Тема занятия № 8.
Исследование свойств биогенных d - элементов и их соединений
Цель занятия: познакомиться с ролью биогенных d-элементов и их соединений в живых организмах, применением соединений d-элементов в медицинской практике. Познакомиться с методами качественного обнаружения катионов d - элементов, используемых в клинических и санитарно-гигиенических исследованиях.
Сделайте записи в рабочей тетради по плану:
· дата;
· номер занятия;
· тема занятия;
· цель занятия;
· основные вопросы – это учебные вопросы занятия;
· краткое описание порядка выполнения лабораторных работ.
Учебные вопросы занятия:
1. Общая характеристика d-элементов. Строение электронных оболочек, прогнозирование химических свойств: металличность и неметалличность, окислительно-восстановительные свойства, кислотно-основные свойства, комплексообразующие свойства.
2. Общая характеристика d-элементов VI В – группы. Биологическая роль d-элементов VI В – группы, их применение в медицине.
3. Общая характеристика d-элементов VII В – группы. Биологическая роль d-элементов VII В – группы, их применение в медицине.
4. Общая характеристика d-элементов VIII В – группы (семейство железа и семейство платины). Биологическая роль d-элементов семейства железа, их применение в медицине.
5. Общая характеристика d-элементов I В – группы. Биологическая роль d-элементов I В – группы, их применение в медицине.
6. Общая характеристика d-элементов II В – группы. Биологическая роль d-элементов II В – группы, их применение в медицине.
7. Лабораторная работа.
Рекомендуемая литература:
1. Общая химия. Учебник для медицинских вузов. (, ), М, ГЭОТАР Медия, 2007 г. [1].
2 .Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. Учебное пособие для студентов медицинских вузов (, , и др. Ред. ), 8 изд, М, Высшая школа, 2010 г. [2].
3. Лабораторный практикум по общей химии. Под ред. . Ставрополь, СГМА, 2002, [4].
Дополнительная литература:
1. Сборник задач и упражнений по общей химии. Учебное пособие. (, , ), М., Высшая школа, 4 изд, 2010 г. [3].
2. Химия. Основы химии живого. Учебник для студентов высших учебных заведений. (), Санкт-Петербург, Химиздат, 2000 г. [5]
3. Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы интернет-ресурсов, отвечающие тематике дисциплины.
По подготовке к данному занятию:
Повторите материал довузовской подготовки по общей химии и химии элементов. Это очень важно, т. к. этот материал является базовой основой для получения новых знаний и на нем строится программа занятия.
Обратите внимание на:
· обозначение химических элементов, их порядковый номер, атомную массу согласно периодической системе;
· формулы сложных веществ, образованных этими элементами;
· ионы d-элементов IB – VIIIB групп, их форма записи, величина и знак заряда простых и сложных ионов (анионов и катионов);
· составление уравнений реакций;
· образование осадков, изменений цвета растворов реагирующих веществ, согласно планируемым лабораторным работам.
· взаимосвязь темы занятия и медицинских аспектов;
· наличие специальной терминологии и ее расшифровке, синонимах, применяемых вами ранее.
Проработайте рекомендованную литературу по нашей дисциплине. При необходимости обратитесь к дополнительной литературе, информационно-справочным материалам и поисковым системам в интернете, которые отвечают теме занятия.
При отработке 1-го учебного вопроса обратите внимание на:
1. строение внешних электронных оболочек атомов элементов d-блока;
2. лантаноидное сжатие ионных радиусов d – элементов;
3. переменную валентность, разнообразие степеней окисления;
4. окислительно-восстановительные свойства элементов d-блока, устойчивость степени окисления в условиях организма, диспропорционирование промежуточных степеней окисления (Mn+3; Mn+6);
5. изменение в металлических и неметаллические, основных и кислотных свойств;
6. комплексообразующие способности d – элементов;
7. роль и действие металлоферментов: карбоангидразы, ксантиноксидазы, цитохромов.
При отработке 2-го учебного вопроса обратите внимание на:
1. химические свойства хрома, молибдена, вольфрама:
- кислотно-основные свойства;
- окислительно-восстановительные свойства;
- способность к комплексообразованию.
2. способность образования биокластеров и кластеров;
3. амфотерные свойства хрома;
4. окислительные свойства дихромовой кислоты;
5. различную окраску ионов хрома;
6. применение соединений хрома, молибдена, вольфрама в медицинской практике.
При отработке 3-го учебного вопроса обратите внимание на:
1. общую характеристику марганца, технеция, рения;
2. электронное строение, переменную валентность и степень окисления;
3. основные, кислотные и амфотерные свойства элементов и их соединений;
4. химические свойства кислородных соединений марганца (диоксид марганца, перманганаты);
5. биологическую роль марганца и применение в медицине.
При отработке 4-го учебного вопроса обратите внимание на:
1. общие закономерности по горизонтали ПС: семейство железа и семейство платины;
2. проявление степени окисления;
3. комплексообразующую способность;
4. химические свойства соединений железа, кобальта, никеля;
5. биологическую роль d-элементов семейства железа (строение гема; витамина В12).
