Elektrotlar ilk kez kullanılmadan önce kalibre edilmelidir. Bunun için belirli pH değerlerinde tamponlanmış özel kalibrasyon solüsyonları vardır. Tamponlama, elektrot daldırıldığında az miktarda su girmesi kalibrasyonu etkilemeyecek şekilde çalışır. Kalibrasyonun amacı, üretim ve kullanımla ilgili elektrot hatasını belirli değerlere ayarlamaktır. Bunu yaparken iki hata dikkate alınmalıdır: sıfır noktası sapması ve hatanın "eğimi".

Her iki hata da ortak bir ölçüm hatasıyla sonuçlanır. Bu nedenle, her iki ölçüm hatasının da düzeltilebilmesi için iki noktanın kalibre edilmesi gerekir.

Sıfır nokta hatası. Yukarıdaki şekil ölçüm eğrisini ve referans eğrisini göstermektedir. Bu örnekte, ölçüm eğrisi pH 7'deki referans eğrisinden açıkça sapmaktadır, yani. nötr noktada, ortadan kaldırılması gereken bariz bir sıfır noktası hatasını düzeltiriz. Elektrotlar ilk olarak pH 7 kalibrasyon solüsyonuna sokulur En azından cam membran ve diyaframın solüsyona daldırılması önemlidir. Örneğimizde, ölçülen değer gerekli değerin üzerindedir, bu nedenle nominal değerden sapmaktadır. Ölçülen değer, değişken dirençli bir potansiyometrede doğru değere ayarlanır. Bu, sıfır noktası hatasıyla tüm ölçüm eğrisini paralel olarak kaydırır, böylece tam olarak nötr noktadan geçer. Böylece ölçüm cihazı sıfır noktalı ve kullanıma hazırdır.

PH elektrotlarını kalibre etmek için önce bir sıfır noktası ayarı gereklidir.

Eğim hatası. Sıfır noktasını kalibre ettikten sonra yandaki şekilde tasvir edilen durumu elde ederiz. Sıfır doğru bir şekilde belirlenir, ancak eğim noktası henüz belirlenmediğinden ölçülen değerde hala önemli bir hata vardır. Şimdi pH değeri 7'den farklı olan bir kalibrasyon çözeltisi seçilir. Çoğu kısım için tampon çözeltileri 4 ila 9 pH aralığında kullanılır. Elektrot ikinci tampon çözeltisine daldırılır ve nominal (standart) değerden eğim sapması bir potansiyometre kullanılarak belirlenir. Ve sadece şimdi ölçüm eğrisi gerekli eğri ile çakışıyor; cihaz kalibre edildi.

Sıfır noktası ayarlanmışsa, ikincisi ayarlanmalıdır. göreceli büyüklük - diklik

Sıcaklığın etkisi. PH değerlerindeki değişiklikler su sıcaklığından etkilenir. Ancak ölçüm cihazlarımızda sıcaklık kompanzasyonunun gerekli olup olmadığı net değildir. Yandaki tablo, 20 ° C'de kalibre edilmiş aletle pH değerlerinin sıcaklığa bağımlılığını gösterir. İlgilendiğimiz sıcaklıklar ve pH değerleri için, sıcaklıktaki sapmalardan kaynaklanan ölçüm hatasının ikinci ondalık basamakla sınırlı olduğu unutulmamalıdır. Bu nedenle, bu ölçüm hatası akvaryumcular için pratik bir öneme sahip değildir ve sıcaklık telafisi gerekli değildir. Elektrotlar üzerindeki farklı voltajlara dayalı tamamen ölçüm yapısındaki sapmaların yanı sıra, yanındaki tabloda verilen kalibre edilmiş çözeltilerin sıcaklık sapmaları da akılda tutulmalıdır.

Burada bu sapmaların nispeten küçük olduğunu ve ±% 2'den fazla olmadığını görüyoruz.

Sıcaklığın bir fonksiyonu olarak ölçülen pH değerlerinde sapma

PH değeri
	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

Tampon çözeltilere sıcaklık bağımlılığı

Sıcaklık ° С	PH değeri	Sapma%	PH değeri	Sapma%	PH değeri	Sapma%
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

Kontrol. Kontrol için elektrotların tekrar pH 7'de tampon çözeltisine daldırılması ve değerlerin yakınsayıp yakınsamadığının kontrol edilmesi önerilir. Elektrodun pH değeri ölçüm cihazıyla eşleşirse, su numunelerini ölçmek için kullanılabilir. Doğrulukla ilgili kişisel şikayetler varsa, kalibrasyon belirtilen zaman dilimi içinde tekrarlanmalıdır. Öneri olarak bir ila iki hafta arasında öneride bulunabilirsiniz. PH elektrotlarını kalibre ederken, cihaz üzerindeki pH değerinin tampon çözeltisindeki pH değerine ne kadar hızlı yaklaştığına da dikkat edilmelidir.

