«МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к практическим занятиям по медицинской химии для студентов первого курса международного медицинского факультета. Донецк - 2011 1 Методические указания подготовили: зав. кафедрой, доцент ...»

Донецкий национальный медицинский университет им. М.Горького

Кафедра химии

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к практическим занятиям по медицинской химии

для студентов первого курса международного медицинского факультета.

Донецк - 2011

1

Методические указания подготовили:

зав. кафедрой, доцент Рождественский Е.Ю.

доцент Сидун М.С., ст. преподаватель Павленко В.И., ассистенты кафедры Игнатьева В.В., Бойцова В.Е., Бусурина З.А., Стрелецкая Л.П., Сидоренко Л.М.

Методические указания утверждены на заседании Ученого Совета Дон НМУ им. М. Горького 24.06.2011 г., протокол №5.

Рецензенты:

1. Д.м.н., зав. каф. патологической физиологии, профессор Ельский В.М.

2. Д.х.н.,зав.каф.фармацевтической и токсикологической химии Матвиенко А.Г.

Введение.

Целью развития отечественного образования в настоящее время является его конкурентноспособность по отношению к европейской системе образования. В 1999 года в европейской школе высшего образования был принят Болонский процесс. Основным принципом, которого является создания единого общеобразовательного пространства. Поскольку Украина - участник этого процесса, это влечет за собою изменение образовательных программ в высших учебных заведениях, а так же дает возможность нашим студентам получать высшее образование на уровне европейских стандартов.

Методические указания, которые предлагаются Вашему вниманию, должны помочь в освоении курса медицинской химии и формированию умений, необходимых в учебной и будущей профессиональной деятельности. В связи с этим методические указания имеют определенную структуру. Каждый раздел начинается с обоснования актуальности и значения темы в медицине и биологии. Затем формулируются цели изучения конкретного раздела, отображающие умения, которые необходимо приобрести, и обеспечивают управление внеаудиторной подготовкой к практическим занятиям.

Теоретические вопросы к темам помогут овладеть содержанием, без знания которого невозможно выполнения целевых видов деятельности. В списках литературы указаны источники для изучения конкретных тем. Освоению материала оказывают содействие структурно-логические схемы содержания (графы).

Методические указания содержат ситуационные задачи, сформулированные соответственно целям освоения учебного материала. Задания предлагается выполнить самостоятельно. Решения этих заданий способствует проверке степени готовности к занятиям. Краткие методические указания, которые завершают каждую тему, дают возможность определить последовательность, этапы, их продолжительность и обеспечение занятий. Эти методические рекомендации помогут осуществить качественную подготовку студентов соответственно требованиям кафедры.

Изучение разделов предмета и коррекция знаний помогут будущим медикам освоить медицинскую химию как теоретическую базу для изучения таких фундаментальных дисциплин как биохимия, фармацевтическая химия.

Мы надеемся, что самостоятельная работа студентов и контроль ее обеспечит приобретения знаний на качественно более высоком уровне, помогут использовать полученные знания при решении конкретных задач, которые будут встречаться в их врачебной практике. Участие в Болонской системе предоставляет возможность достойно проявить себя не только в профессиональной деятельности, но и на рынке труда. В конце хотелось отметить только знания химических, физических биологических законов поможет будущим врачам оценить значение важнейшей проблемы, стоящей сейчас перед человечеством – сохранение здоровья людей.

ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА.

ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.

Отличительная черта современной медицины – активное внедрение достижений химии в теорию и практику исследований функций живого организма. Еще великий ученый М.В. Ломоносов говорил, что «понимаемые в глубоком смысле химия и медицина неотделимы». Медицинская химия изучает химические основы процессов жизнедеятельности живого организма, которые подчиняются основным химическим закономерностям. Большинство процессов, происходящих в живом организме, объясняется на основании теоретических положений неорганической, физической и коллоидной химии.

Например, изменение структуры и функций клеток крови в растворах кровезаменителей объясняется законами осмотического давления. Не менее важную роль играют законы кинетики и катализа, которые дают возможность понимать закономерности протекания ферментативных процессов.

Поэтому особую роль приобретает знание основ медицинской химии, которая служит фундаментом при последующем изучении биоорганической и биологической химии, фармакологии, физиологии, гистологии, санитарии и гигиены, анестезиологии.

Прогресс современной медицины во многом обусловлен достижениями в химии. Положительный эффект врачебной деятельности на 70% определяется наличием лекарственных препаратов, большинство которых синтезировано химиками.

Периодический закон и созданная на его основе периодическая система элементов Д.И. Менделеева являются одним из основных законов естествознания, фундаментом современного учения о строении материи. Химия получила теоретический фундамент и приобрела черты современной науки.

Значение этого закона выходит далеко за пределы химии. Так, успехи атомной и ядерной физики атома стали возможны лишь благодаря периодическому закону. С другой стороны, развитие квантовой механики расширили и углубили содержание закона.

В окружающей природе, в живом организме химические элементы образуют большое число неорганических соединений. Их классификация позволяет проследить закономерности изменений свойств соединений, выявить взаимосвязь между ними, произвести обобщение. Это помогает изучению большого объема фактического материала и дает возможность прогнозировать протекание той или иной реакции между веществами.

В периодической системе элементов нашли своё подтверждение все основные законы философии: закон единства и борьбы противоположностей, переход количества в качество, отрицание отрицания.

Знание периодического закона и периодической системы Д.И. Менделеева, а также основных классов неорганических соединений необходимы студентам для дальнейшего изучения ими курсов биохимии, фармакологии и клинических дисциплин.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ.

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ.

Уметь трактовать периодическую систему Д.И. Менделеева для составления электронных и электронно-графических формул элементов и на основании положения элемента в системе характеризовать его свойства и свойства его важнейших соединений, а так же анализировать основные классы неорганических соединений.

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ.

УМЕТЬ:

1. Интерпретировать понятия период, группа, подгруппа.

2. Интерпретировать сущность порядкового номера элемента, периодичность изменения свойств элементов, а также понятий: потенциал ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность, радиус атома и ионов.

3. Интерпретировать изменение металлических и неметаллических, окислительно-восстановительных свойств элементов в группах и периодах.

4. Интерпретировать оксиды, гидроксиды, кислоты и соли.

5. Трактовать зависимость кислотно-основных свойств оксидов и гидроксидов от положения элемента в периодической системе Д.И.

Менделеева.

СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ.

1. Вступление к практикуму. Роль курса медицинской химии.

2. Развитие периодического закона. Закон Мозли. Современная трактовка периодического закона.

3. Структура периодической системы и её обоснование с позиций теории строения атома.

4. Периодичность изменения свойств атомов: атомных и ионных радиусов, потенциала ионизации, энергии ионизации, энергии сродства к электрону, электроотрицательности.

5. Классы оксидов, гидроксидов, кислот и солей. Их классификация.

6. Изменение окислительно-восстановительных, кислотно-основных свойств кислородных соединений, устойчивости водородных соединений.

7. Роль периодического системы Д.И. Менделеева в современной химии.

2. ГРАФ ЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ТЕМЫ.

ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН Д.И.

ЗАКОН МОЗЛИ. СОВРЕМЕННАЯ

ФОРМУЛИРОВКА

ПЕРИОДИЧЕСКОГО ЗАКОНА.

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Структура Свойства химических Медико-биологическое 3. ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.

Основная литература.

1. Медицинская химия: учебник. Калибабчук В.А., Грищенко Л.И., Галинская В.И. и др. – К.: Медицина, 2008. – С. 7-24.

2. Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. – Вінниця:

Нова книга, 2006. – С. 20-44.

Дополнительная литература.

3. Левітін Є.Я., Бризицька А.М., Клюєва Р.Г. Загальна та неорганічна хімія.

Підручник. – Вінниця: Нова книга, 2003. – С. 41-60, 99-125.

4. Н.И. Михайличенко. Общетеоретические основы химии. – К.: Высшая школа, 1979. – С. 35-49.

5. Ершов Ю.А., Попков В.А., Берлянд А.З. Общая химии. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. Учебник для ВУЗов. – М.: Высшая школа, 2000. – С. 153-164.

6. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учебник для ВУЗов. – М.:

Высшая школа, изд. центр «Академия», 2001. – С. 27-45.

ОРИЕНТИРОВАННАЯ ОСНОВА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ.

Инструкция к пратическому занятию.

РЕШЕНИЕ ОБУЧАЮЩИХ ЗАДАЧ.

Задача 1.

Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 20 и 50 и укажите к каким элементам они относятся.

Эталон решения:

Элементы с порядковыми номерами 20 и 50 в периодической системе – это кальций и олово. Порядковый номер элемента показывает заряд ядра и число электронов в атоме. Используя номер периода, в котором находится каждый из элементов, их электронные формулы можно изобразить:

Задача 2.

Напишите электронные формулы атомов хлора и стронция, и их ионов Сl–, Sr2+.

Эталон решения:

Электронные формулы атомов элементов имеют вид:

Атом хлора, принимая электрон, превращается в однозарядный ион с восьмиэлектронной внешней оболочкой, а атом стронция, отдавая 2 электрона превращается в двузарядный катион. Электронные формулы ионов имеют вид:

Sn2+ KLM 4s24p65s0.

Задача 3.

Пользуясь правилом Клечковского и положением элементов в периодической системе, укажите, нейтральным атомам каких элементов, отвечают электронные формулы: KL 3s23p63d14s2 и KLM 4s24p2. Приведите формулы их ионов Е3+ и Е2+.

Эталон решения:

Значения главного квантового числа внешнего электронного уровня указывают на то, что элементы находятся в 4-м периоде, причем один из них d-элемент, а другой – р-элемент, на это указывают незаполненные d-орбитали и соответственно р-орбитали. Число валентных электронов 3d14s2 и 4s24p подтверждают, что эти элементы соответственно 3-ей и 4-ой групп периодической системы. Значит это элементы – скандий и германий. Для получения катиона Sc3+ из атома нужно удалить два s- и один d-электрон, для получения катиона германия необходимо удалить из нейтрального атома два рэлектрона. Тогда электронные формулы ионов имеют вид:

Sc3+ KL 3s23p63d104s0;

Задача 4.

Дайте сравнительную характеристику элементов хлора и марганца.

