Методические рекомендации студентам

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ СТУДЕНТАМ
Рекомендуется изучить материал каждого занятия с использованием учебной
литературы, проверить полученные знания по предлагаемым к каждому занятию
вопросам для самоконтроля.
ЗАНЯТИЕ1.
ТЕМА: Предмет и задачи общей химии. Химические и физико-химические
методы анализа химических соединений.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1. Правила техники безопасности при работе в химических лабораториях
2. Определение исходного уровня знаний студентов по химии
3. Семинар
3.1. Предмет и задачи общей химии. Значение общей химии для биологии
и медицины
3.2. Методы химического анализа
3.3. Качественный и количественный анализ
3.4. Критерии чистоты химических соединений, реактивов
3.5. Способы очистки веществ
3.6. Химические и физико - химические методы исследования в медицине и
биологии.
3.7. Классификация дисперсных систем. Растворы. Способы выражения
концентрации растворов (массовая, мольная и объемная доли растворенного
вещества, молярная концентрация).
4. Лабораторная работа
4.1. Знакомство с химической посудой
4.2. Очистка веществ методом перекристаллизации
4.3. Определение температуры плавления
ЗАНЯТИЕ2.
ТЕМА: Растворы. Приготовление растворов заданной концентрации.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1. Семинар
1.1. Способы выражения концентрации растворов (молярная концентрация
эквивалента, титр, моляльность).
1.2. Приготовление растворов заданной концентрации.
2. Лабораторная работа
2.1. Приготовление раствора из фиксанала.
2.2. Приготовление титрованного раствора из точной навески исходного
вещества.
2.3. Приготовление раствора заданной концентрации из концентрированного раствора.
Литература
1. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов:
учебник для мед. спец. вузов / Ю.А. Ершов [и др.]. — М.: Высш. шк., 2000. —
С. 42–49.
2. Практикум по общей химии. Биофизическая химия. Химия
биогенныхэлементов:учеб.пособиедлямед.спец.вузов/А.В.Бабков [и др.]. — М.:
Высш. шк., 2001. — С. 5–16.
3. Линева, А.Н. Растворы: учеб..метод. пособие / А.Н. Линева, Е.В.
Красильникова, В.Н. Латяева. — Нижний Новгород: Изд.во НГМА, 2001. — С.
3–10.
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1. Какой объем 50,49% раствора H2SO4 (ρ = 1,4 г/см3) потребуется для
приготовления 250 мл 0,2 н. раствора серной кислоты (ρ ≈ 1 г/см3)?
Вычислить массовую долю H2SO4 в полученном растворе.
2. Сколько граммов Na2SO4⋅10H2O потребуется для приготовления 100 мл
8% раствора Na2SO4 (ρ = 1,072 г/см3)? Определить молярную долю и
молярность полученного раствора сульфата натрия.
3. Сколько граммов KI потребуется для приготовления 100 мл 0,1 н. раствора
иодида калия? Определить массовую и молярную долю KI в полученном
растворе (ρ 0,1 н. р-ра ≈ 1,0 г/см3).
4. Сколько граммов 10%-го раствора хлорида кальция (ρ = 1,083 г/см3)
потребуется для приготовления 200 мл 2%-го раствора (ρ = 1,015 г/см3)?
Рассчитать молярную долю, молярность, нормальность и титр полученного
раствора.
5. Навеску кристаллогидрата щавелевой кислоты Н2С2О4×2Н2О (3,2973 г)
растворили в мерной колбе на 500 мл. Определить молярность,
нормальность и титр полученного раствора кислоты.
ЗАНЯТИЕ3,4.
ТЕМА: Кислотно-основный
нейтрализации).
.
