарап нүктеде біз анық нөлдік нүктелік қатені түзетеміз, оны жою керек. Электродтар алдымен рН 7 калибрлеу ерітіндісіне енгізіледі.Ең кем дегенде шыны қабықшасы мен диафрагманы ерітіндіге батыру маңызды. Біздің мысалда өлшенген мән қажетті мәннен жоғары, сондықтан номиналды мәннен ауытқиды. Өлшенетін мән өзгермелі кедергісі бар потенциометрде дұрыс мәнге келтіріледі. Бұл жағдайда бүкіл өлшеу қисығы нөлдік нүкте қателігімен параллельге ауысады, сондықтан ол бейтарап нүктеден дәл өтеді. Осылайша, өлшеу құралы нөлдік нүктеге ие және пайдалануға дайын.

РН электродтарын калибрлеу үшін алдымен нөлдік нүктені орнату қажет.

Көлбеу қателігі. Нөлдік нүктені калибрлегеннен кейін біз көршілес суретте бейнеленген жағдайды аламыз. Нөл дәл анықталған, бірақ өлшенген мән әлі де маңызды қателікке ие, өйткені көлбеу нүктесі әлі анықталмаған. Енді рН мәні 7-ден басқа калибрлеу шешімі таңдалды. Көбіне рН 4-тен 9-ға дейінгі буферлік ерітінділер қолданылады, электрод екінші буферлік ерітіндіге батырылады және көлбеудің номиналды (стандартты) мәннен ауытқуы потенциометр көмегімен анықталады. Тек енді ғана өлшеу қисығы қажетті қисықпен сәйкес келеді; құрылғы калибрленген.

Егер нөлдік нүкте орнатылса, екіншісін орнату керек. салыстырмалы шамасы - тік

Температураның әсері. РН мәндерінің өзгеруіне судың температурасы әсер етеді. Алайда, біздің өлшеу құралдарымызда температураны компенсациялау қажет пе, ол түсініксіз. Көршілес кестеде рН мәндерінің температураға тәуелділігі көрсетілген, аспап 20 ° С-та калибрленген. Бізді қызықтыратын температуралар мен рН мәндері үшін температураның ауытқуына байланысты өлшеу қателігі екінші ондық таңбамен шектелгенін ескеру қажет. Демек, бұл өлшеу қателігі аквариумшылар үшін практикалық маңызды емес және температураны өтеу қажет емес. Электродтардағы әр түрлі кернеулерге негізделген таза өлшеу сипатындағы ауытқулармен қатар, оның жанында кестеде келтірілген калибрленген ерітінділердің температуралық ауытқуларын да ескеру қажет.

Бұл ауытқулар салыстырмалы түрде аз және ± 2% -дан аспайтындығын көреміз.

РН шамаларының температураға тәуелді ауытқуы

PH мәні
	4	5	6	7	8	9
0 ° C	3,78	4,85	5,93	7,00	8,07	9,15
5 ° C	3,84	4,89	5,95	7,00	8,05	9,11
10 ° C	3,89	4,93	5,96	7,00	8,04	9,07
15 ° C	3,95	4,97	5,98	7,00	8,02	9,03
20 ° C	4,00	5,00	6,00	7,00	8,00	9,00
25 ° C	4,05	5,03	6,02	7,00	7,98	8,97
30 ° C	4,10	5,07	6,03	7,00	7,97	8,93
35 ° C	4,15	5,10	6,05	7,00	7,95	8,90

Буферлік ерітінділерге температураға тәуелділік

Температура ° С	PH мәні	Ауытқу%	PH мәні	Ауытқу%	PH мәні	Ауытқу%
5	4,01	0,25	7,07	1,00	9,39	1,84
10	4,00	0,00	7,05	0,71	9,33	1,19
15	4,00	0,00	7,03	0,43	9,27	0,54
20	4,00	0,00	7,00	0,00	9,22	0,00
25	4,01	0,25	7,00	0,00	9,18	-0,43
30	4,01	0,25	6,97	-0,43	9,14	-0,87
35	4,02	0,50	6,96	-0,57	9,10	-1,30

Бақылау. Басқару үшін электродтарды рН 7-де буферлік ерітіндіге қайтадан батырып, мәндердің жинақталып жатқанын тексерген жөн. Егер электродтың рН мәні өлшеуішке сәйкес келсе, оны су сынамаларын өлшеу үшін пайдалануға болады. Егер дәлдікке қатысты жеке шағымдар болса, калибрлеуді көрсетілген мерзімде қайталау қажет. Ұсыныс ретінде сіз бір аптадан екі аптаға дейін ұсына аласыз. РН электродтарын калибрлеу кезінде аспаптағы рН мәні буферлік ерітіндідегі рН мәніне қаншалықты тез жақындайтындығына назар аудару қажет.