Эталон решения:

Хлор и марганец – элементы седьмой группы, атомы которых имеют одинаковые число валентных электронов, равное номеру группы. Высшая степень окисления элементов +7, поэтому формулы высших оксидов – Cl2O7 и Mn2O7. Они характеризуются кислотными свойствами, в качестве гидроксидов им соответствуют сильные кислоты HClO4 и HMnO4. Валентные электроны этих элементов находятся на разных энергетических уровнях: у атома хлора это s- и р-электроны внешнего уровня, для завершения которого не хватает одного электрона. Поэтому хлор – типичный неметалл, сильный окислитель.

У атома марганца валентные 2 s-электрона внешнего 5 d-электронов предпоследнего энергетических уровней, поэтому марганец – типичный металл, сильный восстановитель.

Соединения этих элементов в низших степенях окисления отличаются по свойствам. Низший оксид марганца MnO – основной оксид, которому соответствует слабое основание Mn(OH)2, а низший оксид хлора Cl2O – кислотный оксид, ангидрид слабой хлорноватистой кислоты HClO.

Задача 5.

Назовите валентные электроны атомов s-, p-, d-, f-элементов. Подчеркните их в электронных формулах атомов элементов с порядковыми номерами 5,15,17,24,25,35 и укажите, к каким электронным семействам они принадлежат.

Задача 6.

Напишите электронные формулы ионов элементов 4-ого периода аналогов аргона.

Задача 7.

Объясните причину «проскока» внешнего s-электрона в атомах хрома и меди.

Задача 8.

Напишите формулы высших оксидов и гидроксидов элементов третьего периода и охарактеризуйте порядок изменения кислотно-основных свойств этих веществ с увеличением заряда ядра атома.

Задача 9.

Разместите гидроксиды в порядке возрастания основных свойств: NaOH, CsOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2, Zn(OH)2, Cd (OH)2.

Задача 10.

Пользуясь положением элементов в периодической системе, определите какой из гидроксидов более сильное основание Sn(OH)2 или Pb(OH)2.

Задача 11.

Укажите символы химических элементов, ионам которых отвечают электронные формулы:

E–2 [He] 2s22p E– [Ne] 3s23p E+2 [Ne] [Ar]3d5; [Ar] 3d2; [Ar] 3d Задача 12.

На основании электронного строения атомов дайте сравнительную характеристику элементов хрому и сере.

НАБОР ЗАДАНИЙ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДОСТИЖЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ

ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ.

Задание 1.

Элементы характеризуются определенной периодичностью в изменении их свойств в периодической системе. Укажите фактор, определяющий эти изменения.

A. Заряд атома B. Степень окисления C. Валентность D. Атомный радиус E. Электроотрицательность Задание 2.

Одна из классификаций химических элементов основана на строении их электронных оболочек. Согласно неё все элементы можно разделить на s-, p-, dи f-элементы. Укажите р-элементы.

Задание 3.

Все водородные соединения элементов V-A группы обладают токсичностью. Укажите наиболее стойкие летучие водородные соединения.

Задание 4.

Свойства ионов зависят от их положения в периодической системе.

Укажите, как изменяются восстановительные свойства в ряду: Сl– – Br– – I– A. Уменьшаются B. Увеличиваются C. Не изменяются D. Бром сильный восстановитель, чем хлор E. Не проявляют восстановительных свойств Задание 5.

Основные свойства гидроксидов определяются положением элемента в периодической системе. Укажите, какой из перечисленных гидроксидов имеет наиболее выраженные основные свойства.

D. Ca(OH) E. Mg(OH) Задание 6.

Степень окисления элемента определяется его электронной структурой, которая зависит от положения элемента в периодической системе. Укажите элемент, который имеет только положительную степень окисления.

A. Магний D. Кислород Задание 7.

Сила галогеноводородных кислот зависит от положения кислотообразующего элемента в периодической системе. Укажите, какая из ниже приведенных кислот является наиболее сильной.

Задание 8.

Все элементы в периодической системе располагаются в больших и малых периодах. Укажите наличие какого фактора отличает их друг от друга.

A. d- и f-элементы B. металлы C. инертные газы D. s-элементы E. неметаллы Задание 9.

К р-элементам IV группы периодической системы относятся углерод, кремний, германий, олово и свинец. Укажите, как изменяются кислотные свойства элементов в этом ряду.

A. Увеличиваются B. Уменьшаются C. Не изменяются D. Сначала увеличиваются, потом уменьшаются E. Сначала уменьшаются, потом увеличиваются Задание 10.

Соединение меди CuSO45H2O используется в фармации в качестве бактерицидного препарата. Какая формула отвечает электронной конфигурации элемента 29Cu?

A. 3d104s B. 3d94s C. 3d64s D. 3d84s E. 3d74s Задание 11.

Для количественного определения многих лекарственных средств используют неводные растворы хлорной кислоты. Какой из приведенных оксидов соответствует этой кислоте?

A. Cl2O D. Cl2O E. CI2O Задание 12.

Малотоксичный оксид азота под названием «веселящий газ» применяется в медицине для наркоза при хирургических операциях. Выберите это соединение.

Эталоны ответов.

КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ НА

ПРАКТИЧЕСКОМ ЗАНЯТИИ.

Занятие начинается с вступительной части, которую проводит преподаватель. На занятии студенты решают обучающие задачи, в процессе этого разбирается и закрепляется теоретический материал. В ходе занятия студенты учатся, как на основании электронной формулы определить местоположение элемента в периодической системе, его основные свойства и свойства важнейших кислородных и водородных соединений, учатся составлять сравнительную характеристику свойств элементов и их соединений.

Далее разбираются основные классы неорганических соединений, их сравнительные характеристики согласно их расположению в периодической системе.

Следующим этапом является проведение тестового контроля знаний студентов по теме «Периодический закон Д.И. Менделеева и основные классы неорганических соединений» с использованием тестов формата А.

Занятие заканчивается подведением итогов работы и оценкой знаний студентов: озвучиваются результаты тестового контроля.

БИОГЕННЫЕ S- И P- ЭЛЕМЕНТЫ, БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ,

ПРИМЕНЕНИЕ В МЕДИЦИНЕ.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.

Биогенные элементы – химические элементы, необходимые для построения и жизнедеятельности клеток и тканей организмов. Основу всех живых систем составляют шесть элементов-органогенов: углерод, водород, кислород, азот, фосфор, сера. Их содержание в организме достигает 97%. Физиологическая роль биогенных элементов определяется их физико-химическими свойствами, которые обусловлены положением элемента в периодической системе Д. И.

Менделеева. s- и p-элементы – это элементы главных подгрупп І –VII групп периодической системы. Каждый период системы начинается двумя sэлементами, а шесть его последних элементов (кроме первого периода) – это pэлементы.

В организме человека в значительном количестве содержатся лёгкие s- и рэлементы. Так, к незаменимым макроэлементам принадлежат s-элементы первого (Н) периода, а также s-элементы третьего (Na, Mg) и четвёртого (K, Ca) периодов, которые являются биометаллами. Их ионы входят в состав буферных систем организма, обеспечивают необходимое осмотическое давление, участвуют в образовании мембранных потенциалов, в передаче нервных импульсов (Na+, K+), структурообразовании (Mg2+, Ca2+). Такие s-элементы, как бериллий, барий обладают особо токсическими свойствами.

Среди p-элементов пять элементов второго (C, N, O) и третьего (P, S) периодов являются органогенами («элементами жизни»), составляющими основу биологически важных молекул. К биогенным элементам относятся также хлор и йод, а бор, фтор, бром находятся в живых организмах в микроколичествах и являются примесными элементами. Соединения свинца и мышьяка обладают особо токсическими свойствами. Как правило, в живом организме р-элементы входят в состав сложных органических макромолекул или ионов: OH-, Cl-, SO42-, HCO3-, H2PO4-, HPO42-, F-. Они составляют основу буферной системы крови, обеспечивают необходимое осмотическое давление, содержатся в желудочном соке и других биологических средах. Многие соединения s- и p-элементов представляют собой основу для синтеза фармацевтических препаратов. Поэтому знание физико-химических свойств биогенных s- и р-элементов и их соединений необходимо для диагностики, профилактики и лечения болезней, вызванных избытком или недостатком этих элементов в организме.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ.

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ.

Уметь интерпретировать физико-химические свойства, биохимическую роль и медико-биологическое значение биогенных элементов IA – VIIA групп (s- и р-элементов) на основе электронного строения их атомов.

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ.

УМЕТЬ:

1. Интерпретировать общую характеристику и медико-биологическое значение биогенных элементов, исходя из электронного строения их атомов.

2. Интерпретировать физико-химические свойства биогенных s- и рэлементов ІА - VIIA групп на основе электронного строения их атомов и положения в периодической системе Д. И. Менделеева.

3. Интерпретировать биохимическую роль и медико-биологическое значение биогенных s-элементов, исходя из их свойств и содержания в организме.

4. Интерпретировать биохимическую роль и медико-биологическое значение биогенных р-элементов, исходя из их свойств и содержания в организме.

5. Трактовать аналитические реакции биогенных s- и р-элементов IA – VIIA групп.

СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ.

1. Определение и классификация биогенных элементов. Общая характеристика биогенных элементов, исходя из электронного строения их атомов, содержание в организме и биохимическая роль.

2. Общая характеристика биогенных s- и р-элементов IA – VIIA групп:

положение в периодической системе элементов Д. И. Менделеева;

электронная конфигурация атомов элементов;

характерные степени окисления;

изменение кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств в группах и периодах.

3. Биохимическая роль и медико-биологическое значение биогенных sэлементов (водород, литий, натрий, калий, магний, кальций).

4. Биохимическая роль и медико-биологическое значение биогенных рэлементов (углерод, азот, фосфор, кислород, сера, фтор, хлор, бром, йод, алюминий, мышьяк, бор).

5. Аналитические реакции открытия биологически активных ионов s- и рэлементов.

2. ГРАФ ЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ТЕМЫ.

Электронное строение элементов Классификация МедикоФизиология биологическое значение 3. ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.

Основная литература.

1. Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. – Вінниця:

Нова книга, 2006. – С. 210-225, 257-282, 288-292.

