ХИМИЯ 1 Лечебный факультет / Методические указания для студентов / Занятие№6

Модуль № 2

Биологически активные неорганические соединения (строение, свойства, участие в функционировании живых систем). Физико-химия поверхностных явлений и свойства дисперсных систем

Методические указания для студентов

Занятие № 6

ТЕМА: Химия биогенных элементов. Элементы S - блока.

ЦЕЛЬ: Изучить химические свойства и биологическую роль макро- и микроэлементов.

Теоретические вопросы:

1. Биогенные элементы. Органогенные элементы и их роль в живой клетке. Металлы жизни.

2. Классификация химических элементов в организме по В.И. Вернадскому. Роль макро- и микроэлементов в живом организме. Концентрирование химических элементов в органах, тканях и биожидкостях человека. Эндемические заболевания.

3. Общая характеристика S- элементов. Валентные электроны. Изменение активности S-элементов в группе. Степень окисления. Щелочные металлы, их химические свойства. Особенности свойств лития. Оксиды, пероксиды, надпероксиды щелочных металлов. Биологическая роль натрия и калия. Натрий-калиевый насос. Соединения щелочных металлов, применяемых в медицине (NaCl, Li₂CO₃, NaHCO₃, KCl, Na₂SO₄·10H₂O).

4. S- элементы II A группы. Степени окисления. Тип гибридизации атомных орбиталей. Щелочноземельные элементы. Особенности свойств бериллия. Оксид и гидроксид кальция. Пероксид бария, сульфат бария. Их применение. Биологическая роль ионов магния и кальция. Антагонизм ионов магния и кальция. Соединения магния и кальция, применяемые в медицине (MgO, MgSO₄, CaO, CaCl₂, CaSO₄·2H₂O).

Обучающие задачи и упражнения

Задание № 1. Укажите биологическую роль внутриклеточного кальция магния.

Ответ: Клетка не может существовать без катионов Са²⁺ и Mg²⁺ , которые играют чрезвычайно важную роль в регуляции ряда жизненно важных процессов в организме. Mg²⁺ - внутриклеточный ион, который находится в цитоплазме преимущественно в связанном состоянии с АТФ, фосфолипидами, нуклеиновыми кислотами. Mg²⁺ - эссенциальный элемент, участвующий в активации практически всех ферментов и метаболических процессов, как антагонист Са²⁺ необходим для передачи нервных импульсов и мышечных сокращений. Ионы Са²⁺ находятся в основном вне клетки, в цитоплазме его концентрация меньше в 10000 раз. Градиент комнцентрации ионов с разных сторон мембраны клеток обеспечивает возникновение мембранного потенциала (60-80 мВ). Внутриклеточный Ca²⁺ участвует в передаче регуляторных сигналов (вместе с ацетилхолином). Необходимо обеспечение гомеостаза внутриклеточного кальция, поскольку повышение его уровня приводит к гибели клеток. Для поддержания низкой концентрации используют препараты, называемые антагонистамии кальция, которые применяют для лечения гипертонии, профилактики гипертрофии сердечной мышцы, развития сердечной недостаточности, нарушений ритма, защиты почек. К числу антагонистов кальция относят, в частности производные 1,4-дигидропиридина (нифедипин), которые специфически связываются с рецептором и блокирует кальциевые каналы, ограничивая поступление катионов Ca²⁺ внутрь клетки.

Соединения, способные химически связывать Ca²⁺ чрезвычайно токсичны, например 2,2^/-дипиридил. Ниже приведена реакция катионов Ca²⁺ с (2,2^/-дипиридилом).

Задача № 1. Разбавленные растворы KMnO₄, пероксида водорода H₂O₂ используются в медицине как окислители исключительно наружно, поскольку при введении внутрь вызывают ожоги слизистых оболочек. Растворы KMnO₄, окрашивают кожу и используемую посуду в коричневый цвет. При взаимодействии KMnO₄, с H₂O₂ в кислой среде окраска исчезает, при этом выделяется атомарный кислород, который, как и указанные растворы, обладает бактерицидным действием. Атомарный кислород образует молекулу O₂. Рассчитайте объём О₂ (н.у.), который выделится при реакции 1,58 г KMnO₄ с избытком раствора пероксида водорода и уксусной кислоты.

Решение:

2 KMnO₄ +5 H₂O₂ +6 CH₃COOH = 2 Mn(CH₃COO)₂ +5 O₂↑ +2 CH₃COOK

+ 8 H₂O

Ионы Mn²⁺ менее токсичны по сравнению с ионами MnO₄^-.