Тақырыпты зерттеудің міндеттері:
- пәндік нәтижелер: «электролиттік диссоциация», «электролиттік диссоциациялану дәрежесі», «электролит» ұғымдарын зерттеу, сутек индексі туралы білімді дамыту, қауіпсіздік ережелерін сақтау негізінде заттармен жұмыс істеу дағдыларын дамыту;
- метасубъект нәтижелері: сандық жабдықты қолдану арқылы эксперимент жүргізу (эксперименттік мәліметтерді алу), нәтижелерді өңдеу және ұсыну дағдыларын қалыптастыру;
- жеке нәтижелер: зертханалық эксперимент негізінде оқу зерттеулерін жүргізу дағдыларын қалыптастыру.

«РН және температура» жобасын қолдану орындылығы
1. Жоба бойынша жұмыс «Электролиттік диссоциация теориясы» теориялық тақырыбын (13-14 жас) зерттеуге деген қызығушылықты қалыптастыруға ықпал етеді. Бұл жағдайда рН-ны анықтау арқылы студенттер қышқылдың диссоциациялану дәрежесі мен ерітіндінің температурасы арасындағы байланысты анықтайды. Сода ерітіндісімен жұмыс 8-ші сыныпта пропедевтикалық болып табылады және 9-шы сыныптағы жобаның нәтижелеріне (сыныптан тыс жұмыстар), 11-ші сыныпқа (жалпы курс) тұзды гидролизді зерттеу кезінде оралуға мүмкіндік береді.
2. Зерттеулерге реактивтер (лимон қышқылы, ас содасы) мен жабдықтың болуы (рН сандық датчиктері болмаған кезде индикаторлық қағазды пайдалануға болады).
3. Эксперименттік техниканың сенімділігі бұзылулар мен әдістемелік сәтсіздіктерден кепілдендірілген жұмыстық жұмысты қамтамасыз етеді.
4. Тәжірибенің қауіпсіздігі.

Аспаптық бөлім
Жабдық:
1) сандық рН сенсоры немесе зертханалық рН өлшегіш, лакмус қағазы немесе басқа қышқылдық индикаторы;
2) алкоголь термометрі (0-ден 50 0С дейін) немесе температураның сандық сенсоры;
3) лимон қышқылы (1 шай қасық);
4) ас содасы (1 шай қасық);
5) тазартылған су (300 мл);
6) су моншасына арналған ыдыс (алюминий немесе эмаль ыдыс немесе ыдыс), ерітінділерді суық су немесе қар ағынымен салқындатуға және ыстық сумен қыздыруға болады;
7) сыйымдылығы 50-100 мл (3 дана) жермен жабылған қақпағы бар стакандар.

№ 1 сабақ. Мәселені тұжырымдау
Сабақтың жоспары:
1. «Электролиттік диссоциация», «электролиттік диссоциациялану дәрежесі», «электролит» ұғымдарын талқылау.
2. Мәселе туралы мәлімдеме. Аспаптық экспериментті жоспарлау.

Қызмет мазмұны
Мұғалімнің қызметі
1. «Электролиттік диссоциация», «электролиттік диссоциациялану дәрежесі», «электролит» ұғымдарын талқылауды ұйымдастырады. Сұрақтар:
- Электролиттер дегеніміз не?
- Электролиттік диссоциацияның дәрежесі қандай?
- Күшті (мысалы, күкірт қышқылы, алюминий сульфаты) және әлсіз электролиттердің (мысалы, сірке қышқылы) диссоциациясының теңдеуін жазудың түрі қандай?
- Ерітінді концентрациясы диссоциациялану дәрежесіне қалай әсер етеді?
Жауапты сірке қышқылының сұйылтылған және концентрацияланған ерітінділері мысалында талқылауға болады. Егер электр өткізгіштігін анықтау мүмкін болса, сірке суы мен ас сірке суларының әртүрлі электр өткізгіштігін көрсетуге болады.

Тақырып бойынша жаңа ақпаратты қабылдау Химия сабақтарында қалыптасатын диссоциациялану дәрежесі туралы идеяларды дамыту

Тақырыпты түсінудің толықтығын бағалау Нормативтік-құқықтық мәселені түсінуді талдау мүмкіндігі

Мұғалімнің қызметі
2. Аспаптық экспериментті жоспарлау мен дайындауды ұйымдастырады:
- «рН және температура» жобасының ақпараттарымен танысу;
- жобаның мақсатын, гипотезасын талқылау;
- жұмыс топтарын ұйымдастыру (үш топ);
- жабдықты дайындау

Қабылданған іс-әрекеттер Студенттердің іс-әрекетінің формалары
Қышқылдармен (лимон қышқылы) жұмыс істеу кезінде қауіпсіздік ережелері туралы ақпаратты қабылдау Қауіпсіздік ережелерін сақтау қажеттілігі туралы түсінік қалыптастыру
Түсініксіз нәрсені нақтылау Тақырып бойынша сұрақ құрастыру мүмкіндігі. Коммуникативті
Жобамен жұмыс жасау әдістемесін түсінудің толықтығын бағалаңыз Нормативтік-құқықтық мәселені түсінуді талдау мүмкіндігі

№2 сабақ. Тәжірибе жасау
Сабақтың жоспары:
1. Сандық рН және температура датчиктерін жұмысқа дайындау.
2. РН-тің температураға тәуелділігін зерттеу жүргізу:
1 топ: лимон қышқылы ерітіндісінің рН-ын 10 ° C, 25 ° C, 40 ° C температурада өлшеу;
2 топ: ас содасының рН-ын 10 0С, 25 0С, 40 0С температурада өлшеу;
3 топ: дистилденген судың рН-ын 10 0С, 25 0С, 40 0С температурада өлшеу.
3. Алынған нәтижелерге алғашқы талдау. GlobalLab жобасының сауалнамаларын толтыру.