Konuyu incelemenin hedefleri:
- konu sonuçları: "elektrolitik ayrışma", "elektrolitik ayrışma derecesi", "elektrolit" kavramlarının incelenmesi, hidrojen indeksi hakkında bilgi gelişimi, güvenlik kurallarına uygunluk temelinde maddelerle çalışma becerilerinin geliştirilmesi;
- üst konu sonuçları: dijital ekipman kullanarak bir deney yapma (deneysel verileri elde etme), sonuçları işleme ve sunma becerilerinin oluşturulması;
- kişisel sonuçlar: bir laboratuvar deneyi temelinde eğitim araştırması yürütme becerilerinin oluşumu.

"PH ve sıcaklık" projesini kullanmanın fizibilitesi
1. Proje üzerinde çalışmak, belirli bir yaş için (13-14 yaş) teorik konu olan "Elektrolitik ayrışma teorisi" için zor bir araştırmaya ilgi oluşmasına katkıda bulunur. Bu durumda öğrenciler pH'ı belirleyerek asit ayrışma derecesi ile çözeltinin sıcaklığı arasındaki ilişkiyi kurarlar. Soda çözeltisi ile çalışmak 8. sınıfta propaedeutic olup, tuz hidrolizi çalışmasında 9. sınıf (ders dışı etkinlikler), 11. sınıf (genel kurs) proje sonuçlarına geri dönmenizi sağlar.
2. Araştırma için reaktiflerin (sitrik asit, kabartma tozu) ve ekipmanın (dijital pH sensörlerinin yokluğunda gösterge kağıdı kullanabilirsiniz) mevcudiyeti.
3. Deneysel tekniğin güvenilirliği, aksaklıklara ve metodolojik başarısızlıklara karşı garantili, sorunsuz bir çalışma akışı sağlar.
4. Deneyin güvenliği.

Enstrümantal bölüm
Ekipman:
1) dijital pH sensörü veya laboratuvar pH ölçer, turnusol kağıdı veya diğer asitlik göstergesi;
2) alkol termometresi (0 ila 50 0С arası) veya dijital sıcaklık sensörü;
3) sitrik asit (1 çay kaşığı);
4) kabartma tozu (1 çay kaşığı);
5) damıtılmış su (300 mi);
6) bir su banyosu için bir kap (alüminyum veya emaye kap veya kase), çözeltiler bir soğuk su veya kar akışı ile soğutulabilir ve sıcak su ile ısıtılabilir;
7) 50-100 ml (3 adet) kapasiteli öğütülmüş kapaklı beher.

1 numaralı ders. Sorunun formülasyonu
Ders planı:
1. "Elektrolitik ayrışma", "elektrolitik ayrışma derecesi", "elektrolit" kavramlarının tartışılması.
2. Sorunun açıklaması. Enstrümantal bir deney planlamak.

Aktivite içeriği
Öğretmen etkinliği
1. "Elektrolitik ayrışma", "elektrolitik ayrışma derecesi", "elektrolit" kavramları hakkında bir tartışma düzenler. Sorular:
- Elektrolitler nelerdir?
- Elektrolitik ayrışmanın derecesi nedir?
- Güçlü (örneğin sülfürik asit, alüminyum sülfat) ve zayıf elektrolitlerin (örneğin, asetik asit) ayrışması için denklem yazmanın şekli nedir?
- Çözeltinin konsantrasyonu ayrışma derecesini nasıl etkiler?
Cevap, asetik asitin seyreltik ve konsantre çözeltileri örneği kullanılarak tartışılabilir. İletkenliği belirlemek mümkünse sirke özü ile sofra sirkesinin farklı iletkenliklerini göstermek mümkündür.

Kimya derslerinde oluşan ayrışma derecesi hakkında fikirlerin geliştirilmesi konuyla ilgili yeni bilgileri algılayın Bilişsel

Konuyu anlamanın bütünlüğünü değerlendirin Konunun anlaşılmasını analiz etme yeteneği Düzenleyici

Öğretmen etkinliği
2. Enstrümantal deneyin planlanmasını ve hazırlanmasını düzenler:
- "pH ve sıcaklık" projesinin bilgileriyle tanışma;
- projenin amacının tartışılması, hipotez;
- çalışma gruplarının organizasyonu (üç grup);
- ekipmanın hazırlanması

Alınan eylemler Biçimlendirilebilir aktivite yolları Öğrenci aktiviteleri
Asitlerle (sitrik asit) çalışırken güvenlik kuralları hakkında bilgi algılama Güvenlik kurallarına uyma ihtiyacı kavramının geliştirilmesi Bilişsel
Neyin belirsiz kaldığını netleştirin Bir konuda soru formüle etme yeteneği İletişimsel
Proje üzerinde çalışmanın metodolojisinin anlaşılmasının tamlığını değerlendirin Konunun anlaşılmasını analiz etme yeteneği Düzenleyici

2. ders. Deney yapma
Ders planı:
1. Çalışma için dijital pH ve sıcaklık sensörlerinin hazırlanması.
2. pH'ın sıcaklığa bağımlılığı üzerine bir çalışma yürütmek:
1. grup: 10 ° C, 25 ° C, 40 ° C'de sitrik asit çözeltisinin pH ölçümü;
2. grup: 10 0C, 25 0C, 40 0C'de kabartma tozu çözeltisinin pH ölçümü;
3. grup: 10 0C, 25 0C, 40 0C'de damıtılmış suyun pH'ını ölçme
3. Elde edilen sonuçların birincil analizi. GlobalLab proje anketlerini doldurmak.