Ответ: V(O₂) = 0,56 л

Упражнения для самостоятельного выполнения:

1. Бромид калия используется в медицине как успокаивающее средство. Опишите аналитические эффекты, которые будут наблюдаться при добавлении к этому веществу:

1. нитрата серебра

2. перманганата калия в кислой среде

Напишите уравнения химических реакций.

2. Укажите применение в медицине:

Na₂SO₄∙´ 10H₂O, растворов NaCl, NaHCO₃, Na₂B₄O₇, KBr, KCl, CaCl₂, суспензий MgO,

MgSO₄×7H₂O, CaSO₄, BaSO₄.

3. Запишите уравнения гидролиза карбоната и гидрокарбоната натрия, укажите рН раствора. Почему раствор гидрокарбоната натрия используется для полоскания горла при воспалении?

4. Уравняйте следующие окислительно-восстановительные реакции:

NaI + H₂SO₄ ® Na₂SO₄ + I₂ +H₂S +H₂O

NaClO₃ +NaCl + H₂SO₄ ® NaHSO₄ + Cl₂ + H₂O

K₂S + K₂Cr₂O₇ + H₂SO₄ ® S + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

5. В чём заключаются функции кальция в организме? Почему магний считается эссенциальным элементом.

6. В хирургической практике применяется раствор пероксида водорода с массовой долей 3%. Сколько надо миллилитров раствора пероксида водорода с массовой долей 26% (r =1,1г/мл), для приготовления 500 мл 3% раствора (r = 1,05 г/мл)?

Ответ: 55 мл

7. При некоторых заболеваниях в организм вводят раствор хлорида натрия с массовой долей 0,9%, называемый физиологическим. Вычислите сколько воды и соли нужно для приготовления 1 литра физиологического раствора, плотность которого 1,005 г/мл.

Ответ: 9,04г NaCl и 996г воды

8. Для нейтрализации щелочи, попавшей на кожу, применяется раствор борной кислоты с массовой долей 2%. Сколько насыщенного раствора борной кислоты, массовой долей 4,7% , понадобиться для приготовления 0,5л раствора с массовой долей 2%? Плотность принять равной 1 г/мл.

Ответ: 212,8 мл

9. В медицинской практике для промывания ран и полоскания горла применяется 0,5% раствор перманганата калия. Сколько граммов раствора, полученного растворением 6,4г этой соли в 100г воды и чистой воды необходимо для приготовления 1л 0,5% раствора? Плотность можно принять равной 1г/мл.

Ответ: 83,3г и 916,7мл Н₂О

10. Перманганатом калия можно лечить змеиные укусы при отсутствии специальной сыворотки. Ддя этого в место укуса вводят шприцем 0,5-1,0 мл 1%-ного раствора KMnO₄. Рассчитайте массу перманганата калия и объём воды, необходимый для приготовления 75 мл такого раствора, имеющего плотность 1,006 г/мл.

Ответ: m(KMnO₄)=0.754г, V(H₂O)=75мл

Тестовые вопросы

1). С какими катионами молекулы АТФ (аденозинтрифосфата) и АДФ (аденозиндифосфата) образуют комплексы по фосфорил-группировке?

1)Рb 2) Мg 3) Zn 4) К

2) Избыток ионов натрия способствует:

1) алкалозу 2) задержке жидкости;

3) растворению костной ткани; 4) ацидозу

3) Действие, какого гормона регулирует метаболизм кальция?

1) альбумина 2) кальцитонина 3) каталазы 4) миоглобина

4) Какой раствор NaCl можно использовать в качестве гипертонического?

1) 0,4 % 2) 0,9% 3) 5% 4) 0,5%

5) Раствор какой соли используют для обработки гнойных ран?

1) 5% раствор KCl 2) 10% раствор CaCl₂

3) 10% раствор NaCl 4) 0,9% раствор NaCl

6) Ионы Ва²⁺ токсичны для организма за исключением соли, которую используют как рентгеноконтрастное вещество. Укажите эту соль.

1) BaCl₂ 2) BaSO₄ 3) Ba(NO₃)₂ 4) BaSO₃

7) Какой препарат применяют в качестве слабительного, желчегонного и спазмолитического средства?