Мұғалімнің қызметі
1. Әр топ студенттері үшін жұмыс орындарын ұйымдастырады:
- ерітінділерді салқындату, содан кейін оларды біртіндеп қыздыру және температура мен рН өлшемдерін өлшеуді түсіндіреді;
- студенттердің сұрақтарына жауап береді

Қабылданған іс-әрекеттер Студенттердің іс-әрекетінің формалары
Олар жұмыс әдісі туралы ақпаратты қабылдайды Сандық цифрлық сенсорлардың жұмысы туралы идеяларды дамыту
Түсініксіз нәрсені нақтылау Тақырып бойынша сұрақ құрастыру мүмкіндігі. Коммуникативті
Жоба бойынша жұмысты түсінудің толықтығын бағалаңыз Нормативті сұрақ бойынша түсінікті талдау мүмкіндігі

Мұғалімнің қызметі
2. Оқушылардың топтық жұмысын ұйымдастырады. Мұғалім топта жұмыс барысын бақылайды, студенттердің мүмкін сұрақтарына жауап береді, зерттеу нәтижелері кестесінің тақтаға толтырылуын бақылайды

Қабылданған іс-әрекеттер Студенттердің іс-әрекетінің формалары
1. Сандық датчиктерді компьютерге қосыңыз.
2. Шешімдерді дайындаңыз:
1 топ - лимон қышқылы;
2 топ - ас содасы;
3 топ - тазартылған су.
3. Ерітінділерді суытып, рН-ны 10 ° С-та өлшеңіз.
4. Ерітінділерді біртіндеп қыздырып, рН-ны 25 ° С және 40 ° С-та өлшеңіз.
5. Өлшеу нәтижелері тақтаға шығарылатын жалпы кестеге енгізіледі (талқылауға ыңғайлы) Аспаптық зерттеу дағдыларын қалыптастыру Когнитивті
Топта жұмыс істеу Топтағы ынтымақтастықты үйрену Коммуникативті
Олар орындалған жұмыстың қарқыны мен толықтығын бағалай отырып, жалпы проблемамен жұмыс істейді.Өз әрекеттерін талдай білу және оларды бүкіл сыныптың бірлескен жұмысы негізінде түзету.

Мұғалімнің қызметі
3. Зерттеу нәтижелеріне алғашқы талдауды ұйымдастырады. Студенттердің GlobalLab жобасының «рН және температура» сауалнамаларын толтыру жұмысын ұйымдастырады

Қабылданған іс-әрекеттер Студенттердің іс-әрекетінің формалары
Басқа топтардың жұмысының нәтижелерімен танысыңыз РН-ның температураға тәуелділігі туралы түсініктерді қалыптастыру Когнитивті
Басқа топтардың өкілдеріне сұрақтар қою Сыныптастарымен ынтымақтастықты үйрену. Даму ауызша сөйлеу Коммуникативті
Жұмыс нәтижелерін талдау, жобалық сауалнаманы толтыру Өз әрекеттерін талдай білу және өз жұмысының нәтижелерін ұсыну

№ 3 сабақ. Нәтижелерді талдау және ұсыну
Қызмет мазмұны
1. Нәтижелердің презентациясы: студенттердің қойылымдары.
2. Сандық рН датчиктерін қолданатын жоба қатысушылары үшін маңызды қорытындыларды талқылау.

Мұғалімнің қызметі
1. Оқушылардың қойылымдарын ұйымдастырады. Динамиктерді қолдайды. Жоба бойынша жұмыс аяқталады, барлық қатысушыларға алғысымды білдіремін

Қабылданған іс-әрекеттер Студенттердің іс-әрекетінің формалары
Өз қызметтерінің нәтижелерімен таныстыру, сыныптастарының сөздерін тыңдау Жоба нәтижелерін ұсыну формасы туралы ойларды қалыптастыру Когнитивті
Қойылымдарды талқылауға қатысу.Сыныптастарымен білім беру ынтымақтастығы. Ауызша сөйлеуді дамыту Коммуникативті
Өз жұмысының нәтижелерін талдау, сыныптастарының мәлімдемелеріне түсініктеме беру Өз қызметінің және басқа адамдардың жұмысының нәтижелерін талдау мүмкіндігі

Мұғалімнің қызметі
2. «Ерітінді рН салқындатылған немесе қыздырылған жағдайда ол қалай әрекет етеді?» Жобасында ұсынылған сұрақты талқылауды ұйымдастырады. Неліктен ғалымдар рН-ны бір температурада өлшеуге тырысады және бұдан GlobalLab жобасының қатысушылары үшін қандай қорытынды жасау керек? «
«Ерітінділердің температурасы өзгерген кезде еріген қышқылдар мен сілтілердің диссоциация константасы және, демек, рН мәні» жобасының гипотезасын растайтын немесе жоққа шығаратын нәтижелерді талқылауды ұйымдастырады.

