- •Учебно-методическое пособие по дисциплине «химия» для студентов лечебного факультета Ханты-Мансийск, 2015
- •Введение
- •Требования к результатам освоения дисциплины
- •Матрица компетенций дисциплины «Химия»
- •Раздел 1.
- •Инструкция по охране труда для студентов при работе в учебно-научной химической и биохимической лаборатории
- •1. Общие требования охраны труда
- •2. Требования охраны труда перед началом работы
- •3. Требования охраны труда во время работы
- •4. Требования охраны труда в аварийных ситуациях
- •5. Требования охраны труда по окончании работы
- •Способы выражения количественного состава растворов
- •1. По формуле вещества
- •2. По уравнениям реакции
- •Правила приготовления растворов различных концентраций
- •Основы количественного анализа
- •Основы титриметрического анализа
- •Способы приготовления титрованных растворов
- •Способы проведения анализа
- •Приемы проведения анализа
- •Энергетическая ценность пищевых продуктов, обоснование рационов питания, основные задачи биоэнергетики
- •Социально-демографические группы населения рф
- •Группы населения, дифференцированные по уровню физической активности
- •Энергия. Нормируемые показатели
- •Средние величины основного обмена взрослого населения России (ккал/сутки)
- •Средние величины основного обмена детского населения
- •Формулы для расчета рН растворов электролитов
- •Характерные степени окисления элементов
- •Примерные вопросы тестовых заданий к контрольной работе № 1
- •Раздел 2. Биологически активные органические вещества (строение, свойства, участие в функционировании живых систем)
- •Раздел 3. Физическая химия поверхностных явлений, дисперсных систем и растворов вмс
- •Вопросы, ситуационные задачи к зачету
- •Раздел 2. Биологически активные органические вещества (строение, свойства, участие в функционировании живых систем).
- •Раздел 3. Физическая химия поверхностных явлений, дисперсных систем и растворов вмс.
- •Билет к зачету (примерный) Билет № __
- •Список основной и дополнительной литературы по учебной дисциплине «Химия»
- •Ответы на примерные тесты к контрольным работам
- •Плотности растворов кислот и щелочей при 20с; г/мл
- •Продолжение таблицы 2
- •Стандартные величины энергии Гиббса, энтальпии и энтропии веществ
- •Теплоты сгорания (∆hOсгор., кДж/моль) некоторых органических веществ
- •Электрохимический ряд напряжений металлов φ0
- •Стандартные потенциалы (φ0) некоторых окислительно-восстановительных процессов
- •Мидпойнт-потенциалы некоторых сопряжённых пар
- •Константы растворимости некоторых малорастворимых соединений при 200с, моль/л
- •Константы нестойкости некоторых комплексных ионов
- •Константы кислотности некоторых слабых кислот при 200с, моль/л
- •Префиксы и суффиксы, применяемые для обозначения важнейших характеристических групп (в порядке падения старшинства*)
- •Содержание
Формулы для расчета рН растворов электролитов
Раствор электролита |
Формула для расчета рН |
чистая вода |
рН = -lg[H+] |
сильная кислота |
pH = -lgC(1/zсильной кислоты) |
сильное основание |
pH = 14 – pОH = 14 + lgC(1/zсильного основания) |
слабая кислота |
рН = ½рКа – ½lgСкислоты |
слабое основание |
рН = 14 – ½рКв + ½lgСоснования |
растворы амфолитов |
рН = 7 - ½рКв(сильного основания) + + ½рКа(сильной кислоты) |
соль, гидролиз по аниону |
рН = 7 + ½рКа(сильной кислоты) + ½lgСсоли |
соль, гидролиз по катиону |
рН = 7 - ½рКв(сильного основания) - ½lgСсоли |
соль, гидролиз по смешанному типу |
рН = 7 - ½рКв(сильного основания) + + ½рКа(сильной кислоты) |
буферная система 1 типа |
рН = рКа + lg(Ссоли/Скислоты) |
буферная система 2 типа |
рН = 14 – рКв + lg(Соснования/Ссоли) или рН = рКа(ВН+) + lg (Соснования/Ссоли) |
Закон разбавления Оствальда: α = √Ка / Скислоты;
[H+] = 10-pH;
Ва = n(1/zкислоты) / (Vбуф. р-ра ∙ ∆рН) = (С(1/zкислоты) ∙ Vкислоты) / (Vбуф. р-ра ∙ (рН2 – рН1));
Вв = n(1/z основания) / (Vбуф. р-ра ∙ ∆рН) = (С(1/zоснования) ∙ Vоснования) / (Vбуф. р-ра∙(рН2 – рН1)).