Öğretmen etkinliği
1. Her öğrenci grubu için çalışma yerleri düzenler:
- Çözeltilerin nasıl soğutulacağını ve ardından yavaş yavaş ısıtılacağını ve sıcaklık ve pH ölçümlerinin nasıl yapılacağını açıklar;
- öğrencilerin sorularını yanıtlar

Alınan eylemler Biçimlendirilebilir aktivite yolları Öğrenci aktiviteleri
Çalışma yöntemi hakkında bilgi algılarlar Dijital sensörlerin çalışması hakkında fikirlerin geliştirilmesi Bilişsel
Neyin belirsiz kaldığını netleştirin Bir konuda soru formüle etme yeteneği İletişimsel
Proje üzerindeki çalışmanın anlayışının tamlığını değerlendirin Konunun anlaşılmasını analiz etme becerisi

Öğretmen etkinliği
2. Öğrencilerin çalışmalarını gruplar halinde düzenler. Öğretmen, işin ilerleyişini gruplar halinde izler, öğrencilerden gelen olası soruları yanıtlar, tahtadaki araştırma sonuçları tablosunun tamamlanmasını izler.

Alınan eylemler Biçimlendirilebilir aktivite yolları Öğrenci aktiviteleri
1. Dijital sensörleri bilgisayara bağlayın.
2. Çözümler hazırlayın:
1. grup - sitrik asit;
2. grup - kabartma tozu;
3. grup - damıtılmış su.
3. Solüsyonları soğutun ve pH'ı 10 ° C'de ölçün.
4. Çözeltileri yavaş yavaş ısıtın ve pH'ı 25 ° C ve 40 ° C'de ölçün.
5. Ölçüm sonuçları tahtaya çizilen genel bir tabloya girilir (tartışma için uygun) Enstrümantal araştırmada becerilerin oluşumu Bilişsel
Gruplar halinde çalışma Gruplarda işbirliği öğrenme İletişimsel
Ortak bir sorun üzerinde çalışın, yapılan işin hızını ve eksiksizliğini değerlendirin Eylemlerini analiz etme ve tüm sınıfın ortak çalışmasına dayanarak bunları düzeltme becerisi Düzenleyici

Öğretmen etkinliği
3. Araştırma sonuçlarının birincil analizini düzenler. GlobalLab projesi "pH ve sıcaklık" anketlerinin doldurulması için öğrencilerin çalışmalarını düzenler

Alınan eylemler Biçimlendirilebilir aktivite yolları Öğrenci aktiviteleri
Diğer grupların çalışmalarının sonuçları hakkında bilgi edinin pH'ın sıcaklığa bağımlılığı hakkında fikirlerin oluşturulması Bilişsel
Diğer grupların temsilcilerine sorular sormak Sınıf arkadaşları ile işbirliğini öğrenmek. Geliştirme sözlü konuşma İletişimsel
İşin sonuçlarını analiz edin, proje anketini doldurun Eylemlerini analiz etme ve çalışmalarının sonuçlarını sunma yeteneği Düzenleyici

3 numaralı ders. Elde edilen sonuçların analizi ve sunumu
Aktivite içeriği
1. Sonuçların sunumu: öğrenci performansları.
2. Dijital pH sensörleri kullanan proje katılımcıları için önemli olan sonuçların tartışılması.

Öğretmen etkinliği
1. Öğrenci performanslarını düzenler. Hoparlörleri destekler. Projedeki çalışmaları sonuçlandırır, tüm katılımcılara teşekkürler

Alınan eylemler Biçimlendirilebilir aktivite yolları Öğrenci aktiviteleri
Faaliyetlerinin sonuçlarını sunun, sınıf arkadaşlarının konuşmalarını dinleyin Proje sonuçlarının sunum şekli hakkında fikirlerin oluşturulması Bilişsel
Performans tartışmalarına katılın Sınıf arkadaşları ile eğitim işbirliği. Sözlü konuşma gelişimi İletişimsel
Çalışmalarının sonuçlarını analiz edin, sınıf arkadaşlarının ifadeleri hakkında yorum yapın Faaliyetlerinin sonuçlarını ve diğer insanların çalışmalarını analiz etme yeteneği Düzenleyici

Öğretmen etkinliği
2. Projede sunulan soru ile ilgili bir tartışma düzenler “Çözeltinin pH'ı soğutulur veya ısıtılırsa nasıl davranır? Bilim adamları neden aynı sıcaklıkta pH'ı ölçmeye çalışıyorlar ve GlobalLab projesinin katılımcıları için bundan ne sonuç çıkarılmalıdır? "
"Çözeltilerin sıcaklığı değiştiğinde, çözünmüş asitlerin ve alkalilerin ayrışma sabiti ve dolayısıyla pH değeri" projesinin hipotezini doğrulayan veya çürüten sonuçların bir tartışmasını düzenler.