Қабылданған іс-әрекеттер Студенттердің іс-әрекетінің формалары
Ерітіндінің рН мен температура арасындағы байланысын талқылаңыз Когнитивті электролиттік диссоциациялану дәрежесі туралы идеяларды дамыту
Жоба гипотезасы туралы өз ойларын білдіріп, тұжырым жасау.Сыныптастарымен білім беру саласындағы ынтымақтастық. Ауызша сөйлеуді дамыту Коммуникативті
Алынған нәтижелер бойынша жоба гипотезасын бағалау, алынған нәтижелер бойынша гипотезаны бағалау және қорытынды жасай білу

Потенциометрия - зерттелетін ерітіндіге батырылған электродтың потенциалын өлшеу арқылы электролиттердің концентрациясын анықтауға негізделген талдаудың электрохимиялық әдістерінің бірі.

Потенциал (лат. Бастап потенция- күш) - физикалық күш өрістерін (электрлік, магниттік, гравитациялық) және жалпы векторлық физикалық шамалардың өрісін сипаттайтын ұғым.

Ерітіндідегі иондардың концентрациясын потенциометриялық өлшеу әдісі зерттелетін ерітіндіге орналастырылған екі арнайы электродтың электрлік потенциалдарының айырмашылығын өлшеуге негізделген, ал бір көмекші электрод өлшеу кезінде тұрақты потенциалға ие.

Потенциал Eжеке электродты Нернст теңдеуімен анықтайды (В.Нернст - неміс физигі және химигі, 1869 - 1941) өзінің стандартты (қалыпты) потенциалы арқылы E 0 иондық белсенділік және +, олар электрод процесіне қатысады

E \u003d E 0 + 2,3 lg а + , (4.1)

Қайда E 0 - электродтың қасиеттерімен анықталатын және ерітіндідегі иондардың концентрациясына тәуелді емес фазалық потенциалдар айырымының компоненті; R- әмбебап газ тұрақтысы; n- ионның валенттілігі; T -абсолюттік температура; F – фарадей саны (М.Фарадей - ХІХ ғасырдағы ағылшын физигі).

Электрохимиялық жүйелердің тар кластары үшін алынған Нернст теңдеуі - сол металдың катиондарының ерітіндісі әлдеқайда кең шектерде жарамды.

Потенциометриялық әдіс ерітіндінің қышқылдық немесе сілтілік қасиеттерін сипаттайтын сутегі иондарының белсенділігін анықтау үшін кеңінен қолданылады.

Ерітіндідегі сутек иондарының пайда болуы диссоциациядан туындайды (лат. Бастап). диссоциация- су молекулаларының сутегі мен гидроксил иондарына дейін ыдырайтын бөлігін бөлу):

H 2 O↔
+
. (4.2)

Бұқаралық әрекет заңына сәйкес тұрақты TOсудың диссоциациялану реакциясының тепе-теңдігі Қ=
.
/
.

Суда диссоциацияланбаған молекулалардың концентрациясы соншалықты жоғары (55,5 М), оны тұрақты деп санауға болады, сондықтан (5.2) теңдеуі жеңілдетілген:
= 55,5 =
.
қайда
- судың иондық өнімі деп аталатын тұрақты,
\u003d 1,0 ∙ 10 -14 22 o C температурада.

Су молекулаларының диссоциациясы кезінде сутек пен гидроксил иондары тең мөлшерде түзіледі, сондықтан олардың концентрациясы бірдей (бейтарап ерітінді). Концентрациялардың теңдігі мен судың иондық өнімінің белгілі мәні негізінде бізде бар

[H +] \u003d
=
= 1∙10 -7 . (4.3)

Сутегі иондарының концентрациясының ыңғайлы көрінісі үшін химик Зеренсен (П.Саренсен - даниялық физик және биохимик) рН ұғымын енгізді (p - дат сөзінің бастапқы әрпі Потенц - дәреже, H - сутектің химиялық белгісі).

РН - бұл ерітінділердегі сутек иондарының концентрациясын (белсенділігін) сипаттайтын шама. Ол сан жағынан сутегі иондарының концентрациясының ондық логарифміне тең
қарама-қарсы белгісімен алынған, яғни.

рН = - lg
. (4.4)

Сулы ерітінділердің рН мәні 1-ден 15-ке дейін болуы мүмкін, 22 ° C температурада бейтарап ерітінділерде, рН \u003d 7, қышқылдық рН-да< 7, в щелочных рН > 7.

Басқарылатын ерітіндінің температурасы өзгерген кезде коэффициенттің болуына байланысты шыны электродтың электродтық потенциалы өзгереді S = 2,3∙теңдеуде (4.1). Нәтижесінде электродтар жүйесінің эмфтің әр түрлі мәндері ерітіндінің әр түрлі температурасындағы рН мәніне сәйкес келеді.

