53

18. Уравнение Михаэлиса-Ментена имеет вид		S
	KmaxМ S и характеризует:

1)зависимость стационарной скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата;

2)соотношение между величиной константы Михаэлиса и концентрацией субстрата;

3)оба утверждения верны;

4)ни один из предложенных вариантов

19.Если температурный коэффициент скорости химической реакции равен 2, то при повышении температуры от 200С до 500С скорость реакции _______.

1)	увеличивается в 8 раз	3)	увеличивается в 6 раз
2)	уменьшается в 2 раза	4)	уменьшается в 4 раза

Модульная единица 1.2.

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

Занятие 1.2.1

ТЕМА: Химия биогенных элементов. Химия биогенных элементов S - блока.

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

ЗНАТЬ:

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).

УМЕТЬ:

1.Самостоятельно пользоваться учебной и справочной литературой.

2.Пользоваться химической посудой и оборудованием (пробирки, индикаторная бумага, водяные бани, спиртовки, держатели для спиртовок и т.д.).

3.Наблюдать за протеканием химических реакций и делать обоснованные выводы.

4.С помощью качественных химических реакций подтверждать наличие в исследуемом растворе соответствующих катионов и анионов элементов S-блока, уметь записывать химизм происходящих процессов.

5.Классифицировать химические соединения, основываясь на их структурных формулах.

6.Решать типовые практические задачи.

ВЛАДЕТЬ:

1. Навыками самостоятельной работы с учебной и справочной литературой.

53

54

2.Навыками безопасной работы в химической лаборатории.

3.Навыками оформления результатов и выводов экспериментальных работ.

Лабораторная работа №5 «Химические свойства S-элементов, их применение в медицине». Обучающие задачи и упражнения

Упражнение 1. Укажите биологическую роль внутриклеточного магния и кальция.

Ответ: Клетка не может существовать без катионов Mg2+ и Са2+ , 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-.

n(KMnO4 ) m(KMnO4 ) 1,58 0,01моль

M (KMnO4 ) 158

n(KMnO )		2	n(O )	5 n(KMnO4 )		5 0,01		0,025моль
4
n(O2 )		5	2	2		2

54

55

V (O2 ) Vm n(O2 ) 22,4 0,025 0,56л

Ответ: V(O2) = 0,56 л

Задания для самостоятельного решения

Задание 1. Укажите применение в медицине: Na2SO4∙ 10H2O, растворов NaCl, NaHCO3, Na2B4O7, KBr, KCl, CaCl2, суспензий MgO, MgSO4×7H2O, CaSO4, BaSO4.

Задание 2. Запишите уравнения гидролиза карбоната и гидрокарбоната натрия, укажите рН раствора. Почему раствор гидрокарбоната натрия используется для полоскания горла при воспалении?

Задание 3. В чём заключаются функции кальция в организме? Почему магний считается эссенциальным элементом.

Задание 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

Задание 5. В медицинской практике в качестве антисептика используют 3% водный раствор пероксида водорода. Какой объём воды нужно добавить к 5 мл 30%-ного раствора H2O2 («пергидроль»), чтобы получить 3%-ный раствор H2O2. Плотность растворов принять1г/мл.

Ответ: V (H2O) = 45 мл

Задание 6. Вычислите, какую массу раствора с массовой долей хлорида натрия 20% необходимо добавить к воде объёмом 80 мл для получения изотонического раствора. Плотность воды принять

1г/мл.

Ответ: m(р-ра)=3,63 г

Задание 7. NaHCO3 используется для полоскания горла в виде 2%-ого раствора. Рассчитайте сколько соды нужно растворить в стакане воды (200 мл) для полоскания горла. Плотность можно принять равной 1г/мл.

Ответ: m(NaHCO3)=4,1г

Задание 8. При укусах муравьёв, при соприкосновении с крапивой на коже возникает чувство жжения за счёт раздражающего действия муравьиной кислоты. Какая масса муравьиной кислоты может быть нейтрализована с помощью 10 мл 2 %-ного раствора NaHCO3, плотность которого равна 1,013 г/мл?

Ответ: m(HCOОН) = 0,11г

Задание 9 Раствор хлорида кальция CaCI2×6H2O применяется в медицине в качестве кровоостанавливающего и противоаллергического средства. Определите массу катионов кальция, поступающих в организм при приёме внутрь столовой ложки (15 мл) 5 % раствора гексагидрата хлорида кальция. Плотность раствора можно принять равной 1г/мл.

Ответ: m (Ca+2) = 0,137г.

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?

55

			56
1)	5% раствор KCl	3)	10% раствор NaCl
2)	10% раствор CaCl2	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 из приведенных ниже солей 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

56

							57
21. Формулы только основных солей указаны в ряду________.
	1)	KHCO3, Na2Cr2O7, (CuOH)2SO4						3)	CuCl2, NaHSO3, (AlOH)Cl2
	2)	Ca(HCO3)2, ZnS, (FeOH)Cl						4)	(FeOH)NO3, (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						3)	1 моль Cu(OH)2 и 2 моль H2SO4
	2) 2 моль Mg(OH)2 и 1 моль HCl							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						3)	основного оксида к кислотному
2)	кислотного оксида к основному						4)	амфотерного оксида к кислотному
26. Какие из приведенных оксидов взаимодействуют с гидроксидом калия КОН?
		1) Na2O		2) CaO		3) SO24)		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

Занятие 1.2.2. ТЕМА: Химия биогенных элементов р - блока.

ЦЕЛЬ: Изучить положение р-элементов в периодической системе, их химические свойства, биологическую активность и применение медицине.

ЗНАТЬ:

1.Общая характеристика р-элементов, их расположение в периодической системе элементов. Строение электронных уровней для р-элементов. Характер изменения свойств р-элементов по периодам и подгруппам. Наиболее характерные степени окисления. Правило "четности". Органогенные р-элементы. Микроэлементы среди р-семейства.

2.Свойства р-элементов III А группы. Изменение активности в подгруппе. Реакции, доказывающие неметаллический характер бора и его соединений. Борные кислоты. Бура. Амфотерный характер алюминия, оксида и гидроксида алюминия. Соединения, характерные для таллия. Биологическая роль Al+3 и его соединений, применяемых в медицине.

3.Свойства р-элементов IV А группы. Электронные формулы и степени окисления для углерода, кремния, германия, олова и свинца. Изменение химической активности в подгруппе, кислотноосновных и окислительно-восстановительных свойств соединений данных элементов. Оксиды р-элементов IV А группы и соответствующие им кислоты. Оксиды углерода и кремния. Угольная и кремневая кислоты. Поликремневые кислоты. Соединения олова и свинца.

57

58

Токсическое действие на организм свинца и его соединений.

4.Свойства р-элементов V А группы. Электронные формулы, характерные степени окисления. Закономерности изменения свойств элементов в подгруппе. Фосфор, кислородные соединения, соответствующие им кислоты. Свойства солей. Окислительно-восстановительная активность P+5, Р+3 и Р-3. Состав и биологическая роль АТФ и АДФ.

5.Мышьяк, сурьма и висмут. Характерные степени окисления для мышьяка, сурьмы и висмута. Оксиды, их кислотно-основной характер. Кислоты и соли мышьяка, сурьмы. Мышьяковистая и мышьяковая кислоты. Арсениты, арсенаты. Токсическое действие As+3. Реакция Марша. Биологическая роль As+5.

6.Свойства р-элементов VI А группы. Электронные формулы и степени окисления. Степени окисления для кислорода. Активные формы кислорода, механизм действия на организм, ферментативная антиоксидантная защита. Устойчивость водородных соединений элементов VI- А группы. Окислительно-восстановительный характер соединений элементов данной подгруппы.

7.Свойства серы и ее соединений. Действие тяжелых металлов на серусодержащие ферменты. Свойства сероводорода, его токсичность. Сернистая, серная и тиосерная кислоты. Их соли. Оксиды, кислоты селена и теллура. Биологическая роль селена.

8.Галогены. Электронные формулы. Степени окисления. Изменение химической активности в подгруппе. Водородные соединения галогенов. Хлорная вода. Жавелевая вода. Хлорная известь. Кислородные соединения хлора. Биологическая роль галогенов и применение их соединений в медицине.

УМЕТЬ:

1.Самостоятельно пользоваться учебной и справочной литературой.

2.Пользоваться химической посудой и оборудованием (пробирки, индикаторная бумага, водяные бани, спиртовки, держатели для спиртовок и т.д.).

3.Наблюдать за протеканием химических реакций и делать обоснованные выводы.

4.С помощью качественных химических реакций подтверждать наличие в исследуемом растворе соответствующих катионов и анионов элементов р-блока, уметь записывать химизм происходящих процессов.

5.Фиксировать аналитические эффекты химических реакций.

6.Решать типовые практические задачи.

ВЛАДЕТЬ:

1.Навыками самостоятельной работы с учебной и справочной литературой.

2.Навыками безопасной работы в химической лаборатории.

3.Навыками оформления результатов и выводов экспериментальных работ.

Лабораторная работа №6 «Химические свойства р-элементов и их соединений»

Обучающие задачи и упражнения

Упражнение 1. При сжигании элементарной серы и обжиге пирита FeS2 образуется оксид серы S02, который на катализаторе может окисляться кислородом до оксида SO3. Образующиеся оксиды серы взаимодействуют с парами воды с образованием серной кислоты H2S04. Приведите цепочку реакций, согласно которым промышленный обжиг пирита может приводить к образованию кислотных дождей.

Ответ: 4 FeS2 + 11 О2 —————— 2Fe2Оз + 8SO2

(V2О5-катализатор)

2SO2 +02—————— 2SO3

SO3 + H2O ————— H2S04

Упражнение 2. При производстве азотной кислоты, сгорании угля, природного газа образуются нитрозные газы, представляющие собой смесь оксидов азота N02, N2Oз, N2O4, N205. При контакте этих газов с влажной поверхностью в легких образуются азотистая и азотная кислоты,

58

59

являющиеся причиной целого ряда заболеваний легких. Опишите реакции взаимодействия оксидов азота с водой.

Ответ: 2N02+H20 НNОз +HN02

N20з + Н20 2 HN02

N204 + Н20 НNОз + HN02

N205 + Н20 2HNO3

Упражнение 3. Основным веществом зубной ткани является минерал гидроксиапатит Са5(Р04)зОН. Кариес зубов начинается под действием кислот, вырабатываемых бактериями, что приводит к растворению гидроксиапатитной компоненты эмали. Применение зубной пасты с NaF приводит к образованию фторапатита, при этом не только упрочается зубная, но одновременно происходит подщелачивание среды и нейтрализация кислот. Приведите взаимодействие гидроксиапатита с фторидом натрия.

Ответ: Са5(Р04)зОН + NaF ————— Са5(Р04)зF + NaOH

НС1 + NaOH —— NaCI + H2О

Са5(РO4)зОН + 7H+ ———— 5Са+2 + 3Н2Р04-+ Н20

процесс растворения зубной эмали

10 Са2+ + 6Р043- + 2F--——— 3 Са3(Р04)2×СаF2

процесс реминерализации тканей эмали.

Упражнение 4. Натрий тетраборат (Na2B407 x lOH20) применяют наружно как антисептическое средство для полосканий, спринцеваний, смазываний. Антисептическое действие обусловлено щелочной реакцией среды водного раствора этой соли вследствие ее гидролиза. Приведите химизм реакции, определяющей антисептическое действие натрия тетрабората.

Ответ: Na2B407 x 10 H2O + 7Н20 4Н3ВО3 + 2NaOH

ортоборная кислота Упражнение 5. В стоматологии оксиды кальция, магния, цинка используют для приготовления

цементов, представляющих собой нерастворимые фосфаты кальция, магния, цинка. При замешивании цементов используют раствор фосфорной кислоты. Приведите реакции указанных оксидов с раствором фосфорной кислоты.

Ответ: 3MgO + 2Н3Р04 Mg3(P04)2 + ЗН20

ЗСаО + 2Н3Р04 Саз(РО4)2 + ЗН20 3ZnO + 2Н3Р04 Zn3(Р04)2 + ЗН20

Упражнение 6. Активные формы кислорода. Их роль в организме человека. Реакции образования супероксидного анион-радикала и водородпероксида. Супероксиддисмутаза и каталаза - ферменты антиоксидантной защиты. Механизм их действия.

Ответ: Fe2+ -е Fe3+

О2 +е О2 (супероксидный анион-радикал, в митохондриях в сутки образуется 3х107 радикалов)

O2 +О2 + 2Н+ Н2О2 +О2

Н2О2+ О2 ————— 2ОН + О2

ОН + О2 ——— О2*(синглентный) + ОН-

Н2О2 + Fe2+ ——— Fe3+ + ОН- + ОН (реакция Фентона)

Системы ферментативной защиты

каталаза

1. 2Н2О2 2Н2O+О2 cупероксиддисмутаза

2. О2 + О2 + 2Н+ H2О2 + О2

глутатионпероксидаза

3. R-S-H + Н2О2 2Н2О + R-S-S-R R-S-S-R + 2H+ +2е 2R-S-H

59

60

Задания для самостоятельного решения Задание 1. Допишите уравнение реакции: Н2S + HCIO3 →

Задание 2. Что называется хлорной водой? Чем обусловлено бактерицидное и отбеливающее действие хлорной воды?

Задание 3. Чем объясняется токсическое действие СО?

Задание 4. .Раствор Люголя, применяющийся для смазывания слизистой оболочки полости рта и горла, содержит в 17 мл воды 1г йода и 2г иодида калия. Рассчитайте массовые доли йода и иодида калия в растворе Люголя.

Ответ: ω(J2)=0,05; ω(KJ)=0,1

Задание 5. Для компенсации недостатка «соляной (хлороводородной) кислоты» в желудочном соке в качестве лекарственной формы применяют её растворы. Сколько миллилитров хлороводородной кислоты с массовой долей 24% ( =1,12г/мл) необходимо для приготовления 200 мл 0,1 моль/л раствора HCl ?

Ответ: 2,7 мл

Задание 6. Используя значение G0, установите, существует ли угроза отравления при использовании в качестве наркотического средства оксида азота (I). Токсичный оксид азота (II) может образовываться по реакции 2N2O + O2↔4 NO. Все вещества находятся в газообразном состоянии. Для решения задачи используйте справочные данные. Ответ подтвердите расчётами.

Ответ: G0=140 кДж

Задание 7. Нашатырный спирт – это 10% водный раствор аммиака, который в медицине используют при обморочных состояниях для возбуждения дыхательного центра. Рассчитайте, какой объём аммиака необходимо растворить в 100 мл воды для получения нашатырного спирта.

Ответ: V(NH3)=6,4 л

Задание 8. В медицине применяют 5-10%-ные спиртовые растворы йода для обработки ран, ссадин, операционного поля. Какой объём 5%-ого спиртового раствора йода моржно приготовить из 10 г кристаллического йода? Плотность раствора 0,950 г/мл.

Ответ: V=211 мл

						Тестовые вопросы
1.	Какой из оксидов азота используется в качестве наркоза?
	1) N2O5		2) N2O3) NO			4) NO2
2.	Какое вещество можно использовать в качестве антидота при отравлении СО?
	1)	магний		2)	цинк	3) восстановленное железо4) медь
3.	Как называются заболевания, возникающие при недостатке J-?
	1)	эндемический зоб2)			рахит	3) подагра	4)кариес
4.	Какие из галогенидов используют при нервных расстройствах (в качестве
успокоительных средств)?
	1)	NaCl	2) NaI 3)		KCl 4) NaBr
5.	При недостатке какого галогена развивается эндемический зоб____.
	1)	йод 2) хлор		3)	фтор	4) бром
6.	Из предложенных элементов выберите микроэлемент_____.
	1)	Сl	2) O		3) I	4) Mg
7.	Какие из приведенных гидроксидов металлов проявляют амфотерные свойства?
	1)	KOH	2) Ca(OH)2			3) Al(OH)3	4) NaOH	5) NH4OH

8. При взаимодействии избытка раствора NaOH с H3PO4 образуется_____.

1) Na2HPO3	2) Na3PO4	3) NaH2PO4	4) Na2HPO4
9. Какой ион образуется при отдаче атомом азота пяти электронов?
	1) N-3	2) N+5	3) N+3	4) N+2

10. Наименьший радиус имеет атом_______.

60