Ситуационные задачи:
Вычислите рН 0,01 моль/л растворов серной кислоты, гидроксида калия, фосфорной кислоты, аммиака, гидроксида цинка, гидрокарбоната натрия, сульфата магния, ацетата аммония.
Вычислите степень диссоциации и рН уксусной кислоты, если Ка(СН3СООН) = 1,8·10-5, С(х) = 0,18 моль/л.
Определите концентрацию ионов водорода в плазме крови, если рН = 7,4.
Определите рН буферного раствора, который получен смешиванием 0,1 моль/л раствора NH4Cl и 0,1 моль/л раствора NH4OH в соотношении: а) 1:1; б) 1:4; в) 4:1. KВ(NH4OH) = 1,79·10-5.
Вычислите соотношение Ссоли/Скислоты для буферной системы гидрофосфат натрия/дигидрофосфат натрия, если рН = 7,4.
Рассчитайте объем 0,2 моль/л раствора гидроксида натрия, который нужно прибавить к 50 мл 0,2 моль/л раствору дигидрофосфата натрия, чтобы получить буферный раствор с рН = 7,4.
Вычислите массу ацетата натрия, которую следует добавить к раствору уксусной кислоты С(СН3СООН) = 0,316 моль/л и объемом 2 л, чтобы получить буферный раствор с рН = 4,87.
Сколько молей эквивалента аскорбиновой кислоты необходимо ввести больному для нормализации кислотно-основного состояния, если рН его крови – 7,5 (норма – 7,4) общее количество крови 5 л, емкость по кислоте 0,05 моль/л?
Лабораторная работа №4. «Методы определения рН среды, свойства буферных растворов».
Основная литература:
Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. / Под ред. Ю.А. Ершова. – М.: Высшая школа, 2007. – 559 с.
Попков В.А., Пузаков С.А. Общая химия. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. – 976 с.
Пузаков С.А., Попков В.А., Филиппова А.А. Сборник задач и упражнений по общей химии: учеб. пособие. М.: Высш. шк., 2008. – 255 с.
Конспекты лекций.
Дополнительная литература:
Биохимия: учебник для вузов. / Под ред. Е.С. Северина – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2011. – 784 с.
Кольман Я., Рём К.-Г. Наглядная биохимия: пер. с нем. М.: Мир, 2000. – 469 с.
Вопросы медицинской химии (журнал).
Интернет-ресурсы (http://www.xumuk.ru/, http://www.biochemistry.ru/).
Тема № 5.
Комплексообразование. Свойства комплексных соединений. Гетерогенное равновесие. Окислительно-восстановительное равновесие.
Значение темы:
Изучение темы будет способствовать формированию следующих компетенций ОК-1; ПК-1; ПК-2; ПК-3; ПК-27; ПК-31; ПК-32.
Цель занятия: после изучения темы студент должен
Знать:
правила техники безопасности и работы в физических, химических, биологических лабораториях с реактивами, приборами, животными;
физико-химическую сущность процессов, происходящих в живом организме на молекулярном, клеточном, тканевом, органном уровнях;
физико-химические методы анализа в медицине (потенциометрический);
основные типы химических равновесий (протолитические, гетерогенные, лигандообменные, окислительно-восстановительные) в процессах жизнедеятельности;
основы химии гемоглобина, его участие в газообмене и поддержании кислотно-основного состояния.