Электродтар жүйесінің эмфтің рН-қа тәуелділігі әр түрлі температурада бір нүктеде қиылысатын түзу сызықтар шоғыры (4.1-сурет) болып табылады. Бұл нүкте электрод жүйесінің эмф температураға тәуелді емес болатын ерітіндінің рН мәніне сәйкес келеді, ол деп аталады изопотенциалды (грек тілінен аударғанда  - тең, бірдей және ... потенциал) нүкте. Изопотенциалдық нүкте координаттары ( E ЖӘНЕ және рН I) - электродтар жүйесінің маңызды сипаттамалары. Температураны ескере отырып, статикалық сипаттама (4.1) форманы алады

240 мкмоль / мин

0,002 мкмоль

Молярлық активтілік бір фермент молекуласының 1 минутта қанша субстрат молекуласын түрлендіретінін көрсетеді (молярлық белсенділікті кейде «айналым саны» деп атайды). 2.5 кейбір ферменттердің молярлық белсенділігін көрсетеді.

Кесте 2.5. Кейбір ферменттердің молярлық белсенділігі

	L kgi vn osg.
Көміртекті ангидраза C		(3-галактозидаза
L5-3-кетостероидты изомераза		Фосфоглукомутаза
Супероксид дисмутазы		Циксинат дегидрогеназы
Каталаза		Көпфункционалды
(3-амилаза
Фумараза

Екіфункционалды деп аталатын фермент белгілідің арасында ең аз молярлық белсенділікке ие. Алайда, бұл оның физиологиялық рөлі де төмен дегенді білдірмейді (бұл фермент туралы толығырақ 9.31 суретті қараңыз).

Ферментативті реакция жылдамдығының температураға, рН мен инкубациялық уақытқа тәуелділігі

Реакция жылдамдығының температураға тәуелділігі.Ферментативті реакциялардың жылдамдығы, басқалар сияқты, температураға байланысты: температура әр 10 ° C сайын көтерілгенде, жылдамдық шамамен екі есеге артады (Van't Gough fa ережесі). Алайда, ферментативті реакциялар үшін бұл ереже тек төмен температурада - 50-60 ° С дейін жарамды. Жоғары температурада ферменттің денатурациясы жеделдейді, бұл оның мөлшерінің азаюын білдіреді; реакция жылдамдығы да сәйкесінше төмендейді (2.17-сурет, г). 80-90 ° C-та ферменттердің көп бөлігі бірден дерлік денатурацияланады. Ферменттерді 25 ° C температурасында анықтау ұсынылады.

Реакция жылдамдығының рН-қа тәуелділігі.РН өзгеруі белсенді центрдегі ионогендік топтардың иондану дәрежесінің өзгеруіне әкеледі және бұл субстраттың белсенді орталыққа және каталитикалық механизмге жақындығына әсер етеді. Сонымен қатар, ақуыздың иондануының өзгеруі (тек белсенді аймақ аймағында ғана емес) фермент молекуласында конформациялық өзгерістер тудырады. Қисықтың қоңырау тәрізді формасы (сурет 2.17, е) реакцияның субстратымен және катализімен ең жақсы байланыс орнататын фермент ионизациясының оңтайлы күйінің бар екендігін білдіреді. Көптеген ферменттер үшін оңтайлы рН 6-дан 8-ге дейінгі аралықта болады. Алайда, ерекше жағдайлар бар: мысалы, пепсин рН-да ең белсенді болады. Ферменттер берілген ферменттің оңтайлы рН-да санмен анықталады.

Реакция жылдамдығының уақытқа тәуелділігі.Инкубация уақыты өскен сайын реакция жылдамдығы төмендейді (2.17-сурет, е). Бұл орын алуы мүмкін

субстрат концентрациясының төмендеуіне, кері реакция жылдамдығының жоғарылауына байланысты (тікелей реакция өнімі жинақталу нәтижесінде), реакция өнімі арқылы ферменттің тежелуі және ферменттің денатурациясы. Ферменттердің сандық және кинетикалық зерттеулерінде бастапқы реакция жылдамдығы (реакция басталғаннан кейін бірден жылдамдық) өлшенеді. Жақындатылған жылдамдықты әр фермент үшін бастапқы деп санауға болатын уақыт және берілген шарттар үшін суретте көрсетілген график негізінде эксперименталды түрде таңдалады. 2.17, яғни нөлдік уақыт белгісінен басталатын графиктің түзу кесіндісі реакция жылдамдығы бастапқы жылдамдыққа тең немесе жақын болатын уақыт аралықтарына сәйкес келеді (бұл аралық суреттегі үзік сызықпен белгіленген).

ФЕРМЕНТТЕР ИНГИБИТОРЛАРЫ

Ферменттердің ингибиторлары - олардың белсенділігін төмендететін заттар. Ең қызығы ферменттің белсенді орталығымен өзара әрекеттесетін ингибиторлар. Мұндай ингибиторлар көбінесе субстраттың құрылымдық аналогтары болып табылады және сондықтан ферменттің белсенді центрін толықтырады. Сондықтан олар тек бір ферменттің немесе белсенді учаске құрылымы өте ұқсас ферменттер тобының белсенділігін тежейді. Бәсекеге қабілетті және бәсекеге қабілетсіз ингибиторлар, қайтымды және қайтымсыз ингибиторлар бар.