метод
титриметрического
анализа
(метод
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1. Семинар
1.1. Классификация методов титриметрического анализа (нейтрализация,
оксидиметрия, осаждение, комплексонометрия)
1.2. Основы титриметрического анализа. Закон эквивалентов
1.3. Теоретические основы кислотно-основного титрования
(метода
нейтрализации)
1.4. Определяемые вещества в методе нейтрализации
1.5. Исходные вещества в титриметрическом анализе и требования,
предъявляемые к ним
1.6. Основные рабочие растворы метода нейтрализации. Титрованные
растворы: приготовленные и установленные
1.7. Кривые титрования и выбор индикатора в методе нейтрализации
1.8. Методика установки нормальности и титра рабочих растворов метода
нейтрализации
1.9. Расчет нормальности и титра исследуемых растворов:
а) из соотношения объемов и нормальностей;
б) через титр по определяемому веществу
1.10. Применение растворов щелочей и кислот известной концентрации в
лабораторно-клиническом анализе
1.11. Применение реакции нейтрализации в фармакотерапии: лекарственные
средства с кислотными и основными свойствами
1.12. Мерная посуда. Техника работы в объемном анализе
2. Учебно-исследовательская работа студентов (УИРС)
3. Лабораторная работа
3.1. Определение нормальной концентрации и титра щелочи по
титрованному раствору щавелевой кислоты
3.2. Определение нормальной концентрации и титра кислоты по
установленному раствору щелочи
Литература
1.
Общая
химия.
Биофизическая
химия.
Химия
биогенных
элементов:учебникдлямед.спец.вузов/Ю.А.Ершов[идр.]. —М.:Высш. шк., 2000.
— С. 119 – 120.
2. Практикум по общей химии. Биофизическая химия. Химия
биогенныхэлементов:учеб.пособиедлямед.спец.вузов/Ю.А.Ершов [и др.] – М.:
Высш. шк., 2000. — С. 17 – 40.
3. Алексеев, В.А. Количественный анализ / В.А. Алексеев. — М.: «Химия»,
1972. — 504 с.
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1.
2.
3.
4.
5.
Вычислить молярную концентрацию эквивалента и титр раствора HCl,
если на титрование 6,0 мл исследуемого раствора пошло 9,0 мл 0,02 н.
раствора NaOH.
Чему равна масса декагидрата тетрабората натрия (буры) Na2B4O7·10H2O,
если на титрование затрачено 15,1 мл соляной кислоты с концентрацией
0,1030 моль/л?
В мерную колбу вместимостью 100 мл поместили пробу
концентрированного раствора муравьиной кислоты массой 4,64 г и
разбавили водой до метки. На титрование 20,0 мл полученного раствора
затрачено 14,4 мл 0,15 М раствора KOH. Рассчитать массовую долю
муравьиной кислоты в исходном растворе.
Рассчитать нормальную концентрацию и титр раствора азотной кислоты,
если на титрование 10 мл этого раствора расходуется 18,3 мл гидроксида
натрия с титром 0,004153 г/мл.
Определить нормальную концентрацию и титр раствора гидроксида
натрия, если на титрование 15,0 мл этого раствора затрачено 14,2 мл
раствора серной кислоты с титром по NaOH равным 0,006734 г/мл.
ЗАНЯТИЕ5.
ТЕМА: Окислительно-восстановительные реакции. Оксидиметрия.
Перманганатометрия.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1. Семинар
1.1.
Окислительно-восстановительные
реакции
(редокс-реакции).
Окислители и восстановители
1.2. Степень окисления, изменение ее в окислительно-восстановительных
реакциях
1.3. Эквивалент окислителей и восстановителей
1.4. Направление окислительно-восстановительных реакций. Понятие об
окислительно-восстановительном потенциале
1.5. Методика составления уравнений окислительно-восстановительных
реакций
1.6. Окисление — восстановление в жизнедеятельности
1.7. Оксидиметрия — метод количественного определения окислителей и
восстановителей. Классификация методов оксидиметрии
1.8. Перманганатометрия. Условия перманганатометрических определений.
2. Лабораторная работа
2.1. Определение нормальности и титра перманганата калия
титрованному приготовленному раствору оксалата натрия
2.2. Определение нормальности и титра пероксида водорода
установленному раствору перманганата калия
по
по
Литература
1.
Общая
химия.
Биофизическая
химия.
Химия
биогенных
элементов:учебникдлямед.спец.вузов/Ю.А.Ершов[идр.]. —М.:Высш. шк., 2000.
— С. 131–139.
2. Практикум по общей химии. Биофизическая химия. Химия
биогенныхэлементов:учеб.пособиедлямед.спец.вузов/А.В.Бабков [и др.]. — М.:
Высш. шк., 2001. — С. 41–47.
3. Линева, А.Н. Растворы: учеб..метод. пособие / А.Н. Линева, Е.В.
Красильникова, В.Н. Латяева. — Н. Новгород: Изд.во НГМА, 2001. — С. 3–7.
