Metod_Medical_chem_1_Stomat

Завдання 2. Приготування 0,1 н. розчину соди Na2CO3×10H2O з твердої речовини.

Розрахувати масу твердої речовини, необхідної для приготування V мл розчину заданої концентрації. Зважити необхідну кількість речовини на годинниковому склі на аналітичних вагах. В мірну колбу на V мл вставити лійку і перенести в неї наважку речовини. Невеликою кількістю дистильованої води змити з годинникового скла над лійкою речовину в колбу. Поступово додаючи воду, домогтися повного розчинення речовини. Потім, додаючи воду, довести рівень розчину до мітки. Останні порції води слід додавати краплями з піпетки. Рівень рідини визначається за нижнім рівнем меніску. Щільно закрити колбу і перемішати розчин. Вирахувати титр одержаного розчину.

V. Узагальнення результатів роботи та зарахування теми.

Заняття № 2

Тема: Колігативні властивості розчинів. Визначення молекулярної маси розчиненої речовини, осмотичної концентрації та ізотонічності розчинів методом кріометрії

Значення матеріалу теми. Знання основ сучасної теорії розчинів необхідне для медичного працівника тому, що більшість біохімічних процесів

вживих організмах протікає в розчинах і знання їх властивостей дає можливість розуміння таких явищ як дифузія, осмос, ізотонічність, йонообмін

ворганізмі, а також вміння використовувати лікарські засоби, виготовлені у вигляді рідких лікарських форм.

Мета заняття. Навчитися на основі кріометричних вимірювань освоїти методику визначення ізотонічності розчинів та молекулярної маси речовини.

Форма заняття: семінарсько-лабораторне.

Домашня підготовка до заняття

І. Засвоїти основний матеріал навчальної програми.

Колігативні властивості розведених розчинів неелектролітів. Відносне зниження тиску насиченої пари розчинника над розчином. Закон Рауля. Ідеальні розчини. Зниження температури замерзання та підвищення температури кипіння розчинів у порівнянні з розчинниками. Осмос та осмотичний тиск. Закон Вант-Гоффа. Колігативні властивості розведених розчинів електролітів. Ізотонічний коефіцієнт. Гіпо-, гіперта ізотонічні розчини.

11

Кріометрія, ебуліометрія, осмометрія, їх застосування в медикобіологічних дослідженнях. Роль осмосу в біологічних системах. Осмотичний тиск плазми крові. Рівняння Галлера. Онкотичний тиск. Плазмоліз та гемоліз.

ІІ. Дати відповіді на контрольні запитання.

1.Що таке осмотичний тиск? Від яких факторів залежить його величина?

2.Які розчини називаються ізо-, гіпота гіпертонічними? Які розчини викликають гемоліз та плазмоліз еритроцитів?

3.Сформулюйте закони Рауля та наведіть їх математичний вираз.

4.Які параметри речовини можна визначити методом кріометрії? Наведіть відповідні рівняння.

ІІІ. Розв’ язати задачі

а) Алгоритми розв’ язування типових задач

.Задача 1. Визначити молекулярну масу органічної речовини, якщо розчин, який її містить 0,83 г цієї речовини у 20 мл води, замерзає при t = –0,7 0C.

Алгоритм розв’язання
Дано:			1.	Знайти величину пониження температури:
m = 0,83 г			Dt = 00 – (–0,7 0) = 0,7 0C
L = 20 мл			2.	Виходячи із рівняння ІІ закону Рауля, виводимо формулу
t0 = –0,7 0С				для обчислення М:
Kk	= 1,86 0С		M =		K k	×m ×1000
M – ?							;
						L × Dt

3. У формулу підставляємо відповідні числові значення і розраховуємо М:

M = 186, ×0,83×1000 = 110,27 20 ×0,7

Відповідь: молекулярна маса речовини складає 110,27.

