Numer ćwiczenia: 13	Temat ćwiczenia: Wpływ pH na pęcznienie żelatyny. Pomiar ciepła pęcznienia.	Data wykonania ćwiczenia: 20.11.2007
				Data oddania sprawozdania: 27.11.2007
Grupa:	Imię i nazwisko:	Nazwisko sprawdzającego: Dr. M. Kępczyński
Uwagi:		Ocena:

1. Cel ćwiczenia:

Celem przeprowadzonego ćwiczenia buło określenie wpływu pH na proces pęcznienia płytek żelatyny w roztworach kwasu solnego o różnych stężeniach oraz pomiar ciepła pęcznienia żelatyny w wodzie.

2. Przebieg ćwiczenia:

Ćwiczenie wykonywano następująco:

A) Pomiar ciepła pęcznienia żelatyny w wodzie:

1. Do kalorymetru wlano 220cm³ wody, ustawiono na mieszadle magnetycznym
   i zapisano temperaturę, która ustaliła się w naczyniu (T₁).

2. Przez 10 minut przez spiralę przepuszczano prąd o natężeniu 0,5A. Po wyłączeniu przepływu prądu poczekano na ustalenie się temperatury (T₂).

3. Do kalorymetru wsypano ok. 2g żelatyny i zanotowano temperaturę wskazywaną przez urządzenie (T₂').

4. Roztwór żelatyny pozostawiono w kalorymetrze na dłuższy czas, w celu ustabilizowania się temperatury mieszaniny. Ostateczną temperaturę zanotowano jako T₃.

B) Pęcznienie płytek żelatyny w roztworach kwasu solnego.

1. Płytki żelatyny osuszono bibułą filtracyjną i zważono na wadze analitycznej.

2. Przygotowano 1M, 0,5M, 0,1M, 0,01M, 0,001M, 0,0001M, 0,00001M roztwory HCl przez rozcieńczenie roztworu o stężeniu 1mol/dm³, o,1 mol/dm³, 0,01 mol/dm³ oraz 0,001 mol/dm³.

3. do zlewek pobrano po 20 cm³ każdego roztworu oraz wodę i do każdej wrzucono zważoną płytkę żelatyny.

4. po 40 minutach wyjęto płytki żelatyny, osuszono za pomocą bibuły i ponownie zważono w zamkniętych naczyńkach wagowych.

3. Wyniki ćwiczenia:

A) Pomiar ciepła pęcznienia żelatyny w wodzie:

Podczas wykonywania ćwiczenia przyjęto następujące dane i zmierzono następujące temperatury:

I = 0,5 A - natężenie prądu przepływającego przez spiralę grzejną,

R = 3,2 - opór grzałki,

t = 600 s - czas przepływu prądu.

T₁ = 16,51 ^oC = 289,51 K,

T₂ = 16,96 ^oC = 289,96 K,

T₂' = 16,76 ^oC = 289,76 K,

T₃ = 17,15 ^oC = 290,15 K.

B) Pęcznienie płytek żelatyny w roztworach kwasu solnego:

Wyniki doświadczenia zawarte są w poniższej tabeli:

Nr roztworu	Stężenie HCl [mol/dm^3]	Masa płytki żelatyny [g]		Masa pochłoniętej wody (m2-m1)
					Przed pęcznieniem (m1)	Po pęcznieniu (m2)
1	1,0	0,458	0,623	0,165
2	0,5	0,509	0,677	0,168
3	0,1	0,379	0,676	0,297
4	0,01	0,392	0,622	0,230
5	0,001	0,377	0,498	0,121
6	0,0001	0,376	0,517	0,141
7	0,00001	0,391	0,521	0,130
8	H2O	0,434	0,563	0,129

4. Opracowanie wyników:

1. Pomiar ciepła pęcznienia żelatyny w wodzie:

1. Obliczono pojemność cieplną kalorymetru:

Q = RI²t = 480 J

2. Obliczono ciepło pęcznienia żelatyny i przeliczono je na 1 g czystej żelatyny:

B) Pęcznienie płytek żelatyny w roztworach kwasu solnego:

1. Dla każdego kwasu obliczono wielkość pęcznienia
   oraz wartość pH. Wyniki zebrano w poniższej tabeli:

Nr roztworu	CHCl [ mol/dm^3]	pH	Wielkość pęcznienia
1	1,0	0,0	0,360
2	0,5	0,3	0,330
3	0,1	1,0	0,784
4	0,01	2,0	0,587
5	0,001	3,0	0,321
6	0,0001	4,0	0,375
7	0,00001	5,0	0,332
8	H2O	ok. 7	0,297

2. Sporządzono wykres zależności wielkości pęcznienia od pH.

Pęcznienie białek silnie zależy od wartości pH środowiska. Zależność ta ma bardzo charakterystyczny przebieg. Wpływ pH środowiska na proces pęcznienia tłumaczy teoria opracowana przez Proctera - Wilsona. Mówi ona, że minimum pęcznienia odpowiada punktowi izoelektrycznemu białka, czyli takiemu pH w którym aminokwas budujący to białko występuje głównie jako obojętny, dipolowy jon obojniaczy. Po obu stronach tego minimum pęcznienie rośnie, a przy pewnym stężeniu jonów OH^- lub H⁺ zaczyna maleć.

1. Podsumowanie:

Celem ćwiczenia było wyznaczenie wpływu pH na pęcznienie żelatyny
w roztworach kwasu solnego oraz pomiar ciepła pęcznienia żelatyny w wodzie. Wykonano oznaczenie zależności wielkości pęcznienia od pH roztworu oraz porównano wyniki doświadczalne z teorią Proctera-Wilsona. Zgodnie z tą teorią minimum pęcznienia odpowiada punktowi izoelektrycznemu białka. Analiza wykresu zależności wielkości pęcznienia od pH potwierdza tą teorię, albowiem przy pH ok. 3,5 obserwuje się najmniejszą wielkość pęcznienia, po czy po obu stronach tej wartości pęcznienie wzrasta aż do wartości pH z jednej strony
1,0, z drugiej zaś do pH
4,2, po czym znów zaczyna maleć. Efekt ten jest wyraźnie widoczny przy pH poniżej punktu izoelektrycznego. Powyżej tego punktu wzrost pęcznienia jest słabo zauważalny. Tak, więc dla wartości pH poniżej punktu izoelektrycznego żelatyny wyniki doświadczalne wyraźnie potwierdzają teorię Proctera-Wilsona.

Podczas przeprowadzania ćwiczenia wyznaczono także wielkość ciepła pęcznienia wysuszonej żelatyny w przeliczeniu na 1 gram suchej masy. Wielkość ta wynosi 208 J/g.

- 1 -

---