Alınan eylemler Biçimlendirilebilir aktivite yolları Öğrenci aktiviteleri
Çözelti pH'ı ile sıcaklık arasındaki ilişkiyi tartışın Elektrolitik ayrışma derecesi hakkında fikirlerin geliştirilmesi Bilişsel
Proje hipotezi üzerine düşüncelerini ifade edin ve bir sonuç oluşturun Sınıf arkadaşları ile eğitim işbirliği. Sözlü konuşma gelişimi İletişimsel
Elde edilen sonuçlara göre proje hipotezini değerlendirin Halihazırda elde edilen sonuçlara dayanarak hipotezi değerlendirme ve bir sonuç oluşturma becerisi Düzenleyici

Potansiyometri, bir test çözeltisine batırılmış bir elektrotun potansiyelini ölçerek elektrolit konsantrasyonunu belirlemeye dayanan elektrokimyasal analiz yöntemlerinden biridir.

Potansiyel (enlem. potentia- kuvvet) - fiziksel kuvvet alanlarını (elektrik, manyetik, yerçekimi) ve genel olarak vektör fiziksel büyüklükleri alanını karakterize eden bir kavram.

Bir çözeltideki iyon konsantrasyonunun potansiyometrik ölçüm yöntemi, test çözeltisine yerleştirilen iki özel elektrotun elektriksel potansiyellerindeki farkın ölçülmesine dayanır ve bir yardımcı elektrot, ölçüm sırasında sabit bir potansiyele sahiptir.

Potansiyel Etek bir elektrot, standart (normal) potansiyeli aracılığıyla Nernst denklemi (W.Nernst - Alman fizikçi-kimyager, 1869 - 1941) tarafından belirlenir E 0 ve iyon aktivitesi a +, elektrot işleminde yer alan

E \u003d E 0 + 2,3 lg a + , (4.1)

nerede E 0 - elektrotun özellikleri ile belirlenen ve çözeltideki iyon konsantrasyonuna bağlı olmayan fazlar arası potansiyel farkının bileşeni; R- Evrensel gaz sabiti; n- iyonun değeri; T -mutlak sıcaklık; F – faraday numarası (M.Faraday - on dokuzuncu yüzyılın İngiliz fizikçisi).

Dar bir elektrokimyasal sistem metal sınıfı için türetilen Nernst denklemi - aynı metalin katyonlarının çözümü, çok daha geniş sınırlar içinde geçerlidir.

Potansiyometrik yöntem, bir çözeltinin asidik veya alkali özelliklerini karakterize eden hidrojen iyonlarının aktivitesini belirlemek için en yaygın şekilde kullanılır.

Çözeltideki hidrojen iyonlarının ortaya çıkması ayrışmadan kaynaklanır (lat. ayrışma- ayrışma) hidrojen ve hidroksil iyonlarına bozunan su moleküllerinin bir kısmının:

H 2 Ö↔
+
. (4.2)

Kütle eylem yasasına göre, sabit KİMEsu ayrışma reaksiyonunun dengesi K=
.
/
.

Sudaki ayrışmamış moleküllerin konsantrasyonu o kadar yüksektir (55,5 M) ki sabit kabul edilebilir, bu nedenle denklem (5.2) basitleştirilmiştir:
= 55,5 =
.
nerede
- suyun iyonik ürünü denen bir sabit,
\u003d 1.0 ∙ 10-14, 22 o C sıcaklıkta

Su moleküllerinin ayrışması sırasında eşit miktarlarda hidrojen ve hidroksil iyonları oluşur, bu nedenle konsantrasyonları aynıdır (nötr çözelti). Konsantrasyonların eşitliğine ve suyun iyonik ürününün bilinen değerine dayanarak,

[H +] \u003d
=
= 1∙10 -7 . (4.3)

Hidrojen iyonlarının konsantrasyonunun daha uygun bir ifadesi için kimyager Zerensen (P.Sarensen, Danimarkalı bir fizikçi ve biyokimyacıdır) pH kavramını tanıttı. (p, Danca Potenz kelimesinin ilk harfi, derecedir, H, hidrojenin kimyasal sembolüdür).

Hidrojen göstergesi pH, çözeltilerdeki hidrojen iyonlarının konsantrasyonunu (aktivitesini) karakterize eden bir değerdir. Sayısal olarak hidrojen iyonlarının konsantrasyonunun ondalık logaritmasına eşittir.
ters işaret ile alınır, yani

pH = - lg
. (4.4)

Sulu çözeltiler, 1 ila 15 aralığında bir pH değerine sahip olabilir. 22 ° C pH \u003d 7 sıcaklıkta nötr çözeltilerde, asidik pH'ta< 7, в щелочных рН > 7.

Kontrollü solüsyonun sıcaklığı değiştiğinde, katsayının varlığından dolayı cam elektrotun elektrot potansiyeli değişir. S = 2,3∙denklemde (4.1). Sonuç olarak, elektrot sisteminin farklı emf değerleri, farklı çözelti sıcaklıklarında aynı pH değerine karşılık gelir.