2. Калибабчук В.А., Грищенко Л.И., Галинская В.И. и др. Медицинская химия: учебник. – К.: Медицина, 2008. – С. 342-379.

Дополнительная литература.

3. Левітін Є.Я., Бризицька А.М., Клюєва Р.Г. Загальна та неорганічна хімія.

Підручник. – Вінниця: Нова книга, 2003. – С. 272-278, 291-293, 298-299, 309, 310-311, 321-322, 340-341, 355, 363, 369, 376-377, 390-391, 408-409.

4. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учебник для ВУЗов. – М.:

Высшая школа, изд. центр «Академия», 2001. – С. 289-541.

5. Хухрянский В.Г., Цыганенко А.Я., Павленко Н.В. Химия биогенных элементов. Киев: Вища школа, 1984. – С.12-49; 107-150.

6. Л.П. Садовничая, В.Г. Хухрянский, А.Я. Цыганенко. Биофизическая химия. – К.: Вища шк. Головное изд-во, 1986. – С. 130-135.

7. К.А. Селезнёв. Аналитическая химия. М.: «Высшая школа», 1973. – С.72-73, 78-79, 85, 90-91, 108, 142-143, 153.

ОРИЕНТИРОВАННАЯ ОСНОВА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Инструкция к проведению опытов на лабораторно-практической части занятия.

Опыт №1.

Открытие иона К+ действием реактива натрия гексанитрокобальтата (III) Na3[Co(NO2)6].

Принцип метода: метод основан на реакции взаимодействия гексанитрокобальтата (III) натрия с ионами калия в нейтральной среде с образованием желтого кристаллического осадка гексанитрокобальтата (III) калия и натрия.

Материальное обеспечение: пробирки, пипетки, раствор хлорида калия, раствор гексанитрокобальтата (III) натрия.

Ход работы:

1. Поместить в пробирку 4 капли соли хлорида калия.

2. Добавить 3 капли раствора натрия гексанитрокобальтата (III).

3. Дать смеси постоять 2-3 минуты.

4. Отметить цвет образовавшегося осадка.

5. Составить уравнение соответствующей реакции в молекулярном и ионном виде.

6. Сделать вывод относительно использования данной реакции для осаждения ионов К+ в сыворотке крови при перманганатометрическом определении ионов К+ в крови.

Опыт №2.

Открытие иона Са2+ действием реактива оксалата аммония (NH4)2C2O4.

Принцип метода: метод основан на реакции взаимодействия солей кальция с оксалатом аммония, в результате которой образуется белый мелкокристаллический осадок оксалата кальция СаС2О4, не растворимый в уксусной кислоте, но растворимый в азотной и соляной кислотах.

Материальное обеспечение: пробирки, пипетки, раствор хлорида кальция, раствор оксалата аммония (NH4)2C2O4, раствор уксусной кислоты, раствор азотной кислоты, раствор соляной кислоты.

Ход работы:

1. Поместить в пробирку 6 капель раствора хлорида кальция.

2. Добавить 6 капель реактива оксалата аммония (NH4)C2O4.

3. Отметить характер и цвет образовавшегося осадка оксалата кальция.

4. Разделить образовавшийся осадок на 3 пробирки поровну.

5. Добавить в первую пробирку избыток раствора уксусной кислоты.

6. Внести во вторую пробирку избыток раствора азотной кислоты.

7. Добавить в третью пробирку избыток раствора соляной кислоты.

8. Сделать вывод относительно растворимости осадка оксалата кальция в кислотах.

9. Составить уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде.

10. Отметить в лабораторном журнале вывод о возможности применения данной аналитической реакции для осаждения ионов кальция при определении содержания Са2+в моче и крови перманганатометрическим методом.

Опыт №3.

Открытие иона Mg2+действием реактива натрия гидрофосфата Na2HPO4.

Принцип метода: метод основан на реакции взаимодействия между гидрофосфатом натрия Na2HPO4 и ионами магния в присутствии гидроксида аммония и хлорида аммония, в результате которой образуется белый кристаллический осадок фосфата аммония-магния.

Материальное обеспечение: пробирки, пипетки, раствор гидрофосфата натрия Na2HPO4, раствор хлорида аммония, 2М раствор гидроксида аммония, раствор хлорида магния.

Ход работы:

1. Поместить в пробирку 3 капли раствора хлорида магния.

2. Добавить по 2 капли растворов хлорида аммония и 2М раствора гидроксида аммония.

3. Внести в пробирку 2 капли раствора гидрофосфата натрия.

4. Отметить цвет образовавшегося осадка.

5. Составить уравнение соответствующей реакции в молекулярном и ионном виде.

6. Сделать вывод о возможности применения данной реакции для определения ионов магния в крови.

Опыт №4.

Действие сильных щелочей на соли алюминия и реакция открытия иона Al3+.

Принцип метода: метод основан на реакции осаждения едкими щелочами NaOH и КОН из раствора солей алюминия белого студенистого осадка гидроксида алюминия, растворимого как в кислотах, так и в щелочах.

Материальное обеспечение: пробирки, пипетки, раствор хлорида алюминия, раствор гидроксида натрия NaOH, раствор соляной кислоты HCl, хлорид аммония кристаллический, газовая горелка.

Ход работы:

1. Внести в пробирку 7 капель раствора хлорида алюминия.

2. Добавить по каплям раствор гидроксида натрия до образования осадка.

3. Разделить образовавшийся осадок на 2 пробирки.

4. Внести в первую пробирку несколько капель раствора соляной кислоты HCl.

5. Внести во вторую пробирку несколько капель раствора гидроксида натрия NaOH.

6. Наблюдать растворение осадка в обеих пробирках.

7. Добавить во вторую пробирку, содержащую алюминат, несколько кристаллов хлорида аммония.

8. Прокипятить смесь до исчезновения запаха аммиака.

9. Отметить образование осадка гидроксида алюминия.

10. Составить уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде.

11. Сделать вывод относительно применения данной аналитической реакции для открытия катионов алюминия.

Опыт №5.

Действие раствора иодида калия на соли свинца.

Принцип метода: метод основан на реакции взаимодействия раствора иодида калия с ионами свинца Pb2+, в результате которой образуется желтый осадок иодида свинца.

Материальное обеспечение: пробирки, пипетки, раствор ацетата свинца, раствор иодида калия.

Ход работы:

1. Внести в пробирку 5 капель раствора ацетата свинца Pb(CH3COO)2.

2. Добавить по каплям раствор иодида калия до выпадения осадка.

3. Составить уравнение соответствующей реакции в молекулярном и ионном виде.

4. Сделать вывод относительно применения данной реакции для обнаружения ионов свинца Pb2+.

Опыт №6.

Действие дифениламина на нитрат-ион NO3–.

Принцип метода: метод основан на окислении дифениламина (C6H5)2NH ионами NO3- до продукта, имеющего темно-синюю окраску.

Материальное обеспечение: часовое стекло, раствор дифениламина, раствор концентрированной серной кислоты, раствор нитрата натрия.

Ход работы:

1. Поместить на часовое стекло 4 капли раствора дифениламина.

2. Добавит 6 капель концентрированной серной кислоты H2SO4.

3. Внести в раствор 2 капли раствора нитрата натрия.

4. Наблюдать появление интенсивного синего окрашивания.

5. Сделать вывод о возможности использования данной реакции с целью идентификации нитрат-ионов в растворе.

Опыт №7.

Действие хлорида бария на тетраборат-анион В2О72-.

Принцип метода: метод основан на реакции осаждения хлоридом бария BaCl2 в концентрированных растворах буры белого осадка метабората бария Ba(BO2)2, растворимого в разбавленных соляной и азотной кислотах.

Материальное обеспечение: пробирки, пипетки, раствор хлорида бария, раствор тетрабората натрия Na2B4O7, раствор разбавленной соляной кислоты, раствор разбавленной азотной кислоты.

Ход работы:

1. Внести в пробирку 5 капель раствора буры Na2B4O7.

2. Добавить 6 капель раствора хлорида бария.

3. Отметить образование белого осадка метабората бария Ba(BO2)2.

4. Разделить образовавшийся осадок на 2 пробирки.

5. Добавить в первую пробирку избыток разбавленной соляной кислоты HCl.

6. Внести во вторую пробирку избыток разбавленной азотной кислоты HNO3.

7. Наблюдать растворение осадка метабората бария в разбавленных соляной и азотной кислотах.

8. Составить уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде.

9. Сделать вывод относительно возможности применения данной реакции для идентификации тетраборат-аниона.

Опыт №8.

Действие перманганата калия на оксалат-ион С2О42-.

Принцип метода: метод основан на реакции окисления перманганатом калия KMnO4 оксалат-ионов С2О42- в присутствии серной кислоты при слабом нагревании в угольный ангидрид СО2, восстанавливаясь при этом до бесцветного иона Mn2+.

Материальное обеспечение: пробирки, пипетки, раствор оксалата аммония (NH4)2C2O4, раствор серной кислоты, раствор перманганата калия KMnO4, газовая горелка.

Ход работы:

1. Внести в пробирку 5 капель раствора оксалата аммония.

2. Добавить 6 капель раствора серной кислоты.

3. Смесь слегка нагреть.

4. Добавить к полученному раствору по каплям раствор перманганата калия.

5. Наблюдать обесцвечивание раствора.

6. Составить уравнение окислительно-восстановительной реакции.

7. Расставить коэффициенты в данной ОВР методом полуреакций.

8. Сделать вывод относительно применения данной реакции для доказательства присутствия оксалатов в анализируемом растворе.

НАБОР ЗАДАНИЙ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДОСТИЖЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ

ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ

Задание 1.

Основу всех живых систем составляют шесть элементов-органогенов.

Определите эти элементы.

A. C, N, As, B, Al, Cl;

C. O, Cl, Na, K, Ca, Mg;

D. H, F, Br, Bi, As, I;

E. O, K, Li, B, F, Se.

Задание 2.

Один из s-элементов расположен в периодической системе Д.И. Менделеева под порядковым номером 12. Укажите электронную конфигурацию, которая отвечает этому элементу.

A. 1s22s22p63s23p1;

B. 1s22s22p63s2;

C. 1s22s22p63s1;

D. 1s22s22p1;

E. 1s22s22p3.

Задание 3.