Малон қышқылы HOO C -CH2-COOH - сукин қышқылының құрылымдық аналогы, сондықтан ол сукцинатдегидрогеназаның белсенді орнына қосылуы мүмкін (жоғарыдан қараңыз). Алайда, малон қышқылын дегидрлеу мүмкін емес. Егер реакциялық қоспада құрамында сукин және малон қышқылдары болса, онда келесі процестер жүреді:

E + S J ± E S «2 E + P

Кейбір фермент молекулаларында ингибитор (I) орналасады және субстраттың трансформация реакциясына қатыспайды: сондықтан өнім түзілу жылдамдығы төмендейді. Егер субстраттың концентрациясы жоғарыласа, онда ES кешенінің үлесі артады, ал EI комплексі төмендейді: субстрат пен ингибитор ферменттің белсенді орны үшін бәсекелеседі. Бұл бәсекелік тежелудің мысалы. Субстраттың жеткілікті жоғары концентрациясы кезінде барлық фермент ES кешені түрінде болады және реакция жылдамдығы ингибитордың болуына қарамастан максималды болады.

Кейбір ингибиторлар еркін ферментпен емес, фермент-субстрат кешенімен комплекс түзеді:

IN бұл жағдайда субстрат концентрациясының жоғарылауы тежегіштің әсерін төмендетпейді; мұндай ингибиторлар бәсекеге қабілетсіз деп аталады.

IN кейбір жағдайларда ингибитор ферменттің әсерінен химиялық өзгеріске ұшырауы мүмкін. Мысалы,n-нитрофенилацетат протеолитикалық фермент химотрипсинмен гидролизденеді; гидролиз екі кезеңде жүреді (2.18-сурет).

a O2 N-
E- O- C- CH, + H, O - E- OH + HO- C- CH3 + H0O

Сурет: 2.18. Химотрипсинмен л-нитрофенилацетаттың гидролизі

Алдымен ацетил қалдықтары ферменттің белсенді орталығындағы серин қалдықтарының гидроксил тобына бекітіледі (реакция а), содан кейін ацетил ферментінің гидролизі жүреді (реакция б). Бірінші кезең жылдам, ал екіншісі өте баяу, сондықтан и-нитрофенил ацетаттың аз концентрациясында да фермент молекулаларының едәуір бөлігі ацетилденген күйде болады, ал табиғи субстраттың (пептидтер) гидролиз жылдамдығы төмендейді. Мұндай ингибиторлар псевдосубстраттар немесе нашар субстраттар деп аталады.

Кейде ингибитордың белсенді учаскедегі химиялық өзгерісі ферментпен өте тығыз, қайтымсыз байланысқан аралық өнімнің пайда болуына әкеледі: бұл құбылыс суицидтік катализ деп аталады. Мысалы, 3-хлорацетолфосфат триозды фосфат изомеразасын қайтымсыз тежейді. Бұл ингибитор диоксиацетонфосфаттың құрылымдық аналогы болып табылады: ол хлорсыздандырылған және фердің белсенді орталығындағы глутамин қышқылының қалдықтарымен қайтымсыз байланысады

	полиция (сурет 2.19).
				CH2 - O P O 3 H2

	C Th 2

Сурет: 2.19. Триозды фосфат изомеразасының қайтымсыз тежелуі

Ингибиторлар тек субстраттар аналогтары ғана емес, сонымен қатар нақты коферменттің орнын алуға қабілетті, бірақ оның қызметін атқара алмайтын коэнзим аналогтары болуы мүмкін.

Ферменттің ингибитормен өзара әрекеттесуі көбінесе субстратпен немесе коферментпен әрекеттесу сияқты ерекше болады. Осыған сүйене отырып

ингибиторларды ферменттің күрделі ферменттер жүйесінде немесе организмдегі белсенділігін таңдамалы түрде басу үшін қолдану. Атап айтқанда, көптеген дәрілік заттар белгілі бір ферменттердің ингибиторы болып табылады.

Аз селективті болатын ингибиторлар бар. Мысалы, n-хлоромеркурибензоат белоктардағы сульфгидрил топтары үшін ерекше реагент болып табылады (2.20-сурет). Сондықтан и-хлоромеркурибензоат катализге қатысатын SH топтары бар барлық ферменттерді тежейді.

Cys- SH + Cl- Hg-

COOH ™ Cys- S- Hg- (^ j\u003e - COOH

Сурет: 2.20. L-хлоромеркурибензоаттың ақуыздардың сульфгидрил топтарымен реакциясы

Тағы бір мысал - белсенді учаскеде серинмен бірге пептид гидролаза мен эстеразаның диизопропил фторофосфатымен тежелуі. Ингибитор серин қалдықтарына қайтымсыз жабысады (Cурет 2.21).

H3C - C H - C H 3

Сурет: 2.21. Диизопропил фторофосфатының сериндік ферменттердің тежелуі

Белсенді алаңнан тыс серин қалдықтары әсер етпейді; сондықтан ферменттің өзі оны бұзатын реакцияны катализдейді. Дизопропил фторофосфаты - улылығы өте жоғары фосфорорганикалық қосылыстар тобының өкілі. Уытты әсер ферменттердің, ең алдымен ацетилхолинэстеразаның тежелуіне байланысты (22-тарауды қараңыз).