4. Слесарев, В.И. Химия. Основы химии живого / В.И. Слесарев. – С.Пб.:
Химиздат, 2000. — С. 208–242.
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1. Какой тип реакций положен в основу метода оксидиметрии? Что следует
понимать под процессами окисления и восстановления?
2. Какие вещества называются окислителями, а какие восстановителями?
Приведите примеры.
3. Определить степень окисления:
а) марганца в K2MnO4;
б) серы в Cr2(SO4)3;
в) хрома в K2Сr2O7.
4. Как рассчитать эквиваленты окислителя и восстановителя? Является ли
молярная масса эквивалента вещества постоянной величиной? Приведите
примеры.
5. Подобрать коэффициенты электронно-ионным методом (методом
полуреакций) и рассчитать молярные массы эквивалентов окислителя и
восстановителя в следующих реакциях:
а) FeSO4 + HNO3 + H2SO4 → Fe2(SО4)3 + NO↑ + H2О;
б) FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 → Fe2(SО4)3 + MnSO4 + H2О + K2SO4;
в) CrCl3 + KMnO4 + KOH → K2CrО4 + KCl + H2О + MnO2;
г) CrCl3 + H2O2 + KOH → K2CrО4 + KCl + H2О;
д) MnCl2 + H2O2 + KOH → H2MnО3↓ + KCl + H2О;
е) KMnO4 + H2O2 + H2SO4 → MnSO4 + K2SO4 + O2 + H2О;
ж) K2Cr2О7 + KI + H2SO4 → Cr2(SО4)3 + H2О + K2SO4 + I2;
з) K2Cr2О7 + H2SO4 + Na2SO3 → Cr2(SО4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2О;
и) Na2SO3 + KMnO4 + H2SO4 → Na2SO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2О;
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
к) Mn(NO3)2 + PbO2 + HNO3 → HMnO4 + Pb(NO3)2 + H2О;
л) SnCl2 + BiCl3 + KOH → K2SnО4 + KCl + H2О + Bi.;
м) CrCl3 + Br2 + KOH → K2CrО4 + KCl + KBr + H2О;
н) P + HNO3 + H2O → H3PО4 + NО↑;
о) KCrO2 + Br2 + KOH → K2CrО4 + KBr + H2О;
п) Ag + HNO3 → AgNO3 + NO↑ + H2О.
Написать
уравнение
реакции,
лежащее
в
основе
метода
перманганатометрии.
Что используют в перманганатометрии в качестве рабочих растворов?
Какие соединения используются для установления нормальности и титра
перманганата калия? Какова методика определения концентрации KMnO4?
Какое вещество является индикатором в перманганатометрии?
Что называется автокатализом?
Каковы условия перманганатометрических определений?
Определить молярную концентрацию эквивалента и титр раствора
пероксида водорода, если на титрование 5,0 мл этого раствора
израсходовалось 6,5 мл 0,0208 н. раствора KMnO4.
Определить титр пероксида водорода, если на титрование 20 мл раствора
Н2О2
затрачено
17,5
мл
раствора
перманганата
калия
с
 КMnO 4 
 = 0,000425 г/мл .
Т
 H 2O 2 
14. Рассчитать титр раствора перманганата калия по железу, если нормальная
концентрация раствора KMnO4 составляет 0,0143 моль/л.
15. Какой объем раствора перманганата калия, титр которого 0,002165 г/мл,
необходимо взять для приготовления 500 мл раствора с молярной
концентрацией эквивалента, равной 0,0250 моль/л?
ЗАНЯТИЕ6.
ТЕМА: Оксидиметрия. Йодометрия.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1. Семинар
1.1. Метод йодометрии. Рабочие растворы в йодометрии. Условия
йодометрических определений
1.2. Уравнения реакций, лежащие в основе метода йодометрии
1.3. Окислители и восстановители в йодометрии
1.4. Определение эквивалентной точки в йодометрии. Индикаторы метода
1.5. Применение йодометрического метода в лабораторно-клинических и
санитарно-гигиенических исследованиях
2. Лабораторная работа
2.1. Определение нормальности и титра раствора тиосульфата натрия по
приготовленному титрованному раствору дихромата калия
2.2. Определение нормальности и титра раствора йода по установленному
титрованному раствору тиосульфата натрия
3. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 1
«Способы выражения концентрации растворов. Титриметрический метод
анализа»
Литература
1. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов:
учебник для мед. спец. вузов / Ю.А. Ершов [и др.]. – М.: Высш. шк., 2000. — С.