1) MgO 2) MgCO₃ 3) MgSO₄ 4)) MgCl₂

8) Укажите формулу соединения марганца, которое применяется в медицине для наружных целей в качестве окислителя?

1) MnO₂ 2) KMnO₄ 3) K₂MnO₄ 4) MnCl₂

9) Работа калий-натриевого насоса сопряжена с гидролизом соединений:

1) Na₂HPO₄; 2) АТФ; 3) АДФ; 4) креатинфосфата.

10. Какой из приведенных элементов является наиболее активным металлом?

1) Мn 3) Сu 2) Fе 4) Nа

11. Металлические свойства химических элементов в ряду Мg, Nа, К:

1) возрастают 3) вначале возрастают, затем уменьшаются

2) уменьшаются 4) вначале ослабевают, затем усиливаются

12. В каком ряду указаны элементы, относящиеся к s-, р- и d-семействам?

1) Н, Нe, Li 2) Ве, С, О 3) Н, С, Аl 4) Мg, Р, Сu

13. Йодид калия имеет ____кристаллическую решетку.

1) молекулярную 3) ионную

2) атомную 4) металлическую

14. Кристаллическая решетка хлорида кальция

1) ионная 3) металлическая

2) молекулярная 4) атомная

15. Какой из приведенных элементов является наиболее активным металлом?

1) Мn 2) Сu 3) Fе 4) Nа

16. Определите, какими свойствами обладает оксид кальция, исходя из реакции CaO + H₂O = Ca(OH)₂

1) кислотными 3) амфотерным

2) основными 4) несолеобразующими

17. Какие приведенные ниже соли являются средними

1) CaOHCl 2) KHCO₃ 3) Na₂HPO ₄

4) CaCl₂ 5) KHS

18. Укажите электронную формулу внешнего уровня для наиболее активного металла:

1) 2s¹ 2) 3s² 3) 3s¹ 4) 3s²3р³

19. Со щелочами взаимодействуют оксиды…

1) серы (IV) 2) железа (II) 3) азота (II) 4) хрома (II)

20. Какие из приведенных пар оксидов будут взаимодействовать между собой

1) Na₂O и N₂O₅ 2) Na₂О и K₂O 3) SiO₂ и SO₃

4) NO₂ и SO₂ 5) P₂O₅ и SiO₂

21. Формулы только основных солей указаны в ряду:

1) KHCO₃, Na₂Cr₂O₇, (CuOH)₂SO₄ 2) Ca(HCO₃)₂, ZnS, (FeOH)Cl

3) CuCl₂, NaHSO₃, (AlOH)Cl₂ 4) (FeOH)NO_3, (CuOH)₂CO₃, MgOHCl

22. Общее число электронов в катионе калия равно:

1) 39 2) 20 3) 19 4) 18

23. Средняя соль образуется при взаимодействии …

1) 1 моль Ba(OH)₂ и 1 моль HCl 2) 2 моль Mg(OH)₂ и 1 моль HCl

3) 1 моль Cu(OH)₂ и 2 моль H₂SO₄ 4) 1 моль Ca(OH)₂ и 2 моль HCl

24. Между собой взаимодействуют соединения…

1) Na₂O, N₂O₅ 2) CO₂, SO₃ 3) K₂O, CaO 4) BaO, CrO₃

25. В ряду оксидов Na₂O → MgO → Al₂O₃ происходит переход от…

1) основного оксида к амфотерному 2) кислотного оксида к основному

3) основного оксида к кислотному 4) амфотерного оксида к кислотному

26. Какие из приведенных оксидов взаимодействуют с гидроксидом калия КОН

1) Na₂O 2) CaO 3) SO₂ 4) CuO 5) K₂O

27. Какие из приведенных ниже оксидов проявляют основные свойства

1) SO₃ 2) ZnO 3) P₂ O₅ 4) Na₂O 5) SiO₂

28. Ионный характер связи наиболее выражен в соединении

1) CCI₄ 2) CaBr₂ 3) SiO₂ 4) NH₃

29. Ионными соединениями являются …

1) H₂Se 2) CaF₂ 3) LiCl 4) SiF₄

30. В молекуле BeCI₂ угол между связями равен

1) 90⁰ 2) 180⁰ 3) 120⁰ 4) 109⁰

Методические указания составлены доцентом Дарюхиной Е.Н., профессором Сторожок Н.М. 13. 09. 2011г.

Зав. кафедрой общей и

биоорганической химии, профессор Н.М.Сторожок