Фосфор – незаменимый элемент, входящий в состав гидрофосфат- и дигидрофосфат-ионов фосфатной буферной системы организма. Укажите электронную конфигурацию, которая отвечает атому фосфора в составе этих ионов.

A. 1s22s22p63s23p64s1;

B. 1s22s22p63s23p4;

C. 1s22s22p6;

D. 1s22s22p63s23p2;

E. 1s22s22p63s23p3.

Задание 4.

Хлор – биогенный р-элемент, способный образовывать анионы различной степени устойчивости. Укажите анион, который обладает наименьшей окислительной активностью.

B. ClO-;

C. ClO2-;

D. ClO3-;

E. ClO4-.

Задание 5.

В поддержании постоянного осмотического давления биожидкостей (осмотического гомеостаза) принимают участие различные биогенные элементы. Укажите ион s-элемента, который играет в этом процессе ведущую роль.

C. Mg2+;

D. Ca2+;

E. Ba2+.

Задание 6.

С целью сокращения времени срастания костей при переломе врач назначил препарат, в состав которого входит биогенный s-элемент. Определите этот элемент.

Задание 7.

Процесс дыхания сопровождается превращением гемоглобина в оксигемоглобин. Определите биогенный p-элемент, который осуществляет это превращение.

Задание 8.

Макроэргические соединения являются основными источниками энергии в организме. Определите р-элемент, который является обязательным структурным компонентом этих соединений.

Задание 9.

При проведении качественной реакции на содержание ионов Са2+ в моче выпал белый мелкокристаллический осадок, не растворимый в уксусной кислоте, но растворимый в азотной кислоте. Определите химический состав образовавшегося осадка.

A. CaCO3;

B. CaC2O4;

C. CaSiO3;

D. Ca3(PO4)2;

E. CaSO3.

Задание 10.

При добавлении раствора дифениламина к морковному соку образовался продукт интенсивно синего цвета. Укажите присутствие каких ионов в соке дает данный аналитический эффект.

B. PO43-;

C. C2O42-;

D. NO3-;

Эталоны ответов.

КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ НА

ПРАКТИЧЕСКОМ ЗАНЯТИИ.

В начале занятия осуществляется проверка уровня подготовки студентов к занятию путем фронтальной беседы.

После проверки уровня подготовки к занятию студенты решают обучающие задачи по теме «Биогенные s- и р-элементы, биологическая роль, применение в медицине».

Следующим этапом является выполнение лабораторной работы с использованием приведенной инструкции. После завершения практической части студенты оформляют протокол лабораторной работы, в который вносят уравнения проведенных реакций и аналитические сигналы, наблюдаемые при проведении опытов.

Далее осуществляется анализ и коррекция знаний студентов путем рассмотрения особенностей электронного строения биогенных s- и рэлементов, кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств, исходя из их положения в периодической системе Д.И. Менделеева, а также биохимической роли и медико-биологического значения этих элементов.

Следующим этапом занятия является проведение тестового контроля знаний студентов по теме «Биогенные s- и р- элементы; биологическая роль, применение в медицине» с использованием тестов формата А.

Занятие заканчивается подведением итогов работы и оцениванием знаний студентов: объявляются результаты тестового контроля и осуществляется проверка протоколов выполненной лабораторной работы.

БИОГЕННЫЕ d-ЭЛЕМЕНТЫ, БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ, ПРИМЕНЕНИЕ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.

К d-блоку относятся 32 элемента периодической системы, расположенные в четвертом седьмом больших периодах. Они называются переходными элементами, так как занимают переходное положение между s-элементами, начинающими каждый период, и р-элементами, его завершающими.

Присутствующие в организме человека биогенные d-элементы являются металлами - микроэлементами, т.е. их содержание в тканях составляет менее 10-2 %. Жизненно необходимые биогенные d-элементы Zn, Cu, Fe, Mn, Co, Mo называются металлами жизни. Общими свойствами металлов – микроэлементов являются:

1) широкая распространённость в природе, доступность и легкая усвояемость организмом;

2) высокая комплексообразующая способность относительно различных донорных атомов, обладание различными устойчивыми степенями окисления и возможность легкого перехода из одной степени окисления в другую.

Эти свойства биогенных d-элементов обеспечивают их активное участие в важнейших биохимических процессах в клетке:

1) ферментативный катализ реакций синтеза и реакций клеточной энергетики;

2) перенос электронов, ионов, молекул и молекулярных ферментов;

3) регулирование активности механизмов и систем клетки.

В биохимических реакциях организма d-элементы принимают участие в виде бионеорганических комплексов металлов, таких как гемоглобин, цитохромы, ферритин, цианкобаламин (витамин В12), церулоплазмин, супероксиддисмутаза (СОД), цитохромоксидаза, карбоангидраза и др.

Соединения, содержащие в своем составе d-элементы, широко используются в медицинской практике. Например, комплексоны, в состав которых могут входить Fe, Ca, Cu, Cd, Hg, Pb, Be и др. применяются в терапии для поддержания металло-лигандного гомеостаза и выведения из организма ионов токсических металлов; в санитарно-гигиенических исследованиях - при анализе качества воды. Коллоидные препараты серебра (протаргол, колларгол) применяются в офтальмологии для лечения конъюнктивитов, для лечения инфекционных, кожных и венерических заболеваний. Сплавы, содержащие медь, серебро, олово применяются в стоматологии, хирургии и других областях медицины.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ.

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ.

Уметь трактовать общую характеристику d-элементов, их свойства и биологическую роль исходя из электронного строения атомов d-элементов.

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ

УМЕТЬ:

1. Интерпретировать общую характеристику d-элементов, исходя из электронного строения атомов d-элементов.

2. Интерпретировать изменение степеней окисления, окислительновосстановительных и кислотно-основных свойств d-элементов.

3. Интерпретировать роль d-элементов в реакциях комплексообразования.

4. Интерпретировать аналитические реакции биогенных d-элементов.

5. Трактовать химические основы применения переходных элементов и их соединений в биологии, медицине и фармации.

СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ.

1. Положение d-элементов в периодической системе Д.И.Менделеева.

Особенности электронного строения d-элементов и их связь с положением в периодической системе.

2. Особенности изменения степеней окисления, окислительновосстановительных и кислотно-основных свойств d-элементов.

3. Роль d-элементов в реакциях комплексообразования.

4. Аналитическая реакция на ионы биогенных d-элементов.

5. Биологическая роль d-элементов. Применение переходных элементов и их соединений в медицине и фармации.

2. ГРАФ ЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ТЕМЫ.

элементов простых веществ соединений МедикоФармацевтич.

биологическое значение 3. ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.

Основная литература.

1. Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. – Вінниця:

Нова книга, 2006. – С.225-254; 292-313.

2. Калибабчук В.А., Грищенко Л.И., Галинская В.И. и др. Медицинская химия: учебник – К.: Медицина, 2008. – С. 379- 392.

Дополнительная литература.

3. Левітін Є.Я., Бризицька А.М., Клюєва Р.Г. Загальна та неорганічна хімія.

Підручник. – Вінниця: Нова книга, 2003. – С. 414; 423-425; 432; 433; 442; 444;

451; 453; 459.

4. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учебник для ВУЗов. – М.:

Высшая школа, изд. центр «Академия», 2001. – С. 546-549.

5. Хухрянский В.Г., Цыганенко А.Я., Павленко Н.В. Химия биогенных элементов. Киев: Вища школа, 1984. – С. 60-100.

6. К.А. Селезнёв. Аналитическая химия. М.: «Высшая школа», 1973. – С.

41-60, 92-100, 114-116.

ОРИЕНТИРОВАННАЯ ОСНОВА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Инструкция к проведению опытов на лабораторно-практической части занятия.

Образование нерастворимых в воде гидроксидов d-элементов.

Принцип метода: Метод основан на образовании нерастворимых в воде осадков гидроксидов железа (III), хрома (III), меди (II) и цинка (II), имеющих разную окраску и свойства.

Материальное обеспечение: пробирки, растворы солей хлорида железа (III),сульфата хрома (ІІІ), сульфата меди (II), хлорида цинка (ІІ), раствор гидроксида калия (2М), раствор соляной кислоты (2М).

Ход работы:

1. В отдельные пробирки поместить по 2-3 капли растворов хлорида железа (ІІІ), сульфата хрома (ІІІ), сульфата меди (ІІ), хлорида цинка (ІІ).

2. В каждую пробирку внести 1 каплю 2 М раствора гидроксида калия.

3. Отметить цвет образовавшихся осадков.

4. Содержимое каждой из пробирок разделить поровну на 2 пробирки.

5. Внести в первую пробирку 1-2 капли 2 М раствора гидроксида калия.

6. Внести во вторую пробирку 1-2 капли 2 Н раствора соляной кислоты.

7. Отметить те пробирки, в которых осадок растворился и те, в которых осадок не растворился.

8. Составить уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде.

9. Сделать вывод о свойствах образовавшихся гидроксидов d-элементов.

Опыт №2.

Действие раствора аммиака на растворы солей d-элементов.

Принцип метода: метод основан на образовании гидроксидов меди (ІІ), цинка (ІІ), кобальта (ІІ), которые, растворяясь в избытке реактива, образуют комплексные соединения.

Материальное обеспечение: пробирки, растворы сульфата меди (ІІ), хлорида цинка (ІІ), сульфата кобальта (ІІ), раствор аммиака (2М).

Ход работы:

1. В отдельные пробирки поместить по 3 капли растворов сульфата меди (ІІ), хлорида цинка (ІІ) и сульфата кобальта (ІІ).

2. Внести в каждую пробирку по 1 капле 2М раствора аммиака.

3. Отметить цвет образовавшихся солей.

4. Внести в каждую пробирку по 6 капель концентрированного раствора аммиака.

5. Отметить изменения, происходящие в каждой из пробирок.

6. Составить уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде.

7. Определить тип образовавшихся комплексных соединений и назвать эти соединения.

Опыт №3.

Образование нерастворимых гексацианоферратов Fe2+, Fe3+, Zn2+.

Принцип метода: метод основан на взаимодействии солей Fe2+, Fe3+ и Zn2+ с соответствующими аналитическими реагентами с образованием в кислой среде осадков комплексных соединений различной окраски.