Задача 2. Розрахувати ізотонічний коефіцієнт і та ступінь електролітичної дисоціації a для фізіологічного розчину (0,9 % NaCl), якщо він

замерзає при t = –0,55			0C.
Алгоритм розв’язання
Дано:	1.	Обчислити	визначену експериментально депресію
w = 0,9 %		температури Dtекс. :
t = –0,55 0С	Dtекс. = 0 – (–0,55) = 0,55 0С
і – ?	2.	За формулою ІІ закону Рауля знаходимо теоретичну
a – ?		депресію:

12

Dtтеор. = К×С = K ×m ×1000 = 1,86 ×0,9 ×1000 = 0,285 0С
M ×L	58,5×(100 - 0,9)

3.Знаходимо за формулою і:

і= Dtекс./ Dtтеор. = 0,55 : 0,285 = 1,93

4.Ступінь дисоціації солі a можна розрахувати за формулою:

a = i - 1 = 1,93 - 1 = 0,93 або 93 %. n - 1 2 - 1

Відповідь: ізотонічний коефіцієнт і для фізіологічного розчину дорівнює 1,93, а ступінь дисоціації NaCl a = 0,93 або 93 %.

б) Задачі для самостійного розв’ язання

1.Визначити молекулярну масу неелектроліту, якщо розчин, що містить 45 г цієї речовини у 500 мл води, замерзає при –0,93 0С.

Відповідь: 180 г/моль.

3.Осмотичний тиск плазми крові людини при 37 0С дорівнює 780 кПа. Яку кількість сахарози необхідно взяти для виготовлення 0,25 л розчину, ізотонічного до сироватки крові.

Відповідь: 25,65 г.

ЛІТЕРАТУРА

1.А.С.Мороз, А.Г.Ковальова. Фізична та колоїдна хімія. Львів: “ Світ”. – 1994.

2.Н.Л.Глінка. Загальна хімія. Л., 1985. – С.197-222.

3.Р.Л.Глинка. Задачи и упражнения по общей химии. Л.: “ Химия”. – 1984. –

С.103-131.

Зміст та методика проведення заняття.

І. Уточнення і пояснення незрозумілих питань: звернути увагу студентів на способи вираження концентрації, особливо на ті, що використовуються в медичній практиці – відсоткову, молярну, мілімолярну, а також нормальну.

ІІ. Розв’язування типових задач.

ІІІ. Пояснення методики виконання лабораторної роботи (кожен студент виконує один із описаних дослідів).

ІV. Лабораторна робота. Приготування розчинів заданої концентрації і вивчення їх колигативних властивостей.

Завдання 1. Визначення молекулярної маси лікарської речовини (неелектроліту) кріометричним методом.

Скласти кріоскоп. В посудину з термометром і мішалкою помістити 15-20 мл чистого розчинника і визначити його температуру замерзання. Потім вилити розчинник із посудини і туди влити розчин, приготований з наважки

13

m(г) лікарської речовини і L(г) розчинника. Визначити температуру замерзання розчину t0. Температуру відмітити в момент випадання кристалів. Вирахувати пониження температури замерзання розчину Dt = to0 – t o. Обчислити молекулярну масу речовини за формулою:

M

= K ×m ×1000

L × Dt

Дізнатися у викладача дійсну молекулярну масу речовини і визначити відхилення результатів досліду.

V. Узагальнення результатів роботи та зарахування теми.

Заняття № 3

Тема: Рівновага і процеси за участі комплексних сполук. Одержання і характеристика комплексних і внутрішньокомплексних сполук. Комплексонометрія

Значення матеріалу теми. Комплексні сполуки мають велике значення в хімії і біології, тому що більшість металів, що входять до складу тканин живого організму, знаходяться у вигляді хелатних сполук.

Внутрішньокомплексні сполуки використовуються для виведення з організму солей важких металів і радіоактивних ізотопів. У медичній практиці використовують лікарські препарати, що мають хелатну структуру – тетацин, унітіол, ферроцен.

Мета заняття. Вивчити будову молекул і хімічні властивості комплексних сполук, навчитися складати їх формули та рівняння реакцій комплексоутворення для розуміння ролі природних комплексних сполук у життєдіяльності організмів.

