В современной промышленной биотехнологии для очистки сточных вод и добычи редких металлов активно применяют методы биоремедиации. На одном из металлургических предприятий для извлечения ванадия из отработанных растворов используют генетически модифицированный штамм одноклеточных микроводорослей. Эти организмы выступают как живые микрофабрики. Они поглощают токсичный для большинства видов металл из среды и изолируют его в своих клеточных структурах. Концентрация ванадия внутри клеток может достигать фантастических 350 ммоль/л, что в миллионы раз превышает его содержание во внешней среде. Известно, что клетки этого штамма имеют строгую форму шара с диаметром 12 мкм. Аккумуляция ванадия происходит исключительно внутри клеток. В промышленном экспериментальном биореакторе находится 100 литров рабочей культуральной жидкости, при этом плотность культуры строго поддерживается на уровне 10¹⁰ клеток на каждый литр суспензии.
(Справочные данные: относительная атомная масса ванадия A_r(V) = 51; объем шара рассчитывается по формуле V = 4/3πR³).
Порядок выполнения задания:
1. подробно опишите способ решения, последовательно рассчитайте объем одной клетки и суммарный объем всех клеток в биореакторе;
2. приведите итоговые расчеты количества вещества и массы аккумулированного металла.
Используя данные, выполните задания (a–c).
a) рассчитайте объем одной клетки микроводоросли (m³);
b) вычислите суммарный внутренний объем (l) всех клеток-накопителей во всем рабочем объеме биореактора;
c) определите массу чистого ванадия (gr), которую можно извлечь из данной партии культуры после завершения рабочего цикла.
Внимание! Данная письменная работа является заданием с развёрнутым ответом. Поэтому способ решения и все соответствующие им расчёты следует последовательно записать в лист ответов.