Материальное обеспечение: пробирки, растворы сульфата железа (ІІ), хлорида железа (ІІІ), хлорида цинка (ІІ), раствор гексацианоферрата (II) калия (желтой кровяной соли) К4 [Fe(CN)6], раствор гексацианоферрата (III) калия (красной кровяной соли) К3[Fe(CN)6].

Ход работы:

1. Поместить в отдельные пробирки по 3 капли растворов солей сульфата железа (II), хлорида железа (III) и хлорида цинка (II).

2. Внести в пробирку с раствором сульфата железа (II) 1 каплю раствора К3[Fe(CN)6] (красной кровяной соли).

3. Внести в пробирку с раствором хлорида железа (III) 1 каплю раствора К4[Fe(CN)6] (желтой кровяной соли).

4. Внести в пробирку с раствором хлорида цинка (II) 1 каплю раствора К4[Fe(CN)6] (желтой кровяной соли).

5. Отметить цвет осадка, образовавшегося в каждой из пробирок.

6. Составить уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде.

Опыт №4.

Образование тиоцианатного комплекса Fe3+.

Принцип метода: метод основан на взаимодействии кислых растворов солей железа (ІІІ) с раствором роданида калия, которое сопровождается образованием растворимого в воде роданида железа кроваво-красного цвета.

Материальное обеспечение: пробирки, раствор хлорида железа (ІІІ), раствор роданида калия KSCN.

Ход работы:

1. В пробирку внести 3 капли раствора хлорида железа (ІІІ).

2. Добавить 1 каплю раствора роданида калия.

3. Наблюдать образование раствора роданида железа кроваво-красного цвета.

4. Составить уравнение реакции в молекулярном и ионном виде.

Опыт №5.

Образование комплексного Мn (II) оксалата.

Принцип метода: метод основан на реакции осаждения гидроксидом калия из растворов солей Мn2+ растворимого в кислотах белого осадка гидроксида марганца (ІІ).

Материальное обеспечение: пробирки, раствор хлорида марганца (ІІ), раствор гидроксида калия (2М), раствор щавелевой кислоты (2М).

Ход работы:

1. В пробирку внести 4 капли раствора хлорида марганца (ІІ).

2. Добавить 2 капли 2М раствора КОН, перемешать.

3. Отметить образование белого осадка гидроксида марганца (ІІ).

4. Внести в пробирку 4 капли 2 Н раствора щавелевой кислоты.

5. Наблюдать процесс растворения осадка.

6. Составить уравнение реакции в молекулярном и ионном виде.

Кислотно-основное равновесие хромат – дихромат.

Принцип метода: метод основан на смещении ионного равновесия в системе: хромат дихромат в зависимости от кислотности среды.

Материальное обеспечение: пробирки, раствор хромата калия (0,5 Н), раствор дихромата калия (0,5М), раствор гидроксида калия (2М), раствор серной кислоты (2М).

Ход работы:

1. В отдельные пробирки поместить 0,5 мл 0,5М раствора хромата калия и 0,5 мл 0,5М раствора дихромата калия.

2. Отметить окраску каждого раствора.

3. Добавить в пробирку с раствором дихромата калия 1 каплю раствора щелочи.

4. Отметить изменение окраски раствора.

5. Добавить в эту же пробирку по каплям 2М раствор серной кислоты до изменения окраски раствора.

6. Составить уравнение ионного равновесия между хромат- и дихроматионами в молекулярном и ионном виде.

Опыт №7.

Образование комплексных соединений d-элементов с глицином.

Принцип метода: метод основан на образовании комплексного соединения глицината меди (II) в реакции взаимодействия солей меди (ІІ) и глицина по донорно - акцепторному механизму.

Материальное обеспечение: пробирки, раствор сульфата меди (ІІ), раствор глицина (1М), раствор гидроксида калия (2М).

Ход работы:

1. В пробирку внести 3 капли раствора сульфата меди (ІІ).

2. Добавить 9 капель 1М раствора глицина.

3. Отметить окраску раствора.

4. Добавить к смеси 6 капель 2М раствора гидроксида калия.

5. Отметить изменение окраски раствора.

6. Составить уравнения соответствующих реакций.

НАБОР ЗАДАНИЙ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДОСТИЖЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ

ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ

Задание 1.

Ион Сu2+ входит в состав медьсодержащего фермента супероксиддисмутазы (СОД). Укажите, какая электронная конфигурация соответствует данному иону.

A. [Ar] 3d8 4s1;

B. [Ar] 3d8 4s2;

C. [Ar] 3d9 4s2;

D. [Ar] 3d9;

E. [Ar] 3d104s1.

Задание 2.

Электронная конфигурация иона имеет следующий вид: [Ar] 3d5. Укажите, иону какого переходного элемента соответствует данная электронная формула.

A. Cr3+;

B. Fe2+;

C. Mn2+;

D. Co2+;

E. Cu2+.

Задание 3.

В системе осуществляется превращение KMnO4 MnSO4. Определите процесс, характеризующий данное преобразование:

A. Восстановление;

B. Окисление;

C. Разложение;

D. Обменное взаимодействие;

E. Диспропорционирование.

Задание 4.

Хром – элемент с переменной валентностью. Определите степень окисления этого элемента в соединении К2Cr2O7.

Задание 5.

В комплексном соединении К3[Co(CN)6] комплексообразователем является d-элемент. Определите заряд комплексообразователя в данном соединении.

Задание 6.

В аналитической химии применяется комплексная соль K4[Fe(CN)6].

Укажите тип данного комплексного соединения.

A. Катионный;

B. Анионный;

C. Нейтральный;

D. Многоядерный;

E. Хелатный.

Задание 7.

При проведении аналитической реакции на ионы Fe2+ образовался темносиний осадок Fe3[Fe(CN)6]. Укажите аналитический реагент, который использовался в данной реакции.

A. K4[Fe(CN)6];

B. К3[Fe(CN)6];

C. КСNS;

D. K2Cr2O7;

E. KMnO4.

Задание 8.

При действии едкой щелочи на растворы солей меди (ІІ) образуется нерастворимый в воде осадок. Укажите цвет образовавщегося осадка.

A. Красный;

B. Белый;

C. Серо-зеленый;

D. Темно-синий;

E. Голубой.

Задание 9.

Гемоглобин – красящий пигмент крови, благодаря которому осуществляется транспорт кислорода в организме. Укажите элемент, который является комплексообразователем в этом соединении.

A. Железо;

B. Цинк;

C. Магний;

D. Кальций;

E. Натрий.

Задание 10.

В качестве антидота при отравлении солями тяжелых металлов применяют динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА). Определите дентантность этого лиганда.

Эталоны ответов.

КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ НА

ПРАКТИЧЕСКОМ ЗАНЯТИИ.

В начале занятия осуществляется проверка уровня подготовки студентов к занятию путем фронтальной беседы.

После рассмотрения уровня подготовки к занятию, студенты решают учебные задачи по теме «Биогенные d-элементы, биологическая роль, применение в медицине». Следующим этапом является выполнение лабораторной работы с использованием приведенной инструкции. После завершения практической части, студенты оформляют протокол, в который вносят уравнения проведенных реакций и наблюдаемые при проведении опытов аналитические сигналы.

После завершения лабораторной работы, осуществляется анализ и коррекция знаний студентов путем рассмотрения особенностей электронного строения d-элементов, химических свойств d-элементов на примере соединений их отдельных представителей и медико-биологического значения d-элементов и их соединений.

Следующим этапом является проведение тестового контроля знаний студентов по теме «Биогенные d- элементы; биологическая роль, применение в медицине» с использованием тестов формата А.

Занятие заканчивается подведением итогов работы и оцениванием знаний студентов: объявляются результаты тестового контроля и осуществляется проверка протоколов выполненной лабораторной работы.

РАСТВОРЫ. ЭЛЕКТРОФОТОКОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД

ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.

Самыми распространенными системами человеческого организма являются растворы, в них происходят разнообразные физиологичные и биохимические процессы. Плазма крови, лимфа, моча, спинномозговая жидкость являются водными растворами в состав которых входят белковые компоненты, азотсодержащие соединения, углеводы, липиды и неорганические ионы (катионы натрия, калия, хлорид-ионы, гидрокарбонат-анионы и др.). Именно этим обусловлено широкое использование лекарственных средств в виде их водных растворов.

Биологические жидкости условно подразделяют на внутриклеточные и внеклеточные (плазма, лимфа), водно-солевой баланс которых определяется вопервых, концентрацией ионов и органических соединений, а во-вторых, работой физиологичных систем (почки, легкие, ЖКТ). Таким образом, одной из важнейших характеристик биологических жидкостей является концентрация растворенных компонентов, величина которой определяет нормальное или патологическое состояние организма.

Экспериментальное определение концентраций биологических жидкостей или растворов разнообразных лекарственных средств является важной стадией клинических и фармакологических исследований. При этом использование инструментальных методов является наиболее распространенным, преимущество которых заключается в небольшой трудоемкости в совокупности с большой точностью. Одним из таких методов является принцип непрямого определения концентрации по оптической плотности раствора – метод фотоэлектроколориметрии, в основе которого лежит закон Ламберта – Бугера Бера.

При биохимических исследованиях данный метод используется для количественного определения общего содержания азота в моче (с реактивом Несслера), пировиноградной кислоты (метод Умбрайта), мочевины (метод Бородина), и т.д. Также фотоколориметрический метод дает возможность качественно определять амидопирин и кофеин, дикаин и новокаин в лекарственных смесях.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ.

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ.

Уметь трактовать механизм образования раствора, определять его тип и количественный состав.

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ

УМЕТЬ:

1. Интерпретировать механизм образования растворов.

2. Интерпретировать влияние температуры и природы компонентов раствора на растворимость.

3. Интерпретировать количественные характеристики состава раствора.

4. Интерпретировать понятие оптической плотности раствора и экспериментально определять концентрацию раствора по данной характеристике.

5. Трактовать биологические жидкости как многокомпонентные водные растворы.

СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ.

1. Классификация растворов.

2. Механизм процессов растворения. Термодинамический подход к процессу растворения. Зависимость растворимости от температуры, природы растворенного вещества и растворителя.

3. Растворимость газов в жидкостях. Закон Генри-Дальтона. Растворимость газов в крови. Кессонная болезнь.