Форма заняття: семінарсько-лабораторне.

Домашня підготовка до заняття

І. Засвоїти основний матеріал навчальної програми.

Реакції комплексоутворення. Координаційна теорія А. Вернера та сучасні уявлення про будову комплексних сполук. Поняття про комплексоутворювач (центральний іон). Природа, координаційне число, гібридизація орбіталей комплексоутворювача. Поняття про ліганди. Координаційна ємність (дентатність) лігандів. Внутрішня та зовнішня сфери комплексів. Геометрія комплексного йона. Природа хімічного зв’язку в комплексних сполуках. Класифікація комплексних сполук за зарядом внутрішньої сфери та за природою лігандів. Внутрішньокомплексні сполуки.

14

Ферум-, кобальт-, купрумта цинквмісні біокомплексні сполуки. Поняття про металолігандний гомеостаз. Порушення гомеостазу. Комплексони та їх застосування в медицині як антидотів при отруєнні важкими металами (хелатотерапія) та як антиоксидантів при зберіганні лікарських препаратів.

Трилон Б та евгенол в стоматології.

Хімічний склад мінералізованих тканин зуба і слини. Фізико-хімічні характеристики слини. Гетерогенні рівноваги в порожнині рота. Хімічні основи мінералізації кісткової і зубної тканини і методу ремінералізації. Застосування флуорвмістних препаратів і зубних паст в стоматології.

ІІ. Дати відповіді на контрольні запитання

1.Основні положення координаційної теорії будови комплексних сполук А.Вернера. Назвати складові частини комплексних сполук: Na3[Ag(S2O3)2], [Ag(NH3)2]Cl.

2.Наведіть приклади катіонних і аніонних комплексних сполук хрому з лігандами: NH3, H2O, CN– і дайте їм назви.

3.Обчислити заряди таких комплексних іонів, утворених атомами паладію (ІІ), платини (ІІ), заліза (ІІ), нікелю (ІІ): [PdCl3(NH3)],

[PdCl(NH3)2H2O], [PtNO2(NH3)3], [Fe(CN)5NH3], [Ni(CN)4], [Fe(CNS)6].

Дописати зовнішню координаційну сферу і назвати одержані комплексні сполуки.

4.Написати формули таких комплексних сполук: а) диціаноаргентат (І) калію; б) хлорид гексааміннікелю; в) сульфат тетрааміндикарбонат хрому (ІІІ); трифторогідроксоберілат (ІІ) магнію.

5.Основні способи одержання комплексних сполук. За допомогою яких

реакцій можна одержати: K4[Fe(CN)6], K2[HgI4], [Cu(NH3)4]SO4, Na3[Al(OH)6], K[Ag(CN)2], [Ag(NH3)2]Cl. Дати назви цим сполукам.

Написати вираз константи нестійкості комплексних іонів.

6.Що таке внутрішньокомплексні сполуки? Хелати? Навести хімізм реакції комплексонометричного визначення іонів металів.

ІІІ. Розв’ язати задачі

а) Алгоритми розв’ язування типових задач

Задача 1. Розрахувати концентрацію іонів кадмію в 0,1 М розчині K2[Cd(CN)4], який містить, крім того, 6,5 г/дм3 KCN.

Алгоритм розв’язання

1. Знаходимо з таблиці константу нестійкості комплексного іона [Cd(CN)4]2– :

[Cd 2+ ]× [CN − ]4 −18

K нест = [ 2− ] = 7,8 ×10 [Cd(CN)4 ]

15

2. Вторинна дисоціація комплексного іона відбувається за рівнянням:

[Cd(CN)	]2–	Cd2+ + 4CN–
4

У присутності надлишку іонів CN– , що утворюються при дисоціації KCN (яку можна вважати повною), ця рівновага зміщена вліво настільки, що кількістю іонів CN– , які утворилися при дисоціації комплексного іона, можна знехтувати. Тоді концентрація іонів CN– дорівнює концентрації KCN. З такої ж причини рівноважна концентрація іона [Cd(CN)4]2– може бути прирівняна до загальної концентрації комплексної солі (0,1 моль/дм3).

