вопросы и задачи для подготовки к экзаменам по общей химии

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАЧЁТУ ПО ХИМИИ
для студентов лечебного и педиатрического факультетов,
А ТАК ЖЕ К ЭКЗАМЕНУ ПО ХИМИИ
для студентов медико-профилактического факультета
на 2011-2012 уч. год
1. Стехиометрические понятия и правила:
– Массовая доля вещества, молярная концентрация вещества
– Фактор эквивалентности, химический эквивалент
– Молярная масса эквивалента, количество вещества эквивалента
– Молярная концентрация эквивалента
– Титр раствора
– Закон эквивалентов
Титриметрический метод анализа. Прямое и обратное титрование. Реакции, используемые в
методе титриметрии. Способы приготовления стандартных растворов.
2. Химическая термодинамика как основа для понимания биоэнергетических процессов
Классификация систем в зависимости
от фазового состава, от характера взаимодействия с
окружающей средой. Равновесное, стационарное и переходное состояние системы. Изобарные,
изотермические, изохорные и адиабатические процессы. Интенсивные и экстенсивные
параметры системы, функции состояния системы. Теплота и работа – два способа обмена
энергией между системами. Энергетические потоки в живых системах. Первое начало
термодинамики. Энтальпия. Применение первого начала термодинамики для расчета теплоты
химической реакции. Стандартные теплоты образования, сгорания вещества. Стандартное
состояние системы. Формальное состояние системы. Законы термохимии, их следствия.
Понятие об обратимых и необратимых термодинамических процессах. Второе и третье начало
начала термодинамики. Принцип Бертло-Томсона. Энтропия. Уравнение Больцмана. Расчет
стандартной энтропии реакции. Энтальпийный и энтропийный факторы. Энергия Гиббса.
Пределы и направления самопроизвольно протекающих процессов. Уравнение изотермы
реакции Вант-Гоффа. Уравнение изобары химической реакции Гиббса – Гельмгольца. Принцип
Ле Шателье и принцип адаптивных перестроек в живом организме.
Стационарное состояние открытых систем. Гомеостаз. Правило Пригожина. Принцип
энергетического сопряжения в живых организмах. Примеры эндергонических и
экзергонических реакций. Энергетическое сопряжение анаболических и катаболических
процессов в организме.
3.Кинетика химических реакций. Истинная и средняя скорости химической реакции.
Константа скорости химической реакции Основной закон химической кинетики. Порядок и
молекулярность реакции. Понятие о механизме реакции. Зависимость скорости химической
реакции от температуры. Температурный коэффициент, константа скорости реакции и его
особенности для биохимических процессов. Уравнение Аррениуса. Энергия активации. Теория
активных столкновений. Теория активированного комплекса. Измерение энергии активации.
Типы химических реакций в кинетике (гомогенные, гетерогенные, микрогетерогенные).
Простые и сложные реакции. Деление сложных реакций по механизму на последовательные,
параллельные, сопряженные, цепные, фотохимические реакции.
Виды катализа. Теории гомогенного и гетерогенного катализа. Энергетический профиль
каталитических реакций. Автокаталитические реакции. Ферментативный катализ.
4. Учение о растворах. Биологическая роль воды и растворов. Физико-химические свойства
воды, обуславливающие её роль как единственного
биорастворителя. Структурноинформационная память воды. Структура воды в жидком и твердом состоянии.
Структурированная вода, деструктурированная вода. Свободная и связанная вода. Зависимость
растворимости веществ в воде от соотношения гидрофильных и гидрофобных свойств.
Дифильные
молекулы
в
растворах.
Число
гидратации.
Структурирующие
и
деструктурирующие ионы. Положительная и отрицательная гидратация. Термодинамика
процесса растворения. Идеальный раствор.
5. Коллигативные свойства разбавленных растворов. Диффузия. Закон Фика. Виды
1
транспорта в биомембранах. Осмос. Осмотическое давление. Закон Вант-Гоффа.
Гипертонические, гипотонические, изотонические растворы. Эндоосмос. Экзоосмос.
Осмомолярность. Осмомоляльность. Онкотическое давление. Изоосмия.
Давление насыщенного пара над раствором. Закон Рауля. Следствия из закона Рауля.
6. Теория слабых электролитов. Понятие о константах диссоциации слабых кислот и
оснований. Силовой показатель кислот и оснований. Закон разведения Оствальда.
Теория сильных электролитов. Активность и коэффициент активности. Ионная сила растворов.
Уравнение Дебая-Хюккеля. Высаливание белков.