4. Величины, которые характеризуют количественный состав растворов (массовая концентрация, молярная концентрация).

5. Оптическая плотность растворов. Закон светопоглощения Ламберта – Бугера – Бера.

6. Роль растворов в жизнедеятельности организмов.

2. ГРАФ ЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ТЕМЫ.

РАСТВОРЫ

концентрация,, % Массовая 3. ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.

Основная литература.

1. Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. – Вінниця:

Нова книга, 2006. – С. 87-97, 100-111, 632.

2. Медицинская химия: учебник. Калибабчук В.А., Грищенко Л.И., Галинская В.И. и др. – К.: Медицина, 2008. – С. 106-125.

Дополнительная литература.

3. Биофизическая химия. Л.П. Садовничая, В.Г. Хухрянский, А.Я.

Цыганенко. – К.: Вища шк. Головное изд-во, 1986. – С. 41-49, 90-91.

4. Равич-Щербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия.

Учебник для ин-тов. – М.: Высш. школа, 1975. – С. 21-22, 25-27, 28-33.

5. Левітін Є.Я., Бризицька А.М., Клюєва Р.Г. Загальна та неорганічна хімія.

Підручник. – Вінниця: Нова книга, 2003. – С. 157-169.

6. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учебник для ВУЗов. – М.:

Высшая школа, изд. центр «Академия», 2001. – С. 142-146.

ОРИЕНТИРОВАННАЯ ОСНОВА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Инструкция к проведению опытов на лабораторно-практической части занятия.

Опыт №1. Определение массовой концентрации раствора меди (ІІ) сульфата фотоэлектроколориметрическим методом.

Принцип метода: метод основан на измерении оптической плотности окрашенного раствора CuSO4.

Материальное обеспечение: фотоэлектроколориметр (ФЭК), кюветы, фильтровальная бумага, дистиллированная вода, стандартные растворы CuSO4, растворы CuSO4 неизвестной концентрации.

Ход работы:

1. Включить ФЭК, прогреть его перед началом работы в течение 15 минут.

2. Налить в кюветы дистиллированную воду и поместить их в ФЭК.

3. Проверить показатели прибора, при необходимости выставить показатель на нулевую отметку.

4. Выключить прибор.

5. В кювету №2 налить раствор с наименьшей концентрацией раствора CuSO4.

6. Протереть фильтровальной бумагой боковые стороны кюветы, чтобы удалить капли раствора.

7. Кювету поместить в прибор и включить его.

8. Записать значение оптической плотности раствора.

9. Выключить прибор.

10. Кювету №2 опустошить и промыть следующим раствором.

11. Используя п.6-п.9 измерить оптическую плотность всех растворов согласно их номерам, обозначенных на бутылках.

12. Полученные данные внести в таблицу:

13. Используя экспериментальные данные, построить калибровочную прямую: по оси ОХ отложить значение молярной концентрации, по осе OY – значение оптической плотности растворов, затем усреднив полученные точки, провести прямую линию.

14. При помощи калибровочной прямой, определить неизвестные молярные концентрации растворов: на осе OY отложить экспериментально полученное значение d, провести прямую линию к калибровочной прямой и определить соответствующее значение СМ.

15. Рассчитать массовые концентрации растворов CuSO4 ( 1 г/мл).

16. Полученные данные занести в таблицу.

НАБОР ЗАДАНИЙ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДОСТИЖЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ

ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ

Задание 1.

При растворении 35,9г натрия хлорида в 100мл воды (при 20оС), была получена система, которая находится в равновесном состоянии с растворенным веществом. Определите тип данного раствора.

A. Разведенный;

B. Ненасыщенный;

C. Насыщенный;

D. Пересыщенный;

E. Твердый.

Задание 2.

При бытовой травме для мгновенной остановки кровотечения был использован раствор FeCl3 с концентрацией приблизительно 60%. Определите тип данного раствора.

A. Разведенный;

B. Концентрированный;

C. Газообразный;

D. Твердый;

E. Буферный.

Задание 3.

При растворении синих кристаллов CoCl2 наблюдается образование розового раствора. Определите процесс, который это объясняет.

A. Кристаллизация;

B. Перекристаллизация;

C. Диссоциация;

D. Ассоциация ионов;

E. Гидратация.

Задание 4.

В биохимической лаборатории с целью приготовления насыщенного раствора L-аспарагиновой кислоты было растворено 0,42г вещества в 100мл воды. Определите тип вещества по ее растворимости.

A. Высоко растворимое;

B. Хорошо растворимое;

C. Малорастворимое;

D. Практически нерастворимое;

E. Вообще нерастворимое.

Задание 5.

Для проведения клинических исследований необходимо приготовить раствор парафина. Укажите растворитель, который может быть для этого использован.

A. Вода;

B. Уксусная кислота;

C. Метанол;

D. Ацетон;

E. Бензол.

Задание 6.

Во время быстрого аварийного подъема водолаза с глубины на поверхность, в результате закупоривания кровеносных сосудов, наблюдается изменение цвета кожи и головокружение. Определите заболевание, признаки которого приведены.

A. Анемия;

B. Кессонная болезнь;

C. Базедова болезнь;

E. Болезнь Вильямса.

Задание 7.

В качестве противоаллергического средства было использовано 100г раствора кальция хлорида с массовой концентрацией 10%. Определите массу вещества и растворителя (в граммах), которые были необходимы для приготовления данного раствора.

Задание 8.

Катионы К+ являются основными ионами внутриклеточной жидкости, концентрация которых составляет 0,15моль/л. Определите массу катионов калия (в граммах) в организме взрослого человека, если общий объем данной биологической жидкости приблизительно равен 27л.

B. 15,8;

C. 1,58;

D. 0,158;

E. 0,0158.

Задание 9.

Для инъекционного введения лекарственного средства, был использован физиологический раствор NaCl с массовой концентрацией 0,9%, плотность которого равняется 1,0053г/мл. Рассчитайте молярную концентрацию (моль/л) данного раствора.

A. 0,18;

B. 0,17;

C. 0,16;

D. 0,15;

E. 0,14.

Задание 10.

В ходе лабораторной работы методом фотоэлектроколориметрии была определена оптическая плотность раствора роданида железа (ІІІ), а затем установлена его молярная концентрация. Укажите уравнение, которое положено в основу данного метода.

Задание 11.

У больного наблюдается образование отеков (накопление воды в межклеточном пространстве). Определите состояние водного баланса для последующего выбора курса лечения.

A. Нулевой;

B. Физиологичный;

C. Положительный;

D. Отрицательный;

E. Резко отрицательный.

Эталоны ответов.

КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ НА

ПРАКТИЧЕСКОМ ЗАНЯТИИ.

В начале занятия осуществляется определение уровня самостоятельной подготовки студентов при помощи фронтального опроса.

Следующим этапом является решение учебных задач по теме «Растворы.

Электрофотоколориметрический метод определения концентрации растворов».

Затем выполняется лабораторная работа с использованием приведенной инструкции.

После завершения лабораторной работы происходит анализ и коррекция знаний студентов путем рассмотрения вопросов относительно механизма образования растворов, их классификации и влияния различных факторов на процессы растворения, а также рассматривается биологическая роль водных растворов.

Следующим этапом проводится тестовый контроль знаний студентов по теме «Растворы. Электрофотоколориметрический метод определения концентрации растворов» с использованием тестов формата А.

После завершение тестового контроля, студенты оформляют протокол лабораторной работы, в который вносят результаты фотоколориметрических измерений оптической плотности, строят калибровочную прямую и определяют молярные и массовые концентрации растворов CuSO4.

Занятие заканчивается подведением итогов работы и оцениванием знаний студентов: объявляются результаты тестового контроля и осуществляется проверка протоколов выполненной лабораторной работы.

РАСТВОРЫ. ПЕРМАНГАНАТОМЕТРИЯ КАК МЕТОД ОБЪЕМНОГО

КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.

Метод перманганатометрии является одним из важнейших методов химического объемного анализа в аналитической химии. Химические реакции, используемые в объемном анализе, должны протекать быстро и количественно, т.е. до полного израсходования обоих взаимодействующих веществ. Конец реакции отвечает стехиометрическому уравнению между двумя реагирующими веществами. Вспомогательные реактивы, позволяющие установить конец реакции, называются индикаторами. В методе перманганатометрии роль индикатора выполняет сам перманганат калия. В кислой среде, при титровании, фиолетовый раствор перманганата обесцвечивается восстановителем. В эквивалентной точке обесцвечивание прекращается и одна лишняя капля перманганата окрашивает весь раствор в розовый цвет. Таким образом, легко установить конец реакции.

Быстрота объемно-аналитических определений дает возможность легко повторять их по нескольку раз и тем самым получать очень точные данные.

Метод перманганатометрии дает возможность определить концентрацию раствора (молярную, нормальную, моляльную и процентную).

Такие науки как биология, биохимия, медицина, фармацевтическая химия тесно связаны с развитием учения о растворах, т.к. все биологические процессы, происходящие в растительном и животном мире, а также и организме человека, протекают в растворах. Метод перманганатометрии широко применяется при решении многих вопросов научного и практического характера т.к. этим методом может быть определено большое количество веществ. В клиническом анализе метод перманганатометрии применяется для определения в крови мочевой кислоты, кальция, калия и окислительного фермента каталазы; в санитарно-гигиеническом анализе – при исследовании питьевых и сточных вод. Качество водопроводной воды для питья постоянно контролируется органами санитарного надзора. Одна из проб проба на окисляемость. Окисляемость воды перманганатом калия условный показатель, характеризующий содержание в ней восстановителей, таких, как соли железа (II) соли серной и азотной кислот, органических кислот и других биологических соединений.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ.

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ.

Уметь экспериментально определять и рассчитывать концентрацию растворимых веществ в растворе методом перманганатометрии.

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ

УМЕТЬ:

1. Интерпретировать растворы как многокомпонентные системы.

2. Интерпретировать моляльную концентрацию и молярную концентрацию эквивалента.

3. Интерпретировать окислительно-восстановительные реакции.

4. Трактовать метод пермангатометрии и его применение в медицине.

СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ.