3. Підставляємо дані у вираз Кнест. і знаходимо концентрації іонів:

[Cd 2+ ] = 7,8 ×10−18 ×0,1 = 7,8 × 10–15 моль/дм3; (0,1)4

[CN– ] = 6,5/65 = 0,1 моль/дм3 (дорівнює загальній концентрації KCN); [Cd(CN)4]2– = 0,1 моль/дм3 (дорівнює загальній концентрації солі).

б) Задачі для самостійного розв’ язування

1.Константа нестійкості іона [Ag(CN)2]– складає 1 × 10–21 . Розрахувати концентрацію іонів срібла в 0,05 М розчині K[Ag(CN)2], який містить, крім того, 0,01 моль/дм3 KCN.

Відповідь: 5 × 10–19 моль/дм3.

2.На титрування 100 мл води в присутності хромогену чорного витрачено 8,2 мл 0,05 N розчину трилону Б. Обчислити загальну твердість води. Відповідь: 4,1 мг-екв/л.

3.Скільки грамів трилону Б необхідно взяти для виготовлення 0,05 N розчину?

Відповідь: 0,4653 г.

	ЛІТЕРАТУРА
1.	Глинка Н.Л. Общая химия. – Л., “ Химия”. – 1985. – с. 564-584.
2.	Григор’єва В.В. і співавт. “ Загальна хімія”. – К., “ Вища школа”. – 1991. –

с. 154-158.

Зміст і методика проведення заняття.

І. Уточнення і пояснення незрозумілих питань теми, перевірка домашньої підготовки.

ІІ. Розгляд найважливіших питань теми.

ІІІ. Написання формул комплексних сполук та деяких реакцій комплексоутворення з солями заліза, міді, срібла та ін.

IV. Лабораторна робота. Властивості комплексних сполук. Визначення твердості питної води із різних джерел.

16

Завдання 1. Одержання комплексних сполук з катіонним комплексом.

Добути осад гідроксиду міді, добавивши у пробірку 2–3 мл розчину сульфату міді і такий же об’єм розчину гідроксиду натрію. До осаду додати 1–2 мл 25 % розчину аміаку. Що відбувається? Порівняти забарвлення йонів Cu2+ у розчині сульфату міді із забарвленням одержаного розчину. Написати рівняння реакцій утворення гідроксиду міді і комплексного катіону.

Завдання 2. Одержання комплексних сполук з аніонним комплексом.

У пробірку внести 2–3 мл розчину нітрату ртуті (ІІ) і додати надлишок розчину йодиду калію до повного розчинення оранжевого осаду йодиду ртуті (ІІ). Написати відповідні рівняння реакцій.

Завдання 3. Комплексні сполуки у реакціях обміну.

У пробірку внести 2–3 мл рорзчину сульфату міді і додати по краплям розчин гексаціано(ІІ)ферату калію. Який колір утвореного осаду? Написати молекулярне ті йонне рівняння реакції.

Завдання 4. Визначення твердості питної води із різних джерел.

Для проведення аналізу в конічну колбу на 250 мл наливають 50 мл досліджуваної води, додають 50 мл дистильованої води, 5 мл аміачного буферного розчину і краплями – розчин індикатора хромогену чорного до одержання винно-червоного забарвлення розчину.

Після цього титрують вміст колби 0,05 N розчином трилону Б до утворення зеленувато-синього забарвлення. Загальну кількість іонів Ca2+ і Mg2+ (загальна твердість води) обчислюють за формулою:

	Тз аг. =	N × V ×1000	(екв/л); де
		V1
N –	нормальність розчину трилону Б;
V –	об’єм розчину трилону Б, затраченого на титрування;
V1 –	об’єм води, взятої для аналізу.

