method

B.ClO;

C.ClO2;

D.Cl2O3;

E.CI2O6.

Задание 12.

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

A.NO;

B.NO2;

C.N2O;

D.N2O3;

E.N2O5.

Эталоны ответов:
1	– А;	5 – B;		9 – B;
2	– A;	6	– A;	10	– A;
3	– A;	7	– C;	11	– A
4	– B;	8	– A;	12	– C.

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 «Вступление к практикуму. 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.

11

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 s- элементами, а шесть его последних элементов (кроме первого периода) – это p- элементы.

В организме человека в значительном количестве содержатся лёгкие s- и р- элементы. 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.

Достижение данной цели обеспечивается решением конкретных целей.

12

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ

УМЕТЬ:

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

2.Интерпретировать физико-химические свойства биогенных элементов ІА - VIIA групп (s- и р-элементов) на основе электронного строения их атомов

иположения в периодической системе Д. И. Менделеева.

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

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

5.Интерпретировать аналитические реакции биогенных элементов IA – VIIA групп (s- и р-элементов).

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 элементов IA – VIIA групп (s- и р- элементов):

−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 s- элементов (водород, литий, натрий, калий, магний, кальций).

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

5.Аналитические реакции открытия биологически активных ионов s- и р- элементов.

13

2. ГРАФ ЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ТЕМЫ:

Биогенные элементы

IA – VIIA групп

Электронное

строение

Характеристики

элементов

s-элементы р-элементы

Атомный

Степени

Энергия

Энергия

Электроотри-

радиус

окисления

ионизации

сродства к

цательность

электрону

Физико-
	Растворимость			Кислотно-основные			Окислительно-
химические
	в воде			свойства			восстановительные
свойства
							свойства

Содержание в организме

Классификация

Макроэлементы Микроэлементы Ультрамикроэлементы

Элементы-органогены

Медикобиологическое значение

Биохимия		Физиология		фармакология		Терапия		Стоматология		Гигиена

14

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.Медицинская химия: учебник. Калибабчук В.А., Грищенко Л.И., Галинская В.И. и др. – 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.Биофизическая химия. Л.П. Садовничая, В.Г. Хухрянский, А.Я. Цыганенко. – 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 лабораторно-практическому занятию:

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.

15

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.

16

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+.

17

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+.

18

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. Определить эти элементы:

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

B.H, P, S, C, O, N;

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

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

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

Задание 2.

s-элемент расположен в периодической системе Д.И. Менделеева под порядковым номером 12. Какая из приведенных электронных формул 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. Какая электронная конфигурация отвечает атому фосфора в составе этих ионов?

A.1s22s22p63s23p64s1;

B.1s22s22p63s23p4;

C.1s22s22p6;

D.1s22s22p63s23p2;

E.1s22s22p63s23p3.

19

Задание 4.

Хлор – биогенный р-элемент, способный образовывать анионы различной степени устойчивости. Какой из анионов обладает наименьшей окислительной активностью?

A.Cl-;

B.ClO-;

C.ClO2-;

D.ClO3-;

E.ClO4-.

Задание 5.

В поддержании постоянного осмотического давления биожидкостей (осмотического гомеостаза) принимают участие различные биогенные элементы. Ионы какого s-элемента играют в этом процессе ведущую роль?

A.Li+;

B.Na+;

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. Определить этот элемент:

A.Li;

B.Na;

C.K;

D.Ca;

E.Mg.

Задание 7.

Процесс дыхания сопровождается превращением гемоглобина в оксигемоглобин. Какой биогенный p-элемент осуществляет это превращение?

A.N;

B.S;

C.O;

D.Cl;

E.P.

Задание 8.

Макроэргические соединения являются основными источниками энергии в организме. Какой р-элемент является обязательным структурным компонентом этих соединений?

A.P;

B.S;

20