1. Общие сведения о растворах, способы выражения количественного состава растворов. Моляльная концентрация (Сm), молярная концентрация эквивалента (Сэкв).

2. Окислительно-восстановительные реакции. Основные окислители и восстановители. Метод электронного баланса.

3. Метод перманганатометрии. Молярная концентрация эквивалента окислителей и восстановителей.

4. Применение метода перманганатометрии в клиническом анализе и в санитарно-гигиенических исследованиях.

2. ГРАФ ЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ТЕМЫ.

вещество 3. ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.

Основная литература.

1. Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. – Вінниця: Нова книга, 2006. – С. 90-92; 95-98; 191-207; 336-344.

2. Медицинская химия: учебник. Калибабчук В.А., Грищенко Л.И., Галинская В.И. и др. – К.: Медицина, 2008. – С. 209-215; 116-118.

Дополнительная литература.

3. К.А. Селезнёв. Аналитическая химия. М.: «Высшая школа», 1973. – С.72-73, 78-79, 85, 90-91, 108, 142-143, 153.

ОРИЕНТИРОВАННАЯ ОСНОВА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Инструкция к проведению опытов на лабораторно-практической части занятия.

Опыт №1. Определение концентрации восстановителя методом перманганатометрии.

Принцип метода: метод основан на использовании окислительновосстановительного титрования.

Материальное обеспечение: бюретка, колбы для титрования, пипетки, мерный цилиндр, водяная баня, раствор калия перманганата (Сэкв.=0,01М), раствор щавелевой кислоты, раствор серной кислоты, дистиллированная вода.

Ход работы:

1. Бюретку промыть раствором калия перманганата Сэкв. = 0,01 моль/л и довести уровень раствора в ней до «0» (правило мениска).

2. В колбу для титрования отмерить точно заданный объем восстановителя (VH2C2O4) и прибавить к нему 2 мл раствора серной кислоты.

3. Нагреть на водной бане.

4. Провести титрование восстановителя раствором калия перманганата, прибавляя его из бюретки по каплям (последующую каплю прибавляем после полного обесцвечивания предыдущей).

5. В точке эквивалента определяем по шкале бюретки объем раствора KMnO4 – (VKMnO4) 6. Повторить титрование еще дважды и рассчитать средний объем раствора KMnO4, который пошел на титрование.

7. Рассчитать концентрацию раствора H2C2O4 по формуле:

где Сэкв.H2C2O4 – молярная концентрация эквивалента щавелевой кислоты, моль/л;

Сэкв.KMnO4 – молярная концентрация эквивалента раствора калия перманганата, моль/л;

VKMnO4 – среднее арифметическое значение объема KMnO4, мл;

VH2C2O4 – объем щавелевой кислоты взятой на титрование, мл.

НАБОР ЗАДАНИЙ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДОСТИЖЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ

ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ

Задание 1.

Растворы играют важную роль в жизни человека. Укажите, какой фактор влияет на растворимость твердых веществ.

A. Давление;

B. Величина поверхности твердого вещества;

C. Природа растворителя;

D. Объем раствора;

E. Влажность воздуха.

Задание 2.

Важной характеристикой растворов является их концентрация. Укажите тип концентрации, которая определяет число молей растворенного вещества, содержащегося в 1000 мл раствора.

A. молярная концентрация эквивалента;

B. массовая доля;

C. моляльная концентрация;

D. объемная доля;

E. мольная доля.

Задание 3.

Перманганатометрию используют в клинических лабораториях для определения в крови ионов кальция. Укажите кислоту, которую необходимо использовать для создания кислой среды при титровании данным методом.

A. HNO3;

B. HNO2;

C. H2SO4;

E. H3PO4.

Задание 4.

Окислительные свойства водного раствора KMnO4 используют для обезвреживания токсичных органических веществ. Укажите, при каких условиях можно определить концентрацию восстановителей в растворе.

A. Только при нагревании;

B. Можно в кислой среде;

C. Можно в нейтральной среде;

D. Нельзя;

E. Только при перемешивании раствора.

Задание 5.

Перманганатометрию используют для определения количества органических примесей в воде. Укажите, сколько граммов KMnO4 нужно взять для приготовления 500 мл раствора с молярной концентрацией эквивалента 0, мольэкв/л.

A. 9,48;

B. 7,90;

C. 6,32;

D. 3,16;

E. 1,58.

Задание 6.

По количеству окисленного перманганата определяют содержание примесей в питьевых и сточных водах. Укажите способ фиксирования точки эквивалентности в методе перманганатометрии.

A. Индикатор – фенолфталеин;

B. Раствор крахмала;

C. Индикатор – лакмус;

D. Безиндикаторный способ;

E. KMnO4.

Задание 7.

Окислительно-восстановительная реакция протекает по схеме Укажите сумму коэффициентов в правой части этой реакции.

Задание 8.

Для идентификации H2O2 в фармакопейном анализе применяют метод перманганатометрии. Укажите, титрованием какого раствора устанавливают точную концентрацию KMnO4.

A. Азотная кислота;

B. Серная кислота;

C. Щавелевая кислота;

D. Соляная кислота;

E. Гидроксид натрия.

Задание 9.

В диагностических целях в клинической медицине применяют методы количественного анализа. Укажите, невозможность при титровании методом перманганатометрии использования HNO3.

A. Разлагается при нагревании;

B. Является сильным окислителем;

C. Окрашивает раствор в розовый цвет;

D. Не позволяет определить точку эквивалента;

E. Является сильной кислотой.

Задание 10.

В основе метода перманганатометрического титрования лежит реакция взаимодействия KMnO4 с щавелевой кислотой в кислой среде:

2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 2MnSO4 + K2SO4 + 10CO2 + 8H2O Укажите формулу расчета в моль-экв/дм3 окислителя в данной реакции.

Эталоны ответов.

КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ НА

ПРАКТИЧЕСКОМ ЗАНЯТИИ.

В начале занятия осуществляется определение уровня подготовки студентов к занятию при помощи фронтальной беседы.

Следующим этапом является выполнение лабораторной работы с использованием приведенной инструкции. После завершения практической части, студенты оформляют протокол, в который вносят уравнения проведенных реакций и наблюдаемые при поведении опытов аналитические сигналы. После выполнения лабораторной работы, студенты выполняют самостоятельную работу путем решения ситуационных задач по теме:

«Растворы. Перманганатометрия как метод объемного количественного анализа».

Далее происходит анализ и коррекция знаний студентов путем рассмотрения теоретических вопросов решения обучающих задач.

Следующим этапом проводится тестовый контроль знаний студентов по теме: «Растворы. Перманганатометрия как метод объемного количественного анализа» с использованием тестов формата А. Занятие заканчивается подведением итогов работы и оцениванием знаний студентов: объявляются результаты тестового контроля, и осуществляется проверка протоколов выполненной лабораторной работы.

КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ В БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.

Комплексные соединения играют большую роль при изучении биологически-активных соединений, знание которые необходимо для понимания механизмов биохимических процессов, проходящих в организме человека. Например, было установлено, что некоторые витамины в комплексах с кобальтом, медью, марганцем, никелем заметно увеличивают свою физиологическую активность. Гемоглобин, хлорофилл зеленых растений, витамин В12 представляют собой комплексные соединения, знание свойств которых необходимо при изучении биологии, биохимии и клинических дисциплин.

В настоящее время комплексные соединения широко применяются в клиниках (хелатотерапия отравлений солями тяжелых металлов, таких как ртуть, свинец), в сельском хозяйстве (удобрения, средства защиты растений от различных болезней), в клинических и санитарно-гигиенических исследованиях (комплексонометрия).

Комплексонометрия – это метод объёмного анализа, в котором в качестве титрованных растворов применяют органические реагенты – комплексоны, представляющие собой аминополикарбоновые кислоты. Чаще всего применяется комплексон Ш или трилон Б (дигидрат натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты). Важной характеристикой его свойств является способность мгновенно образовывать прочные, растворимые в воде внутрикомплексные соединения почти со всеми катионами. На этом принципе основан метод определения жесткости воды, широко применяемый в санитарно-гигиенических лабораториях, на фильтровальных станциях и т.д.

Жесткость воды – один из основных показателей качества водопроводной воды. Жесткость воды делится на 3 вида: временную, постоянную и общую.

Временная жесткость воды обусловлена присутствием гидрокарбонатов, которые разрушаются при кипячении.

Постоянная жесткость обусловлена присутствием растворимых солей кальция и магния, которые не образуют осадка при кипячении. Общая жесткость – это сумма временной и постоянной жесткости. Она выражается суммой миллиграмм-эквивалентов ионов кальция и магния в 1 литре воды и может колебаться в следующих пределах:

до 4 единиц – вода мягкая;

4-8 единиц – вода средней жесткости;

8-12 единиц – вода жесткая;

свыше 12 единиц – вода очень жесткая.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ.

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ.

Уметь интерпретировать строение и свойства комплексных соединений, понятия нестойкости, устойчивости, образования и диссоциации комплексных соединений, а также применять метод комплексонометрии для определения жесткости водопроводной воды.

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ.

УМЕТЬ:

1. Идентифицировать строение комплексных соединений в соответствии с основными положениями координационной теории Вернера.

2. Интерпретировать природу химической связи в комплексных соединениях.

3. Интерпретировать классификацию и номенклатуру комплексных соединений.

4. Интерпретировать образование и диссоциацию комплексных соединений.

5. Интерпретировать понятие жесткости воды и определять общую жесткость воды.

6. Трактовать химические основы применения комплексных соединений в медицине и биологии.

СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ.

1. Основные положения координационной теории Вернера. Структура комплексных соединений: центральный атом, координационное число, лиганды, их дентантность, комплексный ион, внутренняя и внешняя сферы комплексных соединений.

2. Номенклатура и классификация комплексных соединений по заряду комплексного иона и сущности лигандов.

3. Природа химической связи в комплексных соединениях.

4. Равновесие в растворах комплексных соединений, константа нестойкости и константа устойчивости комплексных соединений.

5. Механизм образования хелатных комплексов на примере образования хелатного комплекса Са2+ с трилоном Б.

6. Использование метода комплексонометрии для определения общей жесткости воды.

7. Хелатный эффект. Применение трилона Б и других комплексонов в качестве антидотов при отравлениях солями тяжелых металлов.