131–139.
2. Практикум по общей химии. Биофизическая химия. Химия
биогенныхэлементов:учеб.пособиедлямед.спец.вузов/А.В.Бабков [и др.]. — М.:
Высш. шк., 2001. — С. 47–53.
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Написать уравнения реакций, лежащих в основе метода йодометрии.
Какие рабочие растворы окислителей и восстановителей применяются в
йодометрии?
Какой индикатор применяется в йодометрии?
Почему дихромат калия применяют в йодометрии в качестве исходного
вещества?
Написать уравнения, лежащие в основе метода заместительного
йодометрического титрования. В какой среде протекают эти
взаимодействия?
Закончить ОВР, подобрать коэффициенты электронно-ионным методом,
рассчитать молярные массы эквивалентов окислителя и восстановителя в
следующих реакциях:
а) NaNO2 + KI + H2SO4
…
б) K2Cr2O7 + H2S + H2SO4
Cr2(SO4)3 + S + …
в) I2 + Cl2 + H2O
HIO3 + …
г) KIO3 + Na2SO3 + H2SO4
I2 + …
д) CH2O + I2 + NaOH
HCOONa + …
е) Ca(OCl)2 + KI + H2SO4
CaCl2 + … .
В медицине применяются 5 – 10%-ные спиртовые растворы йода для
обработки ран, ссадин, операционного поля. Какой объем 5%-ного
спиртового раствора йода можно приготовить из 10 г кристаллического
йода? Плотность раствора 0,950 г/мл. Рассчитать молярную концентрацию
эквивалента 5%-ного раствора йода.
Раствор Люголя, применяющийся в ЛОР-практике для смазывания
слизистой оболочки полости рта и горла, содержит 17 мл воды, 1 г йода и 2
г йодида калия. Рассчитать массовые и молярные доли йода и йодида калия
в растворе Люголя.
9. На титрование 10,0 мл раствора йода израсходовано 8,5 мл раствора
тиосульфата натрия. Определить молярную концентрацию эквивалента
(нормальность) и титр раствора йода, если титр раствора тиосульфата
натрия равен 0,005783 г/мл.
10. Для определения содержания активного хлора в белильной извести
навеску 1,0246 г растворили в мерной колбе на 100 мл. К 5 мл полученного
раствора добавили избыток раствора йодида калия и, через некоторое
время, оттитровали тиосульфатом натрия. На титрование израсходовалось
17,4 мл 0,02 н. раствора Na2S2O3. Определить массовую долю активного
хлора в белильной извести.
11. Какую массу навески сульфата железа (II), содержащего 98,5% чистого
вещества, следует взять для приготовления 250 мл раствора, 1 мл которого
соответствует 0,0125 г I2?
12. Какая масса йода требуется для получения 1 л раствора с
8.
I 
Ò 2  = 0,001346 ã/ìë ?
S
ЗАНЯТИЕ7.
ТЕМА: Элементы химической термодинамики и биоэнергетики
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1. Семинар
1.1. Основные понятия термодинамики: система; типы систем
(изолированные, закрытые, открытые); интенсивные и экстенсивные параметры
системы; функции состояния системы; внутренняя энергия; работа и теплота —
формы передачи энергии; термодинамические процессы (изотермические,
изобарные, изохорные); термодинамически обратимые (равновесные) и
необратимые процессы; стандартное состояние
1.2. Первое начало термодинамики. Энтальпия. Стандартная энтальпия
образования вещества, стандартная энтальпия сгорания вещества
1.3. Стандартная энтальпия химической реакции. Закон Гесса, следствия
из закона Гесса. Энтальпии фазовых переходов и растворения
1.4. Второе начало термодинамики. Энтропия. Энергия Гиббса.
Прогнозирование направления самопроизвольно протекающих процессов в
изолированных и закрытых системах; роль энтальпийного и энтропийного
факторов. Термодинамические условия равновесия
1.5. Стандартная энергия Гиббса образования вещества. Стандартная
энергия Гиббса химической реакции
1.6. Примеры экзергонических и эндергонических процессов, протекающих
в организме. Принцип энергетического сопряжения
1.7. Химическая термодинамика как теоретическая основа химических
процессов и биоэнергетики
2. Лабораторная работа
2.1. Определение энтальпии реакции нейтрализации
2.2. Определение энтальпии гидратации сульфата меди II)
Литература
1. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов:
учебник для мед. спец. вузов / Ю.А. Ершов [и др.]. – М.: Высш. шк., 2000. — С.