V. Обговорення результатів роботи та зарахування теми.

Заняття № 4

Тема: Біогенні елементи в медицині і стоматології. Хімічні властивості та біологічна роль

Значення матеріалу теми. Із 70 виявлених у організмі хімічних елементів біологічне значення мають біля 20 основних незамінних елементів, які відіграють важливу роль в життєдіяльності організмів. Шість елементів-

17

органогенів C, H, O, N, P, S входять до складу білків, нуклеїнових кислот, вітамінів, гормонів, ферментів тощо. s-Елементи – K, Na, Ca, Mg знаходяться у внутрішньо- і позаклітинних рідинах, у кістках скелету та емалі зубів, а d- елементи – Fe, Co, Cu, Zn, Mn, Cr, Mo, Ni, є важливими компонентами активних центрів ферментів, впливають на функції залоз внутрішньої секреції та обмін речовин.

Мета заняття. Вивчити хімічні властивості, якісні реакції та засвоїти біологічну роль найважливіших біоелементів.

Форма заняття: практично-лабораторне.

Домашня підготовка до заняття

І. Засвоїти основний матеріал навчальної програми.

Загальні відомості про біогенні елементи. Якісний та кількісний вміст біогенних елементів в організмі людини. Макроелементи, мікроелементи та домішкові елементи. Органогени. Поняття про вчення В.І. Вернадського про біосферу та роль живої речовини (живих організмів). Зв’язок між вмістом біогенних елементів в організмі людини та їх вмістом в довкіллі. Ендемічні захворювання, їх зв’язок з особливостями біогеохімічних провінцій (районів з природним дефіцитом або надлишком певних хімічних елементів в літосфері). Проблеми забруднення та очищення біосфери від токсичних хімічних сполук техногенного походження.

Електронна структура та електронегативність s– і p– елементів. Типові хімічні властивості s– та p– елементів та їх сполук (реакції без зміни ступеня окиснення). Зв’язок між місцезнаходженням s– та p– елементів в періодичній системі та їх вмістом в організмі. Застосування в медицині. Токсична дія сполук.

Метали життя. Електронна структура та електронегативність d-елементів. Типові хімічні властивості d– елементів та їх сполук (реакції зі зміною ступеня окиснення, комплексоутворення). Біологічна роль. Застосування в медицині. Токсична дія d-елементів та їх сполук

Метали та сплави в стоматології та вимоги, що пред'являються до них. Сплави й амальгами золота, срібла і міді в стоматологічній практиці. Хромонікелева і хромокобальтова нержавіюча сталь.

Допоміжні матеріалів в ортопедичної стоматології. Зліпочні матеріали: зуботехнічний гіпс, цінкоксідевгеногольні пасти. Формувальні матеріали.

Стоматологічні пломбувальні матеріали: фосфатні цементи (цинкфосфатні, бактерицидні, силікофосфатні); цінкосідевгенольний, цинкполікарбоксилатний, іономерний цементи. Хімізм тужавлення цементів.

18

ІІ. Дати письмові відповіді на контрольні запитання:

1.Які хімічні елементи називаються біоелементами? На які групи вони поділяються за біологічним значенням та за їх вмістом у організмі людини?

2.Вкажіть конкретно біологічну роль s-елементів та їх добові потреби.

3.Який біометал входить до складу хлорофілу і яка його функція в розвитку рослин?

4.Яке значення для життєдіяльності організму мають перехідні елементи: Fe, Co, Cu, Cr? Чому цинк не відносять до перехідних елементів?

5.Що таке металоферменти? Наведіть приклади таких сполук.

6.На яких хімічних реакціях базується біологічна роль мангану, купруму, а на яких – цинку?

7.До чого призводить нестача в організмі феруму, кобальту, цинку? Як поповнюється їх вміст в організмі?

8.Які Вам відомі медичні препарати з мікроелементами?