Пенициллин, ең танымал және кең қолданылатын дәрілердің бірі, бірқатар жұқпалы ауруларды емдеу үшін қолданылады. Пенициллин гликопептид трансферазасының бактериялық ферментін қайтымсыз тежейді. Бұл фермент бактерия қабырғасының синтезіне қатысады, сондықтан пенициллин болған жағдайда бактериялардың көбеюі мүмкін емес. Гликопептидті трансфераза құрамында белсенді жерде серин қалдықтары бар (серин пептид гидролазы). Пенициллин молекуласында қасиеттері жағынан пептидтік байланысқа ұқсас амидтік байланыс бар (2.22-сурет). Фермент катализдейтін осы байланыстың бөлінуі нәтижесінде пенициллин қалдықтары ферментпен қайтымсыз байланысады.

Ингибиторлар - ферменттердің белсенді аймағының құрылымын және катализ механизмін зерттеуге арналған өте тиімді құралдар. Ингибиторлар, қайтымсыз

Сутегі көрсеткіші, рН (лат.) бondus Hydrogenii - «сутектің салмағы», айтылады «Күл») Бұл қышқылдықты сандық түрде білдіретін сутегі иондарының ерітіндідегі сутегі иондарының белсенділігі (жоғары сұйылтылған ерітінділердегі концентрацияға тең). Сутегі иондарының активтілігінің ондық логарифміне модулі бойынша және қарама-қарсы белгісі бойынша тең, ол литріне мольмен өрнектеледі:

РН тарихы.

Тұжырымдама рН мәні1909 жылы дат химигі Соренсен енгізген. Көрсеткіш деп аталады рН (латын сөздерінің бірінші әріптерімен) potentia hydrogeni - сутектің қуаты немесе pondus hydrogeni Сутектің салмағы). Химияда біріктіру арқылы pX әдетте болатын шаманы белгілейді lg Xжәне хат H бұл жағдайда сутегі иондарының концентрациясын белгілеңіз ( H +), дәлірек айтқанда, гидроний иондарының термодинамикалық белсенділігі.

РН мен pOH байланыстыратын теңдеулер.

РН мәнін көрсету.

25 ° C температурадағы таза суда сутегі иондарының концентрациясы ([ H +]) және гидроксид иондары ([ OH -]) бірдей және тең 10 −7 моль / л, бұл [,] тең болатын судың иондық өнімі анықтамасынан шығады H +] · [ OH -] және 10 −14 mol² / l² (25 ° C температурада) тең.

Егер ерітіндідегі екі типтегі иондардың концентрациясы бірдей болып шықса, онда ерітіндінің бейтарап реакциясы бар делінеді. Суға қышқыл қосқанда сутек иондарының концентрациясы жоғарылайды, ал гидроксид иондарының концентрациясы төмендейді, негіз қосқанда керісінше гидроксид иондарының мөлшері артады, ал сутек иондарының концентрациясы азаяды. Қашан [ H +] > [OH -] ерітінді қышқыл болып шығады, ал қашан [ OH − ] > [H +] - сілтілі.

Елестетуді ыңғайлы ету үшін, теріс көрсеткіштен құтылу үшін, сутегі иондарының концентрациясының орнына, олардың ондық логарифмі қолданылады, ол сутектің көрсеткіші болып табылатын қарама-қарсы белгісімен алынады - рН.

POH ерітіндісінің негіздік индексі.

Кері танымал емес рН мәні - шешім негізділігі индексі, pOH, бұл ион ерітіндісіндегі концентрацияның ондық логарифміне (теріс) тең OH − :

25 ° C кез-келген сулы ерітіндідегі сияқты, бұл температурада:

Әр түрлі қышқылдығы бар ерітінділердегі PH шамалары.

• Танымал пікірге қайшы рН ол 0 - 14 аралығын қоспағанда өзгеруі мүмкін, сонымен қатар бұл шектерден шығуы мүмкін. Мысалы, сутегі иондарының концентрациясы кезінде [ H +] \u003d 10 −15 моль / л, рН \u003d 15, гидроксид иондарының 10 моль / л концентрациясында pOH = −1 .

Себебі 25 ° C температурасында (стандартты жағдайлар) [ H +] [OH − ] = 10 −14 , мұндай температурада екені анық pH + pOH \u003d 14.

Себебі қышқыл ерітінділерде [ H +]\u003e 10 −7, яғни қышқыл ерітінділерде рН < 7, соответственно, у щелочных растворов рН > 7 , рН бейтарап ерітінділер 7-ге тең. Жоғары температурада судың электролиттік диссоциациялану константасы артады, яғни судың иондық өнімі көбейеді, сонда бейтарап болады рН \u003d 7 (бұл бір уақытта жоғарылаған концентрацияға сәйкес келеді H +, Сонымен OH -); температураның төмендеуімен, керісінше, бейтарап рН артады.

РН мәнін анықтау әдістері.