7. Протолитические равновесия. Протонная теория Бренстеда-Лоури. Сопряженная
протолитическая пара. Кислоты, основания и амфолиты. Связь между константой кислотности
и константой основности для сопряженной протолитической пары. Изоэлектрическая точка
амфолита. Автопротолиз воды. Константа автопротолиза.. Активная, потенциальная и общая
кислотность растворов. Методы определения рН растворов электролитов. Биологически
важные протолиты.
8. Механизмы протолитического гомеостаза организма (физиологические и физикохимические). Источники образования кислот в организме. Классификация буферных систем.
Уравнение Гендерсона-Хассельбаха для буферных систем. Механизм действия кислотных и
основных буферных систем. Зона буферного действия. Буферная ёмкость и факторы,
определяющие её. Буферные системы организма. Протолитические процессы в организме при
патологии и их коррекция. Методы определение рН биосред организма.
9. Гетерогенные процессы и равновесия в растворах электролитов. Константа
растворимости. Условия образования и растворения осадков. Совмещенное гетерогенное
равновесие и конкурирующие процессы. Химические реакции, лежащие в основе образования
костной ткани. Изоморфизм. Кальциевый буфер. Образование конкрементов. Гетерогенные
процессы в диагностике и коррекции патологических состояний.
10Лигандно-обменные равновесия.Теория строения комплексных соединений А.Вернера.
Механизм комплексообразования (электростатическое и донорно-акцепторное взаимодействие).
Структура комплексов. Многоядерные комплексы. Комплексы с макроциклическими
соединениями. Металлоферменты. Устойчивость комплексов в растворе. Константа
нестойкости комплексного соединения. Совмещенные равновесия и конкурирующие процессы:
конкуренция за лиганд или за комплексообразователь. Инертные и лабильные комплексы.
Квантово-механические теории строения комплексных соединений. Способность соединений s-,
p- и d-элементов к образованию комплексов. Металло-лигандный гомеостаз и причины его
нарушения. Механизм токсического действия тяжелых металлов и мышьяка на основе теории
жестких и мягких кислот и оснований. Правило Р.Пирсона. Термодинамические принципы
хелатотерапии.
11. Теория окислительно-восстановительных равновесий. Сопряженная окислительновосстановительная пара. Редокс-потенциал. Механизм возникновения электродного и редокспотенциалов. Прогнозирование направления редокс-процессов по величине редокспотенциалов. Влияние лигандного окружения на величину редокс-потенциала. Уравнение
Нернста-Петерса. Гальванические цепи. Особенности биохимических окислительновосстановительных процессов в живых организмах. Типы окислительно-восстановительных
реакций в организме. Электронотранспортные цепи. Редокс-буферные системы организма.
Редокс-процессы протекающие в организме при патологии и их коррекция. Применение
редокс-реакций для детоксикации.
12. Основы электрохимических методов анализа и их роль в медицине. Подвижность
ионов. Молярная электропроводность. Прямая кондуктометрия и кондуктометрическое
титрование. Прямая потенциометрия. Электроды сравнения. Индикаторные электроды:
мембранные и металлические, ферментные. Потенциометрическое титрование. Установка для
потенциометрического титрования. Выбор индикаторных электродов в методе нейтрализации,
окисления-восстановления, осаждения. Кривые потенциометрического титрования для разных
типов реакций.
2
13. Химия биогенных элементов. Химические элементы в окружающей среде и в организме.
Понятие о биогенном элементе, биосфере, биогеохимии. Круговорот биогенных элементов в
биосфере. Гомеостаз элементов, причины его нарушения. Микроэлементозы.
Классификация биогенных элементов по их функциональной роли: органогены, элементы
электролитного фона, микроэлементы и по содержанию в организме человека. Роль ионов
металлов в живом организме.
Токсичность элементов. Расположение токсичных элементов в периодической системе.
Физико-химические основы токсического действия Pb, Hg, Bi, As. Дезинтоксикационная
терапия.
14.Совмещенные равновесия и конкурирующие процессы разных типов. Совмещенные
равновесия и конкурирующие процессы разных типов (редокс-гетерогенные, редокслигандообменные и др.) протекающие в организме в норме, при патологии и при коррекции
патологических состояний.
15.Поверхностные явления. Виды адсорбции. Поверхностная энергия Гиббса. Причины
адсорбции, её следствия. Адсорбционное равновесие на подвижных границах раздела фаз.
Правило выравнивания полярностей. Адсорбционное равновесие на неподвижных границах
раздела фаз. Уравнение изотермы адсорбции Гиббса. Мономолекулярная адсорбция, уравнение
изотермы адсорбции Ленгмюра. Адсорбция электролитов. Правило Панета-Фаянса.
Ионообменная адсорбция. Адсорбционные равновесия в живых организмах в норме и
патологии. Хроматографические методы исследования в медицине.