ІІІ. Розв’ язати задачі

а) Алгоритми розв’ язування типових задач

Задача 1. Кров людини містить 60 % плазми і 40 % клітин крові. Знайдіть масову частку води у крові, якщо її масова частка у плазмі дорівнює 92 %, а у клітинах – 64 %.

Дано:	Позначимо масову частку води в крові – w.
w (пл.) = 60 %	За умовою, у 100 г крові міститься 60 г плазми і 40 г
w (кл.) = 40 %	клітин. Маса води у 100 г крові дорівнює 100×w і ця маса
w (Н2О) пл. = 91 %	складається з води, що міститься у плазмі 60×0,91 і води у
w (Н2О) кл. = 64 %	клітинах 40×0,64.
w (Н2О) кр. – ?	Отже, 100×w = 60 × 0,91 + 40 × 0,64 ,
	звідки w = 0,802 або 80,2 %.

Відповідь: w (Н2О) кр. = 80,2 %

Задача 2. У кістках тварин міститься 2,12 % Фосфору, 7,56 % Кальцію і 1,51 % Магнію. Знайти масову частку цих елементів у золі кісток, яка становить 27% їх маси.

Дано:	Вважаємо, що у процесі озолення фосфор, кальцій і
w (P) кіст. = 2,12 %	магній не витрачаються, тобто не летять з випарами.
w (Ca) кіст. = 7,56 %	За умовою, зі 100 г кісток одержимо 27 г золи.
w (Mg) кіст. = 1,51 %	Отже, масова частка елементів у золі буде становити:
w (золи) = 27 %	w (P) = 2,12 / 27 = 0,0785 або 7,85 %
w (елементів) – ?	w (Ca) = 7,56 / 27 = 0,28 або 28 %
	19

ω (Mg) = 1,51 / 27 = 0,056 або 5,6 %

Відповідь: масова частка елементів становить: Р – 7,85 %; Са – 28 %; Mg – 5,6 %.

б) Задачі для самостійного розв’ язування

1.Вирахувати молекулярну масу гемоглобіну, якщо до складу його макромолекули входять чотири йони Fe (ІІ), які становлять 0,33 % від її загальної маси.

Відповідь: 67878 г/моль.

2.Вміст магнію у плазмі та клітинних елементах крові становить відповідно 1,33 і 2,125 ммоль/кг. Дана кров складається з 58 % мас. плазми і 42 % мас. клітин. Знайти вміст магнію у цільній крові (у ммоль/кг).

Відповідь: 1,66 ммоль/кг.

3.Кров становить 7 % від маси організму людини. Після мінералізації у 100 мг золи виявлено 8 мг феруму. Вирахувати вміст феруму у крові людини масою 70 кг, якщо вихід золи становить 1 %.

Відповідь: 3,92 г.

ЛІТЕРАТУРА

1.Карнаухов А.И., Безнис А.Г. Бионеорганическая химия. – К.: Вища школа, 1992.

2.Хухрянский В.Г., Цыганенко А.Я., Павленко Н.В. Химия биогенных элементов. – К.: Вища школа, 1990.

3.Минка А.Ф., Луцевич Д.Д. Біологічна роль елементів життя. Лекція для студентів. – Львів, 1998.

4.Лабий Ю.М., Тойнацкий М.Н., Вивчар Д.П. Химия. Задачи и упражнения.

– М.: Высшая школа, 1981.

Зміст і методика проведення заняття.

І. Уточнення і пояснення незрозумілих питань теми, перевірка домашньої підготовки.

ІІ. Тестовий контроль з хімії біогенних елементів

ІІІ. Лабораторна робота. Вивчення якісних реакцій.

Завдання 1. Якісна реакція на йон Na+.

До 5-6 крапель солі натрію додаємо таку ж кількість дигідроантимонату калію KH2SbO4. Пробірку охолоджуємо в струмені водопровідної води і одночасно потираємо стінки пробірки шкляною паличкою. Що спостерігається? Складіть рівняння реакції і відмітьте умови її виконання (досить висока концентрація іонів Na+, нейтральне середовище, охолодження розчину).

20