10–32.
2. Ленский, А.С. Введение бионеорганическую и биофизическую химию /
А.С. Ленский. — М.: Высш. шк., 1989. — С. 6–33, 40–54.
3. Практикум по общей химии. Биофизическая химия. Химия биогенных
элементов: учеб. пособие для мед. спец. вузов / А.В. Бабков [и др.]. – М.: Высш.
шк., 2001. — С. 55–66.
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1. Вычислить стандартную энтальпию реакции образования аммиака по
стандартным энтальпиям реакций:
Н2 (г) + ½ О2 (г) = Н2О (ж) , ∆H0 = – 285,83 кДж/моль
NH3 (г) + ¾ О2 (г) = ½ N2 (г) + 1,5 Н2О (ж) , ∆H0 = – 316,72 кДж/моль
2. Определить стандартную энтальпию сгорания этилового спирта:
С2H5OH (ж) + 3О2 (г) = 2CO2 (г) + 3Н2О(ж)
по стандартным энтальпиям образования веществ (см.табл.).
3. Вычислить стандартную энтальпию биохимического брожения глюкозы:
C6H12O6 (тв) = 2 С2H5OH(ж) + 2 CO2 (г),
если стандартные энтальпии сгорания глюкозы и этилового спирта равны
соответственно –2801,69 и –1366,6 кДж/моль. Определить знак ∆S.
4. Вычислить стандартную энтальпию реакции: CaCO3 (тв) = CaO(тв) + СО2
используя стандартные энтальпии образования веществ (см.табл.).
5. Вычислить энергию Гиббса (∆G0) при 298 К и 310 К для реакции
Н2 (г) + S (ромбич) = Н2S(г).
Зависимостью ∆Н и ∆S от температуры пренебречь.
(г),
6. Вычислить стандартную энергию Гиббса (∆G0) реакции восстановления
магнетита: Fe3O4 (тв) + 4Н2 (г) = 3Fe(тв) + 4Н2О(г) по стандартным
термодинамическим величинам.
7. Вычислить стандартную энергию Гиббса (∆G0) реакции:
α-D-Глюкоза (р-р) + О2 (г)
2 Пируват (р-р) + 2 Н+ (р-р) + 2 Н2О (ж),
если известно, что стандартные энергии Гиббса образования веществ
соответственно равны: α-D-Глюкоза − 916,34, пируват − 474,18, вода −
236,96 кДж/моль.
8. Определить, может ли процесс: S (ромбич.)
S (монокл.) идти слева направо при
Т = 298 К. Если нет, то при какой температуре это станет возможно?
(см. табл.).
9. Рассчитать температуру, при которой две формы CaCO3 – кальцит и аргонит
– находятся в равновесии при давлении 1 атм. Необходимые
термодинамические величины взять из таблицы.
10. Энтальпия реакции гашения извести равна –66,9 кДж/моль. Сколько
теплоты выделится при гашении 1 кг 85%-ной извести?
11. Энтальпия сгорания углеводов в организме человека составляет – 17,55
кДж/г, белков – 16,72 кДж/г, жиров – 39,29 кДж/г. Среднесуточная
потребность в белках, жирах и углеводах для студентов – мужчин
составляет соответственно 113 г, 106 г, 451 г, для студентов – женщин 96 г,
90 г, 383 г. Какова среднесуточная потребность студентов в энергии?
12. Используя значение энтальпий сгорания белков, жиров и углеводов (задача
11) рассчитать энергетическую ценность перловой каши (67 г крупы).
В 100 г крупы содержится 9,3 г белков, 1,1 г жиров и 73,7 г углеводов.
13. При растворении 2,67 г SrCl2·6Н2О (Р = const) в воде поглощается 309 Дж
теплоты, а при растворении 31,8 г SrCl2 выделяется 9,52 кДж теплоты.
Вычислите ∆Н образования кристаллогидрата.