16. Дисперсные системы. Ткани организма – дисперсные системы. Классификация
дисперсных систем. Мицеллы. Липосомы. Строение биологических мембран. Диализ,
электродиализ, ультрафильтрация. Электрофорез и электроосмос. Устойчивость коллоидных
растворов. Коагуляция в живых системах. Правило Шульце-Гарди. Пептизация. Механизм
набухания и растворения ВМС. Аномальная вязкость растворов ВМС. Осмотическое давление
растворов биополимеров. Изоэлектрическая точка растворов ВМС. Высаливание ВМС.
Коацервация.
17.Основы строения органических соединений и закономерности протекания реакций с
участием органических веществ. Классификация органических соединений. Принципы
химической номенклатуры.Электронное строение атома углерода, особенности химических
связей, типы гибридизации.Полярные эффекты в органических соединениях: индуктивный и
мезомерный. Электронные эффекты заместителей. Кислотные и основные центры в
органических соединениях.Сопряженные системы с открытой цепью и замкнутой цепью
сопряжения. Энергия сопряжения. Ароматичность. Влияние заместителей на реакционную
способность ароматических соединений.Классификация химических реакций. Типы реакций и
реагентов.
18. Поли- и гетерофункциональные органические соединения. Особенности химического
поведения поли- и гетеро-функциональных соединений: кислотно-основные свойства
(амфолиты), циклизация и хелатообразование. Поли-функциональные соединения.
Многоатомные спирты. Хелатные комплексы. Двухатомные фенолы. Полиамины.
Двухосновные карбоновые кислоты: щавелевая, малоновая, янтарная, глутаровая, фумаровая.
Строение и медико-биологическое значение. Аминоспирты: аминоэтанол, холин, ацетилхолин.
Строение, медико-биологическая роль. Аминофенолы: дофамин, норадреналин, адреналин.
Строение, медико-биологическая роль.Гидрокси- и аминокислоты. Представление о βлактамных антибиотиках. Одноосновные (молочная, - и -гидроксимасляные кислоты),
двухосновные (яблочная, винные кислоты), трехосновные (лимонная) гидроксикислоты.
Строение и биологическая роль. Оксокислоты – альдегидо- и кетонокислоты. Строение и
медико-биологическая роль.
19.
Гетерофункциональные производные бензольного ряда как лекарственные
средства. Салициловая, аминолбензойная, сульфаниловая кислоты и их производные.
Строение, свойства, медико-биологическая роль.
20.
Биологически важные гетероциклические соединения. Тетрапиррольные соединения
(порфин, гем и др.). Производные пиридина, изоникотиновой кислоты, пиразола, имидазола,
пиримидина, пурина, тиазола. Барбитуровая кислота и её производные. Гидроксипурины
3
(гипоксантин, ксантин, мочевая кислота). Фолиевая кислота, биотин, тиамин. Представление об
алкалоидах и антибиотиках. Строение и медико-биологическое значение.
21. Углеводы. Стероизомерия и таутомерия моносахаридов. Реакции окисления,
восстановления, конденсации, метилирования и фосфорилирования моносахаридов. Их медикобиологическое значение.Дисахариды, строение, номенклатура, конформации. Химические
свойства дисахаридов,
их биомедицинское значение.Гомополисахариды: (амилоза,
амилопектин, гликоген, декстран, целлюлоза). Пектины. Гетеро-полисахариды: гиалуроновая
кислота, хондроитинсульфаты. Гепарин. Строение, биологическая роль.
22.
Липиды. Основные природные высшие жирные кислоты, входящие в состав липидов:
пальмитиновая, стеариновая, олеиновая, линолевая, линоленовая, арахидоновая. Особенности
строения и био-медицинское значение.Классификация липидов.
Триацилглицерины,фосфолипиды, сфинголипиды, гликолипиды, строение, биологическая
роль.Неомыляемые липиды. Терпены, стероиды, половые гормоны, основы строения,
биомедицинское значение.Перекисное окисление липидов. Механизм, принципы регуляции,
биомедицинское значение.
23. Аминокислоты. Пептиды. Белки.Классификация аминокислот. Биологически важные
химические
реакции
аминокислот
(декарбоксилирование,
дезаминирование
и
переаминирование).Пептиды.
Структура,
номенклатура.
Биомедицинское
значение
пептидов.Классификация белков. Уровни организации белковой молекулы. Биомедицинское
значение белков.
24. Нуклеиновые кислоты. Пуриновые и пиримидиновые нуклеиновые основания. Строение
нуклеозидов и нуклеотидов.ДНК и РНК. Первичная и вторичная структура. Биомедицинское
значение нуклеиновых кислот.
4