- •Основные типы химических реакций и процессов в функционировании живых систем
- •Основные типы химических реакций и процессов в функционировании живых систем
- •Содержание
- •Техника безопасности при работе в химической лаборатории Общие правила работы
- •Работа с легковоспламеняющимися, взрывоопасными и ядовитыми веществами
- •Тушение местного пожара и горящей одежды
- •Первая помощь при несчастных случаях
- •Занятие 1. Протолитические реакции. Гетерогенные реакции в растворах электролитов.
- •Основные типы химических реакций.
- •Теория кислот и оснований.
- •Константа диссоциации
- •Взаимосвязь степени диссоциации и константы диссоциации
- •Ионное произведение воды. Водородный показатель.
- •Гидролиз солей
- •Кислотность желудочного сока
- •Гетерогеннные равновесия в системе «раствор-осадок».
- •Вопросы и задачи для самоконтроля
- •Примеры решения задач
- •Тесты для самоконтроля
- •Ответы к тестам для самоконтроля
- •Занятие 2. Растворы.
- •2.1. Вода. Свойства воды как растворителя.
- •2.2. Растворы.
- •2.3. Способы выражения концентрации растворов.
- •2.4. Способы приготовления стандартных растворов.
- •2.5. Посуда, применяемая в объемном анализе.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Примеры решения задач
- •Тесты для самоконтроля Тест № 1
- •Тест № 2
- •Тест № 3
- •Тест № 4
- •Тест № 5
- •Ответы к тестам для самоконтроля
- •Занятие 3. Коллигативные свойства растворов
- •Температуры кипения и отвердевания растворов.
- •Осмотическое давление и его измерение
- •Роль осмоса и осмотического давления в биологических системах.
- •Вопросы для самоконтроля.
- •Тесты для самоконтроля Тест 1
- •Тест 2
- •Тест 3
- •Тест 4
- •Тест 5
- •Ответы к тестам для самоконтроля
- •Занятие 4. Буферные растворы
- •Буферные растворы. Классификация буферных растворов. Механизм их действия.
- •Буферная ёмкость
- •Буферные системы организма.
- •Кислотно-основное равновесие
- •Применение реакции нейтрализации в фармакотерапии.
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторные работы
- •Тесты для самоконтроля. Тест 1
- •Тест 2
- •Тест 3
- •Тест 3
- •Тест 5
- •Ответы к тестам для самоконтроля
- •Занятие 5. Реакции замещения лигандов
- •Комплексообразование в организме
- •Основные положения и понятия координационной теории.
- •Классификация и номенклатура комплексных соединений.
- •Комплексообразующая способность s-, р- и d- элементов
- •Характер химической связи в комплексных соединениях.
- •Внешнеорбитальные и внутриорбитальные комплексы
- •5.7. Представления о строении металлоферментов и других биокомплексных соединений
- •Устойчивость комплексных соединений в растворах
- •Механизм токсического действия тяжелых металлов.
- •Значение комплексных соединений в медицине.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Упражнения
- •Лабораторные работы
- •Литература
Ответы к тестам для самоконтроля
№ теста |
Номер вопроса | ||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 | |
1 |
б |
б |
а |
г |
а |
2 |
б |
б |
б |
б |
в |
3 |
б |
б |
а |
в |
г |
4 |
б |
б |
а |
б |
б |
5 |
б |
б |
г |
в |
б |
Занятие 5. Реакции замещения лигандов
Цель занятия:
Сформировать у студентов системные знания о строении и свойствах комплексных соединений.
Научить студентов получать комплексные соединения и на основании поведения комплексных соединений в растворах делать выводы об их устойчивости.
Студент должен знать: строение и классификацию комплексных соединений. Константу нестойкости комплексного иона. Устойчивость в растворах. Представления о строении металлоферментов и других биокомплексных соединений. Механизм токсического действия тяжелых металлов.
Студент должен уметь: давать названия комплексных соединений, записывать константу нестойкости, схематически представлять активные центры гемоглобина, хлорофилла.