Elektrot sisteminin emfinin farklı sıcaklıklarda pH'a bağımlılığı, bir noktada kesişen bir grup düz çizgidir (Şekil 4.1). Bu nokta, elektrot sisteminin emfinin sıcaklığa bağlı olmadığı çözeltinin pH değerine karşılık gelir, buna denir izopotansiyel (Yunancadan  - eşit, aynı ve ... potansiyel) nokta. İzopotansiyel nokta koordinatları ( E VE ve pH I) elektrot sisteminin en önemli özellikleridir. Sıcaklık dikkate alınarak statik karakteristik (4.1) şeklini alır.

240 μmol / dakika

0,002 μmol

Molar aktivite, 1 dakikada bir enzim molekülü tarafından kaç substrat molekülünün dönüştürüldüğünü gösterir (molar aktivite bazen "devir sayısı" olarak anılır). 2.5, bazı enzimlerin molar aktivitesini gösterir.

Tablo 2.5. Bazı enzimlerin molar aktivitesi

	L kgi vn osg.
Karbonik anhidraz C		(3-Galaktosidaz
L5-3-ketosteroid izomeraz		Fosfoglukomutaz
Süperoksit dismutaz		Siksinat dehidrojenaz
Katalaz		İki işlevli
(3-Amilaz
Fumaraza

İki işlevli enzim bilinen enzimler arasında en düşük molar aktiviteye sahiptir. Ancak bu, fizyolojik rolünün de düşük olduğu anlamına gelmez (bu enzim hakkında daha fazla ayrıntı için bkz. Şekil 9.31).

Enzimatik reaksiyon hızının sıcaklık, pH ve inkübasyon süresine bağlılığı

Reaksiyon hızının sıcaklığa bağımlılığı.Enzimatik reaksiyonların hızı, diğerleri gibi, sıcaklığa bağlıdır: sıcaklık her 10 ° C'de yükseldikçe, hız yaklaşık olarak iki katına çıkar (Van't Gough fa kuralı). Bununla birlikte, enzimatik reaksiyonlar için bu kural yalnızca düşük sıcaklıklarda - 50-60 ° C'ye kadar geçerlidir. Daha yüksek sıcaklıklarda enzimin denatürasyonu hızlanır, bu da miktarında azalma anlamına gelir; reaksiyon hızı da buna göre azalır (Şekil 2.17, d). 80-90 ° C'de enzimlerin çoğu neredeyse anında denatüre olur. Enzimlerin 25 ° C'de ölçülmesi önerilir.

Reaksiyon hızının pH'a bağımlılığı.PH'daki bir değişiklik, aktif merkezdeki iyonojenik grupların iyonlaşma derecesinde bir değişikliğe yol açar ve bu, aktif merkez ve katalitik mekanizma için substratın afinitesini etkiler. Ek olarak, protein iyonizasyonundaki bir değişiklik (sadece aktif merkez bölgesinde değil) enzim molekülünde konformasyonel değişikliklere neden olur. Eğrinin çan şeklindeki şekli (Şekil 2.17, e), substrat ile en iyi bağlantıyı ve reaksiyonun katalizini sağlayan bazı optimal enzim iyonizasyonu durumu olduğu anlamına gelir. Çoğu enzim için optimum pH 6 ila 8 arasındadır. Bununla birlikte, istisnalar vardır: örneğin, pepsin en çok pH 2'de aktiftir. Enzimler, verilen enzim için optimum pH'ta ölçülür.

Reaksiyon hızının zamana bağlılığı.İnkübasyon süresi arttıkça, reaksiyon hızı azalır (Şekil 2.17, f). Bu olabilir

substratın konsantrasyonundaki bir düşüş nedeniyle, ters reaksiyon hızındaki bir artış (doğrudan reaksiyon ürününün birikmesinin bir sonucu olarak), enzimin reaksiyon ürünü tarafından inhibisyonu ve enzimin denatürasyonu. Enzim miktar tayini ve kinetik çalışmalarda, ilk reaksiyon hızı (reaksiyonun başlamasından hemen sonraki hız) ölçülür. Kabul edilebilir bir yaklaşıma sahip olan hızın, her enzim ve verilen koşullar için ilk değer olarak kabul edilebileceği süre, Şekil 2'de gösterilen grafiğe dayanarak deneysel olarak seçilir. 2.17, yani, sıfır zaman işaretinden başlayarak grafiğin düz çizgi bölümü, reaksiyon hızının başlangıç \u200b\u200bhızına eşit veya buna yakın olduğu zaman aralığına karşılık gelir (şekilde, bu aralık kesikli bir çizgiyle işaretlenmiştir).

ENZİM İNHİBİTÖRLERİ

Enzim inhibitörleri, aktivitelerini azaltan maddelerdir. En çok ilgi çeken, enzimin aktif merkezi ile etkileşime giren inhibitörlerdir. Bu tür inhibitörler çoğunlukla substratın yapısal analoglarıdır ve bu nedenle enzimin aktif merkezine tamamlayıcıdır. Bu nedenle, aktif bölgeye çok benzer bir yapıya sahip sadece bir enzimin veya bir grup enzimin aktivitesini engellerler. Rekabetçi ve rekabetçi olmayan inhibitörler, tersinir ve geri döndürülemez inhibitörler vardır.

Malonik asit HOO C-CH2-COOH, süksinik asidin yapısal bir analoğudur; bu nedenle, süksinat dehidrojenazın aktif bölgesine bağlanabilir (yukarıya bakın). Bununla birlikte, malonik asidin dehidrojenasyonu imkansızdır. Reaksiyon karışımı hem süksinik hem de malonik asitler içeriyorsa, aşağıdaki işlemler gerçekleşir:

E + S J ± E S «2 E + P

Bazı enzim moleküllerinin inhibitör (I) tarafından işgal edildiği ve substrat dönüştürme reaksiyonuna katılmadığı ortaya çıkar: bu nedenle, ürün oluşum hızı azalır. Substratın konsantrasyonu artarsa, ES kompleksinin oranı artar ve EI kompleksi azalır: substrat ve inhibitör, enzimin aktif bölgesi için rekabet eder. Bu, rekabetçi engellemenin bir örneğidir. Yeterince yüksek bir substrat konsantrasyonunda, enzimin tamamı bir ES kompleksi formunda olacaktır ve inhibitörün varlığına rağmen reaksiyon hızı maksimum olacaktır.

Bazı inhibitörler, serbest bir enzimle değil, bir enzim-substrat kompleksiyle bir kompleks oluşturur:

İÇİNDE bu durumda, substratın konsantrasyonundaki bir artış, inhibitörün etkisini azaltmaz; bu tür inhibitörlere rekabetçi olmayan denir.

İÇİNDE bazı durumlarda, inhibitör bir enzim tarafından kimyasal dönüşüme uğrayabilir. Örneğin,n-nitrofenil asetat, proteolitik enzim kimotripsin tarafından hidrolize edilir; hidroliz iki aşamada gerçekleşir (Şekil 2.18).

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

Şekil: 2.18. L-nitrofenil asetatın kimotripsin ile hidrolizi

Önce asetil artığı, enzimin aktif merkezinde serin kalıntısının hidroksil grubuna eklenir (reaksiyon a) ve ardından asetil enziminin hidrolizi gerçekleşir (reaksiyon b). İlk aşama hızlıdır ve ikincisi çok yavaştır, bu nedenle, düşük i-nitrofenil asetat konsantrasyonlarında bile enzim moleküllerinin önemli bir kısmı asetillenmiş formdadır ve doğal substratın (peptidler) hidroliz hızı azalır. Bu tür inhibitörlere psödosubstratlar veya zayıf substratlar denir.

Bazen inhibitörün aktif merkezdeki kimyasal dönüşümü, enzime çok sıkı ve geri döndürülemez bir şekilde bağlanan bir ara ürünün oluşumuna yol açar: bu fenomen intihar katalizidir. Örneğin, 3-kloroasetol fosfat, trioz fosfat izomerazı geri döndürülemez şekilde inhibe eder. Bu inhibitör, dioksiaseton fosfatın yapısal bir analoğudur: klorsuzlaştırılır ve ferin aktif merkezindeki glutamik asit kalıntısına geri çevrilemez şekilde bağlanır.

	cop (Şekil 2.19).
				CH2 - O P O 3 H2

	C Per 2

Şekil: 2.19. Trioz fosfat izomerazın geri dönüşümsüz inhibisyonu

İnhibitörler, yalnızca substratların analogları değil, aynı zamanda gerçek bir koenzimin yerini alabilen ancak işlevini yerine getiremeyen koenzimlerin analogları da olabilir.

Bir enzimin bir inhibitörle etkileşimi çoğu kez bir substrat veya koenzim ile etkileşim kadar spesifiktir. Buna dayanarak

inhibitörlerin kompleks bir enzim sisteminde veya vücutta bir enzimin aktivitesini seçici olarak bastırmak için kullanılması. Özellikle birçok tıbbi madde, belirli enzimlerin inhibitörleridir.

Daha az seçici olan inhibitörler var. Örneğin, n-kloromerküribenzoat, proteinlerdeki sülfhidril grupları için spesifik bir reaktiftir (Şekil 2.20). Bu nedenle i-kloromerküribenzoat, katalize katılan SH gruplarına sahip tüm enzimleri inhibe eder.

Cys- SH + Cl- Hg-

COOH ™ Cys- S- Hg- (^ j\u003e - COOH

Şekil: 2.20. L-kloromerküribenzoatın sülfhidril protein grupları ile reaksiyonu

Diğer bir örnek, aktif bölgede serin ile peptit hidrolazların ve esterazların diizopropil florofosfatının inhibisyonudur. İnhibitör, serin kalıntısına geri döndürülemez bir şekilde bağlanır (Şekil 2.21).

H3C - C H - C H 3

Şekil: 2.21. Serin enzimlerin diizopropil florofosfat tarafından inhibisyonu

Aktif site dışındaki serin artıkları etkilenmeden kalır; bu nedenle enzimin kendisi onu yok eden reaksiyonu katalize eder. Diizopropil florofosfat, son derece yüksek toksisiteye sahip organofosfor bileşikleri grubunun bir temsilcisidir. Toksik etki, tam olarak enzimlerin ve esas olarak asetilkolinesterazın inhibisyonundan kaynaklanmaktadır (bkz. Bölüm 22).

En çok bilinen ve en çok kullanılan ilaçlardan biri olan penisilin, birçok bulaşıcı hastalığın tedavisinde kullanılmaktadır. Penisilin, bakteriyel enzim glikopeptid transferazı geri döndürülemez şekilde inhibe eder. Bu enzim, bakteri duvarının sentezinde rol oynar ve bu nedenle penisilin varlığında bakteri üremesi imkansızdır. Glikopeptid transferaz, aktif bölgede (serin peptid hidrolaz) bir serin kalıntısı içerir. Penisilin molekülünde, özellikleri bir peptid bağına benzeyen bir amid bağı vardır (Şekil 2.22). Enzim tarafından katalize edilen bu bağın bölünmesinin bir sonucu olarak, penisilin kalıntısı geri dönüşümsüz olarak enzime bağlanır.

İnhibitörler, enzimlerin aktif bölgesinin yapısını ve kataliz mekanizmasını incelemek için çok etkili araçlardır. İnhibitörler, geri döndürülemez

Hidrojen üssü, pH (enlem. pondus Hydrogenii - "hidrojen ağırlığı" olarak telaffuz edilir "Pe kül") Bir çözeltideki hidrojen iyonlarının asitliğini kantitatif olarak ifade eden bir aktivite ölçüsüdür (yüksek oranda seyreltik çözeltilerde konsantrasyona eşdeğerdir). Litre başına mol cinsinden ifade edilen hidrojen iyonlarının aktivitesinin ondalık logaritmasına işaret olarak eşit büyüklükte ve zıttır:

PH tarihi.

Konsept pH değeri1909'da Danimarkalı kimyager Sørensen tarafından tanıtıldı. Gösterge denir pH (Latince kelimelerin ilk harfleriyle potentia hydrogeni - hidrojenin gücü veya pondus hydrogeni Hidrojenin ağırlığıdır). Kimyada birleştirerek pX genellikle eşit olan bir değeri belirtir lg Xve mektup H bu durumda hidrojen iyonlarının konsantrasyonunu belirtir ( H +) veya hidronyum iyonlarının termodinamik aktivitesi.

PH ve pOH'yi bağlayan denklemler.

PH değeri göstergesi.

25 ° C'de saf suda, hidrojen iyonlarının konsantrasyonu ([ H +]) ve hidroksit iyonları ([ OH -]) aynıdır ve 10 −7 mol / l'ye eşittir, bu açıkça suyun iyonik ürününün tanımından kaynaklanır, [ H +] · [ OH -] ve 10 −14 mol² / l²'ye eşittir (25 ° C'de).

Bir çözeltideki iki tip iyonun konsantrasyonları aynıysa, çözeltinin nötr bir reaksiyona sahip olduğu söylenir. Suya asit eklendiğinde, hidrojen iyonlarının konsantrasyonu artar ve hidroksit iyonlarının konsantrasyonu azalır; tersine bir baz eklenirken hidroksit iyonlarının içeriği artar ve hidrojen iyonlarının konsantrasyonu azalır. Ne zaman [ H +] > [OH -] çözeltinin asidik olduğu söylenir ve ne zaman [ OH − ] > [H +] - alkali.

Göstermeyi daha uygun hale getirmek için, negatif üslerden kurtulmak için, hidrojen iyonlarının konsantrasyonları yerine, hidrojen üssü olan zıt işaretle alınan ondalık logaritması kullanılır - pH.

POH çözeltisinin bazlık indeksi.

Tersi biraz daha az popüler pH değer - çözüm bazlığı indeksi, pOH, iyon çözeltisindeki konsantrasyonun ondalık logaritmasına (negatif) eşittir OH − :

25 ° C'de herhangi bir sulu çözeltide olduğu gibi, yani bu sıcaklıkta:

Farklı asitlik çözeltilerinde PH değerleri.

• Popüler inanışın aksine pH 0 - 14 aralığı dışında değişebilir, bu sınırların ötesine de geçebilir. Örneğin, bir hidrojen iyonu konsantrasyonunda [ H +] \u003d 10 −15 mol / l, pH \u003d 15, 10 mol / l hidroksit iyonu konsantrasyonunda pOH = −1 .

Çünkü 25 ° C'de (standart koşullar) [ H +] [OH − ] = 10 −14 açıktır ki böyle bir sıcaklıkta pH + pOH \u003d 14.

Çünkü asidik solüsyonlarda [ H +]\u003e 10 −7, yani asidik çözeltilerde pH < 7, соответственно, у щелочных растворов pH > 7 , pH nötr çözeltiler 7'ye eşittir. Daha yüksek sıcaklıklarda, suyun elektrolitik ayrışmasının sabiti artar, bu da suyun iyonik ürününün arttığı ve ardından nötr olacağı anlamına gelir. pH \u003d 7 (aynı anda artan konsantrasyonlara karşılık gelir. H +ve OH -); azalan sıcaklıkla, aksine nötr pH artışlar.