Мәнді анықтаудың бірнеше әдісі бар рН шешімдер. РН мәні индикаторлардың көмегімен шамамен бағаланады, дәл өлшеу арқылы өлшенеді рН-метр немесе қышқыл-негіз титрлеуін жүргізіп, аналитикалық жолмен анықтайды.

1. Сутегі иондарының концентрациясын шамамен бағалау үшін жиі пайдаланады қышқыл-негіз индикаторлары- түсі тәуелді органикалық заттар-бояғыштар рН Сәрсенбі. Ең танымал индикаторлар: лакмус, фенолфталеин, метилоранж (метилоранж) және т.б. Барлық индикаторлардың түсінің өзгеруі олардың қышқылдық диапазонында жүреді, көбіне 1-2 бірлік.
2. Жұмыс өлшеу аралығын арттыру үшін рН қолдану әмбебап индикаторбұл бірнеше индикаторлардың қоспасы. Әмбебап индикатор қышқыл аймақтан сілтіліге өткен кезде қызылдан сарыға, жасылға, көкке, күлгінге дәйекті түрде өзгереді. Анықтамалар рН лайланған немесе түрлі-түсті ерітінділер үшін индикатор әдісі қиын.
3. Арнайы құрылғыны қолдану - рН-метр - өлшеуге мүмкіндік береді рН кеңірек диапазонда және дәлірек (0,01 бірлікке дейін) рН) индикаторларды қолданғаннан гөрі. Ионометриялық анықтау әдісі рН гальваникалық тізбектің электр қозғаушы күшін милливольтметр-ионометрмен өлшеуге негізделген, оның құрамына шыны электрод кіреді, оның әлеуеті иондардың концентрациясына байланысты H + қоршаған ерітіндіде. Әдіс жоғары дәлдік пен ыңғайлылыққа ие, әсіресе индикаторлық электродты таңдалған диапазонда калибрлегеннен кейін рНөлшеуге мүмкіндік береді рН мөлдір емес және түсті шешімдер, сондықтан жиі қолданылады.
4. Аналитикалық көлемдік әдіс — қышқыл-негіздік титрлеу - сонымен қатар ерітінділердің қышқылдығын анықтауға нақты нәтижелер береді. Белгілі концентрациясы бар ерітінді (титрант) зерттелетін ерітіндіге тамшылатып қосылады. Олар араласқан кезде химиялық реакция жүреді. Эквиваленттік нүкте - реакцияның толық аяқталуына титранттың жеткілікті болатын кезі - индикатор көмегімен бекітіледі. Осыдан кейін, егер қосылған титрант ерітіндісінің концентрациясы мен көлемі белгілі болса, ерітіндінің қышқылдығы анықталады.
5. рН:

0,001 моль / л HCl 20 ° C температурада рН \u003d 3, 30 ° C температурада рН \u003d 3,

0,001 моль / л NaOH 20 ° C температурада рН \u003d 11,73, 30 ° C температурада рН \u003d 10,83,

Температураның мәндерге әсері рН сутегі иондарының (H +) әртүрлі диссоциациясымен түсіндіріледі және эксперименттік қате емес. Температура әсерін электронды түрде өтеуге болмайды рН-метр.

РН-тың химия мен биологиядағы маңызы.

Ортаның қышқылдығы көптеген химиялық процестер үшін маңызды, және белгілі бір реакцияның пайда болуы немесе нәтижесі көбіне байланысты рН Сәрсенбі. Белгілі бір құнды сақтау үшін рН реакциялық жүйеде зертханалық зерттеулер кезінде немесе өндірісте тұрақты шаманы сақтауға мүмкіндік беретін буферлік ерітінділер қолданылады рН сұйылтылған кезде немесе ерітіндіге аз мөлшерде қышқыл немесе сілтіні қосқанда.

Сутегі көрсеткіші рН әртүрлі биологиялық орталардың қышқыл-негіздік қасиеттерін сипаттау үшін жиі қолданылады.

Биохимиялық реакциялар үшін реакциялық ортаның тірі жүйелердегі қышқылдығы үлкен маңызға ие. Ерітіндідегі сутегі иондарының концентрациясы көбінесе ақуыздар мен нуклеин қышқылдарының физико-химиялық қасиеттеріне және биологиялық белсенділігіне әсер етеді, сондықтан организмнің қалыпты жұмыс істеуі үшін қышқыл-негіз гомеостазын сақтау ерекше маңызды міндет болып табылады. Оңтайлы динамикалық қызмет көрсету рН биологиялық сұйықтықтарға организмнің буферлік жүйелерінің әсерінен қол жеткізіледі.

Адам ағзасында рН мәні әр түрлі мүшелерде әр түрлі болады.

Кейбір мағыналар рН.
Зат
Қорғасын-қышқыл батареялардағы электролит
Асқазан шырыны
Лимон шырыны (5% лимон қышқылының ерітіндісі)
Тағамдық сірке суы
Кока кола
Алма шырыны
Адамның сау терісі
Қышқылды жаңбыр
Ішетін су
25 ° C температурада таза су
Теңіз суын
Қол сабыны (май)
Аммиак
Ағартқыш (ағартқыш)
Концентрлі сілтілік ерітінділер