Комплексообразование в организме
Комплексообразование имеет большое значение при протекании биологических процессов в живых организмах. Ионы щелочных и щелочно-земельных металлов в биологических жидкостях находятся в виде аквакомплексов, а ионы d-элементов, являясь прекрасными комплексообразователями, образуют комплексы, в которых в качестве лигандов выступают аминокислоты, нуклеиновые кислоты, витамины и гормоны. Например, железо входит в состав гемоглобина. Некоторые комплексные соединения обладают биологической активностью и применяются в качестве лекарственных препаратов (витамин В12). Кроме того, образование растворимых устойчивых комплексных соединений позволяет выводить из организма соли тяжелых металлов, что способствует дезинтоксикации организма.
Комплексные соединения это молекулярные или ионные соединения, образующиеся путем присоединения к атому или иону металла или неметалла, нейтральных молекул или других ионов. Они способны существовать как в кристалле, так и в растворе.
Основные положения и понятия координационной теории.
Для объяснения строения и свойств комплексных соединений в 1893 г. швейцарским химиком А. Вернером была предложена координационная теория в которую он ввел два понятия: о координации и о побочной валентности.
По Вернеру главной валентностью называется валентность посредством которой соединяются атомы с образованием простых соединений, подчиняющихся теории
валентности. Но, исчерпав главную валентность, атом способен, как правило, к дальнейшему присоединению за счет побочной валентности, в результате проявления которой и образуется комплексное соединение.
Под действием сил главной и побочной валентности атомы стремятся равномерно окружить себя ионами или молекулами и являются таким образом центром притяжения. Такие атомы называются центральными или комплексообразователями. Ионы или молекулы, непосредственно связанные с комплексообразователем, называются лигандами.
Посредством главной валентности присоединяются лиганды ионы, а посредством побочной валентности – ионы и молекулы.
Притяжение лиганд к комплексообразователю называется координацией, а число лиганд – координационным числом комплексообразователя.
Можно сказать, что комплексные соединения это соединения, молекулы которых состоят из центрального атома (или иона) непосредственно связанного с определённым числом других молекул или ионов, называемых лигандами.
В роли комплексообразователей чаще всего выступают катионы металлов (Со+3, Рt+4, Cr+3, Cu+2Au+3 и др.)
В качестве лигандов могут выступать ионы Cl-, CN-, NCS-, NO2-, OH-, SO42- так и нейтральные молекулы NH3, H2O, амины, аминокислоты, спирты, тиоспирты, РН3, эфиры.
Число координационных мест, занимаемых лигандом около комплексообразователя, называется его координационной ёмкостью или дентатностью.
Лиганды, присоединенные к комплексообразователю одной связью, занимают одно координационное месть и называются монодентатнымия (Cl-, CN-, NCS-). Если же лиганд присоединён к комплексообразователю посредством нескольких связей, то он является полидентатным. Например: SO42- , СО32-являются бидентатными.
Комплексообразователь и лиганды составляют внутреннюю сферу соединения или комплекс (в формулах комплекс заключают в квадратные скобки). Ионы, не связанные непосредственно с комплексообразвателем, составляют внешнюю координационную сферу.
Ионы внешней сферы связаны менее прочно по сравнению с лигандами и пространственно удалены от комплексообразователя. Они легко замещаются другими ионами в водных растворах.
Например, в соединении К3[Fe(CN)6] комплексообразователем является Fe+2, лигандами - CN-. Два лиганда присоединены за счет главной валентности, а 4 – за счет побочной валентности, следовательно координационное число равно 6.
Ион Fe+2 с лигандами CN- составляют внутреннюю сферу или комплекс, а ионы К+ внешнюю координационную сферу:
.
Как правило координационное число равно удвоенному заряду катиона металла, например: однозарядные катионы имеют координационное число равное 2, 2-х зарядные – 4, а 3-х зарядные – 6. если элемент проявляет переменную степень окисления, то с увеличением её координационное число растет. Для некоторых комплексообразователей координационное число является постоянным, например: Со+3, Рt+4, Cr+3 имеют координационное число равное 6, у ионов В+3, Ве+2, Сu+2 , Au+3 координационное число равно 4. для большинства ионов координационное число является переменным и зависит от природы ионов внешней сферы и от условий образования комплексов.