Уметь:
пользоваться учебной, научной, научно-популярной литературой, сетью Интернет для профессиональной деятельности;
пользоваться физическим, химическим и биологическим оборудованием;
прогнозировать направление и результат физико-химических процессов и химических превращений биологически важных веществ;
производить расчеты по результатам эксперимента.
Форма организации учебного процесса: лабораторное занятие.
Место проведения занятия: учебно-научная химическая и биохимическая лаборатория.
Оснащение занятия: химическая посуда и реактивы, интерактивная доска, проекционное оборудование, инструкция по охране труда, справочная литература, средства индивидуальной защиты.
План проведения занятия:
1. |
Организационная часть |
5 мин |
2. |
Входной контроль знаний |
10 мин |
3. |
Разбор тематического материала |
40 мин |
4. |
Выполнение ситуационных задач |
40 мин |
5. |
Интерактивная работа студентов |
20 мин |
6. |
Итоговый контроль знаний |
10 мин |
7. |
Выполнение и оформление лабораторной работы |
50 мин |
8. |
Домашнее задание |
5 мин |
Вопросы для изучения темы:
Комплексные соединения. Координационная теория Вернера. Строение комплексных соединений.
Классификация и номенклатура. Получение комплексных соединений.
Внутрикомплексные соединения и их роль в биологических процессах. Полидентатные лиганды. Строение активного центра биологических комплексов: хлорофилла, гемоглобина, цианкобаламина, каталазы. Токсичность солей тяжелых металлов, взаимодействие их с комплексами биогенных металлов.
Антидоты: Унитиол (2,3-димеркаптопропансульфонат натрия), Трилон А (этилендиаминтетраацетат), Трилон Б (этилендиаминтетрауксусной кислоты динатриевая соль), Британский антилюизит (БАЛ) (2,3-димеркаптопропанол), Тетацин (этилендиаминтетрауксусной кислоты кальциевая соль), Пеницилламин (2-амино-3-меркапто-3-метилбутановая кислота), Ацизол (Цинка бисвинилимидазола диацетат).
Устойчивость комплексных соединений в растворах. Первичная и вторичная диссоциация комплексных соединений. Константа устойчивости и константа нестойкости комплексного иона и их взаимосвязь с устойчивостью комплекса.
Комплексонометрическое титрование. Определение жесткости воды комплексонометрическим методом. Динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) – Трилон Б. Металлиндикаторы – кислотный хромовый черный (эриохром черный Т).
Гетерогенные равновесия и процессы. Константа растворимости. Условия образования и растворения осадков. Реакции, лежащие в основе образования неорганического вещества костной ткани гидроксидфосфата кальция. Явление изоморфизма: замещение в гидроксидфосфате кальция гидроксид ионов на ионы фтора, ионов кальция на ионы стронция. Остеотропность металлов.
Механизм функционирования кальциевого буфера.
Реакции, лежащие в основе образования конкрементов: уратов, оксалатов, карбонатов. Применение хлорида кальция и сульфата магния в качестве антидотов.
Классификация и сущность методов осадительного титрования. Аргентометрия.
Электронная теория окислительно-восстановительных реакций (ОВР) (Л.В. Писаржевский).
Окислительно-восстановительные свойства элементов и их соединений в зависимости от положения элемента в Периодической системе элементов и степени окисления элементов в соединениях.
Сопряженные пары окислитель-восстановитель. Окислительно-восстановительная двойственность.
Типы окислительно-восстановительных реакций: межмолекулярные, внутримолекулярные, диспропорционирования. Составление окислительно-восстановительных реакций методом электронного и ионно-электронного баланса.
Механизм возникновения электродного и редокс-потенциалов. Стандартные, реальные, формальные электродные и окислительно-восстановительные потенциалы (редокс-потенциалы). Уравнение Нернста-Петерса. Сравнительная сила окислителей и восстановителей.
