389 гладкая камалетдинов_смирнова_ф-х_свойства меди
TRANSCRIPT
ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВРАСТВОРОВ СОЛЕЙ ДВУХВАЛЕНТНОЙ МЕДИ,
МОДИФИЦИРОВАННЫХ ПЕРОКСИДОМ ВОДОРОДА.
Авторы: Ксения СмирноваДарья ГладкаяРадик Камалетдинов8 классГБОУ лицей № 389 «ЦЭО»Руководители:Скрижеева Е.В.Иванов А.Р.2016-17
Санкт-Петербург
Актуальность – каждая клетка ежедневно производит около 10 тысяч свободных радикалов.
Свободный радикал — это атомы или фрагменты молекул, которые имеют отдельный непарный электрон. Этот электрон придаёт радикалу необычную химическую агрессивность
Свободные радикалы участвуют в процессах старения, канцерогенеза, химического и лекарственного поражения клеток, воспаления, радиоактивного повреждения, атерогенеза, кислородной и озоновой токсичности.
Роль свободных радикалов в организме человека
Цель: доказать, что происходит взаимодействие между катионами двухвалентной меди и молекулами пероксида водорода при ее каталитическом распаде.
Проблема – Каталитический распад происходит таким образом,что повышается риск образования свободных радикалов и ведет к возникновению различных заболеваний.
Задачи работы :
1. изучить роль свободных радикалов в организме;2. изучить данные по каталитическим свойствам соединений
меди в ходе различных окислительных процессов;3. познакомиться с функцией каталазы как средства
разрушения токсичного пероксида водорода,4. Исследовать каталитические свойства двухвалентной меди
в ходе различных процессов;5. провести количественное измерение фотометрических
характеристик водных растворов сульфата меди II , а также этих же растворов, модифицированных пероксидом водорода,
6. определить возможные продукты каталитического распада;7. предложить схему каталитического распада пероксида
водорода в присутствии сульфата меди II.
Ферментативное разложение пероксида водорода (каталитический распад в присутствии ферментов)
Фермент каталаза содержится
почти во всех организмах.
Возможные продукты каталитического распада:Н2О2 + Н2О2 2 Н2О + О2
Каталаза ускоряет разложение пероксида водорода
Н2О2 + Н2О*RH 2 Н2О + RCOOH Пероксидаза ускоряет реакции окисления органических веществ (RH) пероксидом водорода
каталаза
пероксидаза
Печень трески
Печень минтая
Огурцы
Шпинат
Какао-порошок
0 2 4 6 8 10 12 14
Содержание меди в мг на 100г продукта
H2O2 H2O + O2
Каталаза
∙ OH
свободные радикалы
Объект исследования - процесс образования свободных радикалов в живом организме
Cu+ Cu+2 Cu+3
Как работают катионы меди в реакции ферментативного
разложения пероксида водорода?
греч. καταλύω — разрушать, ломать
∙ OH+
1
2
Выбранный метод проверки гипотезы - измерение фотометрических характеристик водных растворов сульфата меди II , и этих же растворов , модифицированных пероксидом водорода
Гипотеза : образование вредных частиц – свободных радикалов – в живых организмах происходит благодаря присутствию тяжелых металлов (в частности через механизм окисления катиона Cu+2).
Принцип работы фотометра
1 рукоятка установки светофильтра 2 – ручка перемещения кювет;
3 – ручка включения чувствительности фотоприемников
4 – микроамперметр для измерения оптической плотности раствора;
5 – ручка «грубой» настройки;6 – установка «точной» настройки;
7 – крышка кюветного отделения.
Интенсивность поглощения света зависит от • количества и природы
растворенного вещества, • толщины слоя раствора, • длины волны падающего
света, • температуры раствора.
Спектр видимого света
Окраска исследуемого раствора
Цвет нужного светофильтра
Длина волны пропускаемого света, нм
желтая синий 420 - 450оранжевая синий 430 – 460красная зеленый 460 - 500пурпурная зеленый 490 - 530синяя оранжевый 590сине-зеленая красный 600 – 650голубая красный 750сине-фиолетовая красный 750
Проведенные исследования
Фото растворов сульфата меди без добавления пероксида водорода (слева - голубой) и содержащего его (справа – коричневый или зеленый: с течением времени окраска модифицированного раствора меняется.
Условие: Тот светофильтр, для которого оптическая плотность дает экстремум, выбираем для фотометрирования .
ДлинаВолны D1
ДлинаВолны D2
630 12 630 15600 10 600 13580 10 580 12550 11 550 11520 14 520 12480 20 480 18450 27 450 24
2. Построили графики в MS Excel
Раствор сульфата меди и раствор сульфата меди, модифицированный пероксидом водорода
Методика обнаружения пика поглощения
1. Получили экспериментальные данные
440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 6400
5
10
15
20
25
30
CuSO4 1%: 5 ml + 195 ml H2O: С1 = 0,025% C*
1 = 0,0249%
Раствор №1 С1 = 0,25%
D
ƛ1 = 550 нмƛ1*= 590 нм
Раствор №2 С2 = 0,5%
ƛ1 = 520 нмƛ1*= 570 нм
CuSO4 1%: 10 ml + 190 ml H2O
С2 = 0,0500% C*2 = 0,0498%
440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 6400
5
10
15
20
25
30
35
40
45D
Δ→↑ Δ→↑
CuSO4 1%: 50 ml + 200 ml H2O: С1 = 0,2000% C*
1 = 0,1992%
Раствор №3 С3 = 1,2%
D
ƛ3 = 550ƛ3*= 580
Раствор №4 С4 = 2,7%
ƛ4 = 520ƛ4*= 550
CuSO4 1 % 80 ml + 220 ml H2O
С4 = 0,2667% C*4 = 0,2658%
440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 6400
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 6400
20
40
60
80
100
120
D
Δ→↑ Δ→↑
Результаты измерений оптической плотности растворов сульфата меди II разных концентраций D = f(C), а также водных растворов сульфата меди II* в процессе реакции с пероксидом водорода
C1 C1*
1 0,2500 0,24882 0,5000 0,49753 1,2000 1,19524 2,6667 2,6578
С% min D min D*0,25 550 5900,50 520 5701,2 550 5802,7 520 550
средняя 535 572
Результаты нахождения пиков светопоглощения растворов сульфата меди II разных концентраций D = f(C), а также водных растворов сульфата меди II* в процессе реакции с пероксидом водорода
535 нм
572* нм
Результаты исследования1. изучены функции каталазы как средства разрушения токсичного
пероксида водорода,2. изучены данные по каталитическим свойствам двухвалентной
меди в ходе различных процессов в живом организме,3. проделаны измерения оптических свойств растворов сульфатов
меди,4. обнаружена закономерность смещения пиков спектра
поглощения в сторону увеличения длины волны (ионы Cu+2 диспропорционируют на Cu+ и Cu+3 )
5. установлено, что данные изменения обусловлены взаимодействием ионов Cu+2 и молекул Н2О2 иобразованием свободных радикалов .
Вывод
Присутствие тяжелых металлов (катионов меди) влияет на распад пероксида водорода: образуются свободные радикалы. Такой каталитический процесс способен конкурировать с ферментативным процессом разложения пероксидов в живом организме, который не сопровождается образованием свободных радикалов.
Спасибо за внимание