PH değerini belirleme yöntemleri.

Değeri belirlemek için birkaç yöntem vardır pH çözümler. PH değeri, göstergeler kullanılarak kabaca tahmin edilir ve pH-metre veya analitik olarak belirleme, asit-baz titrasyonu gerçekleştirme.

1. Hidrojen iyonlarının yoğunluğunun kaba bir tahmini için, genellikle asit baz göstergeleri- rengi bağlı olan organik maddeler-boyalar pH Çarşamba. En popüler göstergeler: turnusol, fenolftalein, metil turuncu (metil turuncu), vb. Göstergeler, asidik veya bazik olmak üzere 2 farklı renkte formda olabilir. Tüm göstergelerin renk değişimi, genellikle 1-2 birim olmak üzere asitlik aralıklarında gerçekleşir.
2. Çalışma ölçüm aralığını artırmak için pH uygulamak evrensel göstergeBu, birkaç göstergenin bir karışımıdır. Evrensel gösterge, asidik bir bölgeden alkali bölgeye geçerken sırayla rengi kırmızıdan sarıya, yeşile, maviye değiştirir. Tanımlar pH gösterge yöntemi bulanık veya renkli çözümler için zordur.
3. Özel bir cihazın uygulanması - pH-metre - ölçmeyi mümkün kılar pH daha geniş bir aralıkta ve daha doğru bir şekilde (0,01 birime kadar pH) göstergeleri kullanmaktan çok. İyonometrik tayin yöntemi pH Potansiyeli iyon konsantrasyonuna bağlı olan bir cam elektrot içeren bir milivoltmetre-iyonometreli galvanik bir devrenin EMF'sinin ölçümüne dayanır H + çevreleyen çözümde. Yöntem, özellikle seçilen aralıktaki gösterge elektrodunun kalibrasyonundan sonra yüksek doğruluk ve rahatlığa sahiptir. pHölçmek için veren pH opak ve renkli solüsyonlar ve bu nedenle sıklıkla kullanılır.
4. Analitik hacimsel yöntem — asit baz titrasyonu - ayrıca çözeltilerin asitliğini belirlemek için doğru sonuçlar verir. Araştırılacak çözeltiye, bilinen konsantrasyona (titrant) sahip bir çözelti damla damla eklenir. Karıştırıldıklarında kimyasal bir reaksiyon meydana gelir. Eşdeğerlik noktası - titrantın reaksiyonun tam olarak tamamlanması için tam olarak yeterli olduğu an - bir gösterge kullanılarak sabitlenir. Bundan sonra, eklenen titrant çözeltisinin konsantrasyonu ve hacmi biliniyorsa, çözeltinin asitliği belirlenir.
5. pH:

0.001 mol / L HCl 20 ° C'de pH \u003d 3, 30 ° C'de pH \u003d 3,

0.001 mol / L NaOH 20 ° C'de pH \u003d 11.73, 30 ° C'de pH \u003d 10.83,

Sıcaklığın değerler üzerindeki etkisi pH hidrojen iyonlarının (H +) farklı ayrışması ile açıklanmıştır ve deneysel bir hata değildir. Sıcaklık etkisi elektronik olarak telafi edilemez pH-metre.

PH'ın kimya ve biyolojideki rolü.

Ortamın asitliği çoğu kimyasal işlem için önemlidir ve belirli bir reaksiyonun oluşma olasılığı veya sonucu genellikle şunlara bağlıdır. pH Çarşamba. Belirli bir değeri korumak için pH reaksiyon sisteminde, laboratuvar araştırması sırasında veya üretimde, neredeyse sabit bir değerin korunmasına izin veren tampon çözeltileri kullanılır. pH seyreltildiğinde veya çözeltiye küçük miktarlarda asit veya alkali eklendiğinde.

Hidrojen üssü pH genellikle çeşitli biyolojik ortamların asit-baz özelliklerini karakterize etmek için kullanılır.

Biyokimyasal reaksiyonlar için, canlı sistemlerde yer alan reaksiyon ortamının asitliği büyük önem taşır. Bir çözeltideki hidrojen iyonlarının konsantrasyonu, genellikle proteinlerin ve nükleik asitlerin fizikokimyasal özelliklerini ve biyolojik aktivitesini etkiler; bu nedenle, vücudun normal işleyişi için asit-baz homeostazını sürdürmek olağanüstü bir öneme sahiptir. Optimal dinamik bakımı pH biyolojik sıvılar, vücudun tampon sistemlerinin etkisi altında elde edilir.

İnsan vücudunda pH değeri farklı organlarda farklıdır.

Bazı anlamlar pH.
Madde
Kurşun asitli akülerdeki elektrolit
Mide suyu
Limon suyu (% 5 sitrik asit çözeltisi)
Yemek sirkesi
Coca Cola
elma suyu
Sağlıklı insan derisi
Asit yağmuru
İçme suyu
25 ° C'de saf su
Deniz suyu
El sabunu (yağlı)
Amonyak
Çamaşır suyu (çamaşır suyu)
Konsantre alkali çözeltiler