При отработке 5-го учебного вопроса обратите внимание на:
1. общую характеристику меди, серебра и золота;
2. электронную конфигурацию, химические свойства;
3. биологическую роль меди – медьсодержащие белки (оксидазы) и ферменты (оксигеназы, гидроксилазы);
4. бионеорганические комплексы серебра с белками – протеинаты, их медицинскую роль;
5. применение препарата золота при лечении злокачественных опухолей.
При отработке 6-го учебного вопроса обратите внимание на:
1. особенность электронного строения цинка, кадмия, ртути и их валентные возможности;
2. комплексообразующие свойства;
3. амфотерные свойства элементов II В группы и их соединений;
4. биологическую роль;
5. роль цинкосодержащего фермента – карбоангидразы.
Лабораторная работа
Аналитические реакции ионов Ag+, Сu2+,Fe2+, Fe3+, Zn2+
а) аналитическая реакция Ag+. В пробирку к раствору соли серебра (1-2 капли) прибавьте 1-2 капли раствора соляной кислоты. Что при этом наблюдается? Напишите уравнение реакции в молекулярном и ионном виде. Часть осадка перенесите в другую пробирку и прилейте избыток раствора NH4OH. Опишите наблюдаемые процессы. Напишите уравнение реакции.
Прибавьте к полученному раствору 5-6 капель концентрированной азотной кислоты. Что при этом наблюдается? Составьте уравнение реакции в молекулярном и ионном виде и объясните происходящие явления, исходя из реакций конкуренций конкурентных взаимодействий.
б) реакция Cu2+. В пробирку поместите 1-2 капли раствора сульфата меди (II) и добавьте избыток водного раствора аммиака. Что при этом наблюдается? Напишите уравнения реакций в молекулярном и ионном виде.
в) качественная реакция Fe2+. К 2-3 каплям раствора FeSO4 добавьте 1-2 капли HCl и 1-2 капли K3[Fe(CN)6]. Содержимое пробирки разбавьте дистиллированной водой. Каков цвет осадка? Проверьте его растворимость в кислотах и щелочах. Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионной форме. Сделайте вывод.
г) аналитические реакции Fe3+:
1. Реакция с K4[Fe(CN)6]. К 2-3 каплям раствора соли железа (III) добавьте 1-2 капли HCl и 2-3 капли реактива. Содержимое пробирки разбавьте водой. Напишите уравнение реакции в молекулярном и сокращенном ионном виде, указав признаки протекания реакции.
2. Реакция с KSCN. К 2-3 каплям раствора соли железа (III) добавьте 1-2 капли HCl и 4-5 капель KSCN. Реакцию проводите в кислой среде во избежании выпадения осадка Fe(OH)3. Напишите уравнение реакции в молекулярном и сокращенном ионном виде, указав признаки протекания реакции. Сравните результат реакции с аналогичной реакцией на Fe2+.
3. Реакция Zn2+. К 4-5 каплям раствора соли цинка добавьте 4-5 капель раствора K4[Fe(CN)6]. Нагрейте смесь до кипения. Образуется белый осадок
K2Zn3[Fe(CN)6]2. Напишите уравнение реакции. Испытайте осадок на растворение в кислотах HNO3, HCl и щелочи NaOH. Сделайте соответствующие выводы.
Восстановительная способность соединений d – элементов в низших степенях окисления
а) восстановительная способность хрома (III) в щелочной среде (аналитическая реакция Cr3+). Соединение Cr (III) серо-зеленого цвета при действии окислителей в щелочной среде переходят в хроматы – соединения хрома (VI) – желтого цвета (K2CrO4):
К 2-3 каплям раствора соли Cr (III) добавьте 4-5 капель раствора КОН до полного растворения образующего в начале осадка Cr (OH)3. Затем прилейте 2-3 капли 3% раствора H2O2 и нагрейте на водяной бане до изменения серо-зеленой окраски раствора на желтую. Полученный раствор подкислите CH3COOH и прилейте к нему 3-4 капли BaCl2. Образование желтого осадка ВaCrO4 указывает на присутствие в растворе ионов CrO42-. Составьте уравнения протекающих реакций, в окислительно-восстановительных реакциях расставьте коэффициенты, укажите функции реагентов.
Окислительная способность соединений d – элементов
в высших степенях окисления
Окислительная способность K2Cr2O7 в кислой среде: а) К 2-3 мл раствораK2Cr2O7прилейте раствор H2SO4 раствор NaNO2. Смесь слабо нагрейте. Наблюдайте изменение окраски. Напишите уравнение реакции, методом электронного баланса, расставьте коэффициенты, укажите функции реагентов; б) к раствору K2Cr2O7подкисленному H2SO4, прилейте раствор Na2SO3. Наблюдайте изменение окраски раствора и объясните это явление. Напишите уравнение реакции, укажите ее тип и функции реагентов.