2. ГРАФ ЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ТЕМЫ.

Структура Свойства 3. ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.

Основная литература.

1. Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. – Вінниця:

Нова книга, 2006. – С. 46-57, 63-68, 72-84, 359-363.

2. Калибабчук В.А., Грищенко Л.И., Галинская В.И. и др. Медицинская химия: учебник. – К.: Медицина, 2008. – С. 43-54.

Дополнительная литература.

3. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учебник для ВУЗов. – М.:

Высшая школа, изд. центр «Академия», 2001. – С. 107-113, 206-208.

4. Левітін Є.Я., Бризицька А.М., Клюєва Р.Г. Загальна та неорганічна хімія.

Підручник. – Вінниця: Нова книга, 2003. – С. 251-271.

5. Н.И. Михайличенко. Общетеоретические основы химии. – К.: Высшая школа, 1979. – С. 87-103.

6. Ершов Ю.А., Попков В.А., Берлянд А.З. Общая химии. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. Учебник для ВУЗов. – М.: Высшая школа, 2000. – С. 191-203.

7. К.А. Селезнёв. Аналитическая химия. М.: «Высшая школа», 1973. – С.

55-57, 58-59, 60-62.

ОРИЕНТИРОВАННАЯ ОСНОВА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Инструкция к проведению опытов на лабораторно-практической части занятия.

Опыт №1.

Получение гидроксокомплексов алюминия и цинка.

Принцип метода: метод основан на образовании белых осадков гидроксидов цинка и алюминия, растворимых в избытке щелочи с образованием комплексных соединений.

Материальное обеспечение: 2 часовых стекла, пипетки, раствор сульфата цинка, раствор сульфата алюминия, раствор едкого натра.

Ход работы:

1. Нанести на 2 часовых стекла по 6-8 капель растворов сульфата цинка и сульфата алюминия.

2. Ввести по 3-4 капли раствора едкого калия KOH.

3. Наблюдать образование белых осадков гидроксида цинка и гидроксида алюминия.

4. К каждому осадку добавить ещё по 5-6 капель раствора KOH.

5. Наблюдать растворение осадков.

6. Составить уравнения соответствующих реакций.

7. Обозначить комплексообразователи и лиганды соответствующих комплексных ионов.

8. Определить к какому типу относятся полученные комплексы – катионные или анионные.

Опыт №2.

Получение комплексных соединений обменными реакциями.

Принцип метода: метод основан на взаимодействии гексацианоферрата (II) калия (желтой кровяной соли) с солями железа (III) с образованием в кислой среде синего осадка берлинской лазури.

Материальное обеспечение: пробирки, раствор хлорида железа (III), раствор гексацианоферрата (II) калия (желтой кровяной соли) K4[Fe(CN)6], 0,1М раствор соляной кислоты HCl.

Ход работы:

1. В пробирку внести 4 капли раствора хлорида железа (III).

2. Добавить 4 капли раствора (желтой кровяной соли) K4[Fe(CN)6].

3. Внести 2-3 капли 0,1М раствора соляной кислоты HCl.

4. Наблюдать образование синего осадка берлинской лазури, который необходимо сохранить для следующего опыта.

5. Составить уравнение реакции.

Опыт №3.

Разрушение осадка берлинской лазури.

Принцип метода: метод основан на реакции взаимодействия едкой щелочи и осадка берлинской лазури, которая сопровождается разрушением комплекса и изменением окраски раствора.

Материальное обеспечение: пробирка с осадком берлинской лазури, раствор едкого калия КОН.

Ход работы:

1. К осадку берлинской лазури добавить 5-6 капель раствора едкого калия КОН.

2. Наблюдать изменение цвета осадка.

3. Составить уравнение реакции в молекулярном и ионном виде.

4. Сделать вывод относительно действия щелочей на осадок берлинской лазури.

Опыт №4.

Определение общей жесткости воды методом комплексонометрии.

Принцип метода: метод основан на способности трилона Б образовывать хелатные комплексы с ионами Са2+ и Mg2+, присутствующими в воде.

Материальное обеспечение: мензурка, мерные пробирки, конические колбы для титрования, штатив, бюретка, воронка, аммонийная буферная смесь, сухой индикатор, 0.01М раствор трилона Б, водопроводная вода.

Ход работы:

1. В колбу для титрования отмерить 25 мл исследуемой воды с помощью мензурки.

2. Внести 2 мл аммонийной буферной смеси и стеклянную ложечку сухого индикатора.

3. Бюретку заполнить 0.01М раствором трилона Б до нулевой отметки по нижнему мениску.

4. Титровать раствором трилоном Б исследуемую смесь до изменения окраски раствора от вино-красного до синего.

5. Повторить титрование 3 раза и рассчитать средний объём трилона Б израсходованного на титрование.

6. Общую жесткость воды рассчитать по формуле:

где Vтрилона Б – средний объем трилона Б, израсходованного на титрование, мл;

СЭ трилона Б – нормальная концентрация раствора трилона Б, мольэкв/л;

– объём исследуемой воды, мл.

7. Сравнить полученное значение жесткости воды с нормативными показателями общей жесткости водопроводной воды, сделать вывод.

НАБОР ЗАДАНИЙ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДОСТИЖЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ

ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ

Задание 1.

Координационное число – важная характеристика комплексного соединения. Определите это число в соединении K3[Fe (C2O4)3].

Задание 2.

Устойчивость комплексного соединения [Zn(NH3)4](OH)2 характеризуется константами нестойкости. Выберите выражение этой константы по первой ступени.

Задание 3.

Комплексный ион [Co(CN)6]4– в растворе диссоциирует ступенчато.

Определите заряд центрального атома при полной диссоциации комплексного иона.

Задание 4.

Ионы тяжелых металлов (Hg+2, Ag+, Cu+2 и другие) в больших концентрациях блокируют работу ферментов. Объясните с химической точки зрения действие этих ионов.

A. Взаимодействуют с аминогруппами;

B. Блокируют пептидные связи;

C. Взаимодействуют с SH – группами;

D. Изменяют первичную структуру белков;

E. Взаимодействуют с концевыми карбоксильными группами белков.

Задание 5.

В качестве антидота при отравлении солями тяжелых металлов применяют динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б):

Укажите дентантность этого лиганда.

Задание 6.

При кипячении воды на дне чайника образовался осадок солей. Определите характер образовавшегося осадка.

A. Ca(HCO3)2 + Mg(HCO3)2;

B. CaCO3 + MgCO3;

C. CaCl2 + MgCl2;

D. Na2SO4 + K2SO4;

E. NaCl + KCl.

Задание 7.

В санитарно-гигиенической лаборатории определили, что общая жесткость воды равна 10 мгэкв/л. Укажите степень жесткости данной воды.

A. Мягкая;

B. Средней жесткости;

C. Жесткая;

D. Очень жесткая;

E. Дистиллированная.

Эталоны ответов.

КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ НА

ПРАКТИЧЕСКОМ ЗАНЯТИИ.

В начале занятия осуществляется проверка подготовки студентов к самостоятельной работе путем фронтальной беседы. Студенты решают учебные задания, разбирают и закрепляют теоретический материал: интерпретируют строение комплексных соединений в соответствии с основными положениями координационной теории Вернера.

После решения обучающих заданий студенты приступают к выполнению самостоятельной работы. Используя инструкцию к лабораторно-практическому занятию, они выполняют лабораторную работу. После окончания ее студенты оформляют протокол лабораторной работы. В протокол записываются уравнения проведенных реакций и внешние эффекты, которые сопровождали данные опыты, рассчитывается общая жесткость водопроводной воды.

После завершения лабораторной работы осуществляется анализ и коррекция знаний студентов путем рассмотрения образования, диссоциации, устойчивости комплексных соединений, структуры полидентантных лигандов, понятия жесткости воды, а также медико-биологического значения комплексонов.

Следующим этапом является проведение тестового контроля знаний студентов то теме «Комплексообразование в биологических системах» с использованием тестов формата А.

Занятие заканчивается подведением итогов работы и оценкой знаний студентов: озвучиваются результаты тестового контроля и осуществляется проверка протоколов выполненной лабораторной работы.

КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ РАВНОВЕСИЕ В ОРГАНИЗМЕ.

ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ.

Все физиологические жидкости организма (желудочный сок, плазма крови, внеклеточная, внутриклеточная и спинномозговая жидкости) представляют собой водные растворы. Компонентами данных систем является катионы и анионы сильных электролитов (K+; Na+; Mg2+; HPO42-; H2PO4-; HCO3-; Cl-), а также органические соединения (глюкоза, полисахариды, белки и др.), являющихся слабыми электролитами. Важными функциями электролитов организма являются: поддержание осмотического давления и значения ионной силы биологических жидкостей, влияние на биоэлектрические потенциалы, свертывание крови и др.

Особенную физиологическую активность проявляют ионы водорода и гидроксид-ионы, которые определяют кислотность внутренних сред организма, влияют на активность ферментов и др. Кислотность биологических жидкостей, количественной характеристикой которой является водородный показатель – рН, является одной из основных физико-химических характеристик жидкостных сред организма, определение которой позволяет сделать вывод относительно физиологического и патологического функционирования организма.

Таким образом, важным этапом в понимании многих физиологических явлений является рассмотрение свойств растворов электролитов и кислотноосновного состояния биологических жидкостей, которые позволяют объяснить механизм поддержания водно-солевого баланса и определить нарушения работы различных систем организма на стадии диагностики заболевания.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ.

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ.

Уметь трактовать свойства растворов электролитов и кислотно-основное равновесие биологических систем организма.

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ

УМЕТЬ:

1. Интерпретировать понятия слабых и сильных электролитов.

2. Интерпретировать свойства растворов электролитов.

3. Интерпретировать теории кислот и оснований Аррениуса, БренстедаЛоури и Льюиса.

4. Интерпретировать диссоциацию воды и водородный показатель.

5. Трактовать теорию кислотно-основных индикаторов.

6. Трактовать водно-электролитное состояние и рН биологических систем организма.

СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ.

1. Растворы электролитов. Электролиты в организме человека.

2. Степень и константа диссоциации слабых электролитов. Закон разведения Оствальда.

3. Свойства растворов сильных электролитов. Активность, ионная сила растворов сильных электролитов.