Стандартное изменение энергии Гиббса и Гельмгольца окислительно-восстановительной реакции. Прогнозирование направления протекания ОВ реакций по разности ОВ потенциалов. Влияние лигандного окружения центрального атома на величину редокс-потенциала. Влияние среды и внешних условий на направление окислительно-восстановительных реакций и характер образующихся продуктов.
Классификация и сущность методов окислительно-восстановительного титрования. Перманганатометрия, йодометрия.
Вопросы для самоконтроля знаний:
Дополните фразы:
Комплексные соединения – это ……..
Комплексные соединения состоят из …… и …….., образующих внутреннюю сферу, и внешней сферы.
С позиций теории валентных связей химическая связь между комплексообразователем и лигандом осуществляется ………….
Комплексообразователи – атомы или ионы, …… электронных пар.
Роль комплексообразователя чаще выполняют …….. и …..…. элементы.
Лиганды – это молекулы и ионы – ………электронных пар.
Формулы лигандов, имеющих названия: аква – …..; аммин – …..; гидроксо – …..; циано – …….; тиосульфато – …….; нитро – ..….; хлоро – …...; тиоцианато – ..…..
Заряд внутренней сферы определяется как алгебраическая сумма ……….
Внешняя сфера комплексного соединения – это …… противоположного знака, нейтрализующие …….. комплексного иона и связанные с ним ………. связью.
Катионными являются комплексные соединения, внутренняя сфера которых имеет ….…. заряд.
Анионными являются комплексные соединения, внутренняя сфера которых имеет ….… заряд.
Математическое выражение Кн([Co(NH3)6]3+) имеет вид: …………
Чем меньше константа нестойкости, тем комплекс ……. устойчив.
Дентатность – число связей, …………
Комплексообразователем в хлорофилле является ион ….…, в молекуле цианокобаламина – ион ….…., в гемоглобине – ион ….., в цитохромах – ион …..…, в каталазе – ион ….....
Лигандом в гемоглобине является ………...
Основные физиологические формы гемоглобина: ……..
Биологическая роль гемоглобина – транспорт ………
Хелатотерапия – ………. организма при помощи …….. на основе образования устойчивых ……….. соединений с ……………. – токсикантов.
Осадок образуется, если в растворе произведение концентраций ионов в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам …….. константы растворимости.
В ненасыщенном растворе Ks …. Пс.
Необходимое условие растворения осадка: Ks …. Пс.
Чем меньше константа растворимости труднорастворимого электролита, тем ……. его растворимость.
Если Ks(PbSO4) = 1,6∙10-8; Ks(SrSO4) = 3,2∙10-7; Ks(CaSO4) = 1,3∙10-4, то растворимость меньше у …….
Если Ks(ВаSO4) = 1,1∙10-10; Ks(SrSO4) = 3,2∙10-7; Ks(CaSO4) = 1,3∙10-4, то растворимость больше у ……
В насыщенный раствор карбоната серебра внесли кристаллы карбоната кальция. Растворимость Ag2CO3 при этом …….
Растворимость электролитов в последовательности: CaHPO4 → Ca4H(PO4)3 → Ca5(PO4)3OH постепенно понижается, поэтому более устойчивой формой фосфата кальция в организме является ………
В состав зубной эмали входит Ca5(PO4)3F. Использование фторсодержащих зубных паст приводит к …….. Пс, Кs ………….
К разрушению зубной ткани, в состав которой входит Ca5(PO4)3OH, будут приводить: ……. рН слюны, ……… концентрации Ca2+ в слюне.
Окислитель (Ox) – частица, ……………...
Восстановитель (Red) – частица, ………….
Восстановление – процесс, в ходе которого окислитель ……….. и переходит в сопряжённую ……… форму.
Окисление – процесс, в ходе которого восстановитель ………. и переходит в сопряжённую ……. форму.
Степень окисления – ………………...
Заполните таблицу: