Практикум по химии (по бионеорганической химии для студентов специальности « медико-биологическое дело») (стр. 2 )

Общая характеристика d – элементов Переходные металлы в ферментах.

Элементы VIВ и VIIВ групп. Хром, молибден, вольфрам. Важнейшие соединения марганца, оксид марганца (VII) , марганцевая кислота, изменение окислительно - восстановительных свойств соединений марганца с изменением степени окисления. Манганаты, перманганаты. Биологические функции хрома, молибдена, марганца. Применение соединений элементов VIВ и VIIВ групп в медицине. Соединения Cr3+ , Cr +6 применяемые в медицине. Молибдат аммония (NH4)2 Mo O4, KMnO4 перманганат калия, MnSO4 сульфат марганца. Элементы VIII В группы. Общая характеристика элементов семейства железа. Семейства платиновых металлов. Гексоцианоферрат (II) водорода. Важнейшие соединения кобальта и их химические свойства.

Модуль 4 « Химия и экология Восточного Казахстана».

1. Введение. Гармоничное взаимоотношение человека, общества и природы. Экософия восточноказахстанца, Проблемы взаимодействия общества и природы Восточного Казахстана в современных условиях.

2. Характеристика химико –экологического состояния природы Восточного региона. Факторы, сдерживающие самовосстановление восточно-казахстанской экосистемы. Экологические нарушения при добыче полезных ископаемых, деятельности тепловых станций. Накопление в почве тяжелых металлов. Последствия ядерных взрывов

3. Биогеохимические циклы. Круговорот химических элементов в природе. Распространение и концентрация химических элементов на территории ВКО.

Антропогенные явления, приводящие к усилению миграции химических элементов; последствия этого процесса для живых организмов и человека

4. Цветные металлы. Месторождения, запасы полезных ископаемых, перспективы развития добывающей, перерабатывающей промышленности. Современные технологии добычи, комплексная и глубокая переработка сырья( нефти, полиметаллических руд). Ресурсосберегающие и экологичные технологии переработки.

5. Золото. Золотодобывающая промышленность. История открытия, месторождения. Технология золотодобычи. Экологические проблемы.

6. Топливно-энергитическая проблема и экология. Концепция энергетической политики РК. Производство энергии и загрязнения окружающей среды. Разнообразия видов экологического влияния энергетики.

7. Взаимодействия отраслей промышленности на природу. Воздействие добывающей(золотодобыча, добыча полиметаллических руд, нефти, угля), перерабатывающей(обогащение, глубокая переработка) на ресурсы, растительный и животный мир. Воздействие других отраслей ( промышленности строительных материалов, жилищно - хозяйственного комплекса, сельского хозяйства и транспорта).

8. Научные исследования и решения экологических проблем. Научная деятельность ВНИИЦМЕТА, Института краевой патологии, комитета по экологии в решении экологических проблем.

9. Почвенные ресурсы. Агрохимическая характеристика почв ВКО, солонцеватые, кислые почвы, рассоление, гипсование, известкование почв. Удобрение, активные илы.

Практическая работа1. Качественное определение химических элементов почвы.

Практическая работа2. Определение кислотности почвы и составление агрохимической картограммы.

10. Химия воды и экологии. Водные ресурсы, поверхностные, подземные, минеральные, промышленные воды. Загрязнение воды. Методы очистки воды, биологические и специальные методы, очистка питьевой воды.

Практическая работа 3. Анализ воды.

11. Химия воздуха и экология. Загрязнители воздуха: сернистый газ, Оксиды азота, хлор, оксиды углерода, фтороводород, пыль, бензапирен, ,металлизация, озоновый слой. Смог.

Практическая работа. Измерение СО2

12. Химия и здоровье. Экологический фактор в ухудшении общего состояния здоровья восточноказахстанцев. Заболевания, связанные с загрязнением окружающей среды, микроэлементный состав окружающей среды и патологические изменения организма человека. Рациональное питание.

Практическая работа 5.Определение содержания витамина. С в продуктах питания.

I. S – ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ.

Последовательность элементов, в которой каждый последующий элемент отличается от предыдущего на один добавочный электрон на s – подуровне, называются s – элементами.

S –элементы это металлы располагаются в IА и IIА группах периодической системы элементов Менделеева. Они обладают высокой химической активностью ив природе встречаются в многочисленных соединениях, образуя в них положительно заряженные ионы.

Щелочные металлы (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) имеют на внешней оболочке атома по одному s - электрону. Радиус атома увеличивается, энергия ионизации в группе уменьшается. Степень окисления щелочных металлов в их соединениях +1

S - элементы IIA группы(Be, Mg, Ca, Sr, ba, Ra) имеют на внешней оболочке по два - электрона, на предшествующей –по два s - и шесть p - электронов, кроме Be(1S2 2S2)

Исходя из этого, в соединениях они проявляют степень окисления +2

Водород. Изотопы водорода. Атом водорода по сравнению с атомами других элементов наиболее простой по структуре: 1s1 . Но это конечно не означает, что его химия наиболее проста. Наоборот, она во многом отличается от химии других элементов. Основная особенность атома водорода заключается в том, что в отличие от всех других элементов ( кроме гелия) его валентный электрон находится непосредственно в сфере действия атомного ядра - у него нет промежуточного электронного слоя. Положительный ион водорода Н+ представляет собой элементарную частицу – протон.

Особенность строения электронной оболочки атома водорода ( как и атома гелия) не позволяет однозначно решить, какой группе периодической системы он должен находиться Действительно, если исходить из числа валентных электронов его атома, то водород должен находиться в I группе, что подтверждается также сходством спектров щелочных металлов и водорода. Со щелочными металлами сближает водород и его способность давать в растворах гидратированный положительный однозарядный ион Н+(р). Однако в состоянии свободного иона Н+ (г) – протона - он не имеет ничего общего с ионами щелочных металлов. Кроме того, энергия ионизации атомов щелочных металлов.

Если исходить из того, что для завершения внешнего электронного слоя атому водорода не хватает одного электрона, то водород следует поместить в VII группе. Кроме того, как и атом галогенов, атомы водорода характеризуются высокими значениями энергии ионизации. Многие ученые помещают водород в VII группу периодической системы. Вместе с тем водород – элемент особый, и размещение его в той или иной группе таблицы в значительной мере условно. Молекула водорода состоит из двух атомов. В природе обнаружены три изотопа водорода: Н протий или Н (массовое число 1); Н дейтерий, или D (массовое число 2); Н тритий, или Т (массовое число 3). Заменяя в соединениях «легкий » водород на тритий получают « меченные препараты, которые широко используются в химии и медицинской практике».

Элементы I A, IIA группы и их применение в медицине.

Существенный практический интерес представляют собой пероксиды и суперпераксиды натрия и калия, используемые для регенерации кислорода в замкнутых помещениях, в которых должен находиться человек ( подводные лодки, космические корабли) и в изолирующих противогазах. Пероксиды и суперпераксиды калия и натрия поглощают и разлагают вредные продукты дыхания. Например:

2СО 2 +2 Na2 O2 →2 NaCO3 +O2

2 H2 O + 2Na2 O2 → 4NaOH +O2

Соли щелочных металлов, как правило, они представляют собой бесцветные кристаллические вещества с преобладанием ионного типа связи. Цвет окрашенных солей обусловлен анионом. Все соли щелочных металлов характеризуются высокой температурой плавления, электрической проводимостью растворов и расплавов. В водных растворах соли слабых кислот подвергаются гидролизу, повышая концентрацию ионов ОН - в растворе создавая щелочную реакцию.

Огромна биологическая роль щелочных металлов, о чем свидетельствуют содержание их в организме: содержание калия составляет250г, натрия - 70г. (В расчете на70 кг, массы тела).

Натрий – главный внеклеточный ион, калий - основной внутриклеточный ион. Осмотическое давление плазмы крови поддерживается на необходимом уровне за счет хлорида натрия. Взаимосвязь этих ионов в организме играет важную роль в поддерживании клеток. Так, при дефиците в организме хлорида натрия наблюдается нарушение функции нервной системы, кровообращения, нарушаются функции гладкой мускулатуры и скелетных мышц

Ион калия также играет важную роль в регулировании функции организма. Достаточно отметить, что возбудимость и проводимость сердечной мышцы находится в прямой зависимости от содержания ионов калия К+ ; большая концентрация угнетает автоматизм и сократительную способность сердечной мышцы, снижение содержания ионов К+ в сыворотке крови приводит к тяжелым нарушениям ритма сердечной деятельности. Калий участвует в процессах проведения нервных импульсов и передачи их на иннервируемые органы.

Медицина накопила значительные сведения о роли ионов лития в организме. Так, некоторые соединения лития оказывают весьма благоприятный эффект при лечении больных, страдающих нарушениями психики. Однако для человека соли лития в больших концентрациях опасны, а пылевые частицы, содержащие соединения лития, при вдыхании могут стать причиной образования злокачественных опухолей. Литий может содержаться в составе растительных организмов( красные, бурые водоросли, табак, лютик) ив животных (в печени и легких)

Кальций. Кальций один из пяти(О, С,Н, N, Са) наиболее распространенных элементов в организме человека. Содержание его в организме около 17000г на70 кг массы. Ионы Са2+ участвуют в структурообразовании, кальций составляет основу костной ткани, где содержится 98% кальция от общего количества его в организме. Ежедневная доза кальция, необходимая организму составляет примерно 1-1,5г.

1.ВОДОРОД. ВОДА.

Обучающая программа подмодуля «Водород. Вода»

№ УЭ	Учебный материал с указанием заданий	Советы и рекомендации
УЭ 0	Цель: По завершению работы над учебными элементами необходимо: Знать: - Понятия водород, вода, пероксиды. - распространенность водорода в природе; - Атомные, физические и химические свойства водорода; Характеризовать: -Биологическое значение водорода и его соединений. - Физико - химические свойства воды Объяснить: -строение молекулы - наличие водородной связи в молекуле воды - значение водородной связи для живых организмов. Оценивать: - влияния загрязнения водной среды на живые организмы и человека;	Вода - самое распространенное на Земле вещество. Каждый организм включает в свой состав воду. Каков процентный состав воды в организме человека?
УЭ 1	Сравнительная характеристика атома водорода. Положение ее в периодической системе . Внимательно прочтите характеристику элемента водород и ответьте на следующие вопросы. Почему водород занимает два места в периодической системе Менделеева. Назовите особые физические свойства водорода? Чем это объясняется? Каков изотопный состав водорода? Химические свойства водорода. Обратите внимание что водород проявляет как окислительные так и восстановительные свойства	Запишите в тетради изотопы водорода. Опишите в тетради химические свойства водорода.
УЭ 2	Вода. Каковы физические свойства воды? Чем объясняются аномальные свойства воды? Каково строение молекулы воды? Опишите химические свойства воды. Каково значение воды для биосферы и жизнедеятельности организмов	В тетради напишите уравнения реакции характеризующие окислительные и восстановительные свойства водорода.
УЭ 3	Где в природе встречается вода? Каковы запасы пресной воды? Какую роль играет вода в жизнедеятельности человека и всех живых организмов?	Опишите значение воды для биосферы.
УЭ 4	Выполните следующие опыты Правила работы с водородом При опытах с водородом нельзя поджигать водород, выходящий из прибора, не убедившись предварительно в его чистоте, иначе внутри прибора может произойти взрыв и разорвать его. Опыт1.Получение водорода действием металла на кислоту Собрать прибор, состоящий из пробирки с пробкой, через которую проходит стеклянная трубка с оттянутым концом. Положить в пробирку несколько кусочков цинка и прилить на 1/3 пробирки разбавленной Н 2S O4. Плотно вставить пробку с оттянутой трубкой и укрепить пробирку вертикально в зажиме штатива. Наблюдать выделение газа. Убедиться, что выходящий через трубку водород не содержит примеси воздуха. Для этого надо на газоотводную трубку надеть перевернутую вверх дном пробирку, через полминуты снять и, не переворачивая, поднести к пламени горелки. Если в пробирку поступил чистый водород, он загорается спокойно (при загорании слышен слабый звук). При наличии в пробирке с водородом примеси воздуха происходит небольшой взрыв, сопровождающийся резким звуком. В этом случае испытание газа на чистоту следует повторить, взяв чистую пробирку. Убедившись, что из прибора идет чистый водород, зажечь его у отверстия оттянутой трубки. Подержать над пламенем водорода сухую пробирку. Какое вещество образуется в результате горения водорода? Написать уравнения реакций получения и горения водорода. Опыт2 получение водорода Взаимодействием металла и кислоты. В пробирку прибора, описанного в предыдущем опыте, всыпать немного алюминиевых стружек и налить 2-3мл раствора гидроксида натрия. Наблюдать выделение газа. Если реакция идет медленно, осторожно подогреть. Закрыть пробирку пробкой с оттянутой трубкой и, убедившись в полноте вытеснения воздуха из пробирки (как в предыдущем опыте), поджечь выделяющийся газ. Написать уравнения реакций. Опыт 3, Восстановление водородом оксида меди (II) Собрать прибор, состоящий из аппарата Кипа, сухой пробирки, укрепленной в лапке штатива. В пробирку положить небольшое количество оксида меди (II) и укрепить ее в штативе в слегка наклонном положении с несколько приподнятым дном. Водород, идущий из аппарата Кипа, проверить на чистоту, как в опыте 1. Убедившись в чистоте водорода, газоотводную трубку от аппарата Кипа поместить в пробирку и пропускать водород над оксидом меди (II) сначала при комнатной температуре, а затем подогревая пробирку с оксидом меди (II) горелкой. Наблюдать изменения, происходящие с оксидом меди (II), и выделение капель на стенках пробирки. Когда весь оксид меди (II) прореагирует, прекратить нагревание и дать содержимому пробирки охладиться в токе водорода. Объяснить наблюдаемые явления и написать уравнение реакции. Опыт 4. Восстановление перманганата калия атомным водородом (в момент выделения) В разбавленный раствор серной кислоты добавить несколько капель раствора перманганата калия и налить смесь в две пробирки. В одну из них бросить кусочек цинка, в другую пропустить водород из аппарата Кипа. Сравнить скорость изменения цвета раствора в пробирках. Объяснить разницу в скорости изменения цвета. Уравнение реакции восстановления перманганата калия атомным водородом: 2КМnО4+10Н+3Н2SO4→2МnSO4+К2SO4+8Н2О
УЭ5	Сделайте выводы: 1.Почему водород занимает два места в периодической системе Менделеева? 2.Каковы химические свойства водорода? 3. Какова биологическая роль воды для живых организмов и человека?	Ответы должны быть сформулированы так, чтобы ответ мог выступить как вывод.
УЭ 6	Домашнее задание: Подготовьте опорный конспект.

2. ЩЕЛОЧНЫЕ МЕТАЛЛЫ