14. В калориметре смешали 100 мл 1н. HCl и 50 мл 2 н. NaOH, температура
поднялась на 8,9 градуса. Вычислить ∆Н нейтрализации, принимая
удельную теплоемкость раствора равной 4,18 Дж/(г·К).
ЗАНЯТИЕ8.
ТЕМА: Элементы кинетики биохимических и химических реакций.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1. Семинар
1.1. Предмет и основные понятия химической кинетики
1.2. Скорость реакции; средняя скорость и истинная скорость
1.3. Классификация реакций: гомогенные, гетерогенные, простые и
сложные (параллельные, последовательные, сопряженные, цепные)
1.4. Молекулярность реакции. Порядок реакции
1.5. Зависимость скорости реакции от концентрации. Кинетические
уравнения реакций нулевого, первого и второго порядков. Константа скорости
реакции. Период полупревращения. Экспериментальные методы определения
скорости, константы скорости и порядка реакции
1.6. Зависимость скорости реакции от температуры. Температурный
коэффициент скорости реакции. Уравнение Аррениуса. Энергия активации.
Энергетический профиль реакции.
Теории активных соударений и переходного состояния
1.7. Гомогенный и гетерогенный катализ. Энергетический
профиль
каталитической реакции. Ферментативный катализ. Уравнение Михаэлиса —
Ментен
1.8. Особенности кинетики гетерогенных химических реакций
2. Лабораторная работа
2.1. Определение скорости и порядка реакции разложения тиосульфата
натрия
2.2. Определение порядка реакции окисления йодид-ионов ионами
трехвалентного железа
Литература:
1. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов:
учебник для мед. спец. вузов / Ю.А. Ершов [и др.]. – М.: Высш. шк., 2000. — С.
391–422.
2. Ленский, А.С. Введение в бионеорганическую и биофизическую химию /
А.С. Ленский. — М.: Высш. шк., 1989. — С. 55–79.
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
Образование хлористого нитрозила подчиняется кинетическому уравнению
третьего порядка:
2 NO + Cl2
2 NOCl.
Оценить, как изменится скорость реакции:
а) при уменьшении концентрации оксида азота (II) в 2 раза;
б) при увеличении концентрации хлора в 2 раза.
2. Раствор лекарственного вещества содержит 1500 активных единиц в 1 мл.
Через 20 дней концентрация активных единиц снижается до 120 единиц в
мл. Рассчитать константу скорости и период полупревращения, если
реакция протекает по первому порядку.
3. Температурный коэффициент скорости разложения йодоводорода равен 2.
Вычислить константу скорости этой реакции при 684 К, если при 629 К
константа скорости равна 8,9⋅⋅10−5 л/(моль⋅⋅c).
1.
Как изменится скорость окисления глюкозы в организме при снижении
температуры с 37° до 35,5°С, если температурный коэффициент скорости
реакции равен 4?
5. Вычислить энергию активации реакции разложения диоксида азота:
2 NO2 2 NO + O2 ,
если константы скорости этой реакции при 600 К и 640 К соответственно
равны 83,9 и 407,0 л⋅⋅моль1⋅.с−1.
6. Константа скорости распада пенициллина при 37°С равна 0,0216 час−1, а при
43°С – 0,040 час−1. Определить температурный коэффициент скорости и
энергию активации реакции.
7. Фермент может в миллион раз повысить скорость биохимической реакции
в человеческом организме (37°С). Чему должно быть равно изменение
энергии активации данной реакции (∆Еакт = Еакт – Ек акт), чтобы стал
возможным такой эффект?
8. Период полураспада радиоактивного изотопа 137 Cs равен 29,7 лет. Через
сколько лет количество этого изотопа, попавшего в атмосферу в результате
аварии на АЭС, уменьшится на 99%?
9.
Изотоп 131I, применяющийся для лечения некоторых опухолей, имеет
период полураспада 8,1 суток. Через какое время содержание
радиоактивного йода в организме пациента уменьшится в 5 раз?
10. Гидролиз некоторого синтетического гормона (фармпрепарата) является
реакцией первого порядка с константой скорости 0,25 лет-−1 (37°С). Как
изменится концентрация этого гормона через 2 месяца?
4.
ЗАНЯТИЕ 9.
ТЕМА: Термодинамические и кинетические условия химического равновесия.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1. Семинар
1.1. Обратимые и необратимые химические реакции. Динамическое
равновесие
1.2. Константа равновесия. Зависимость константы равновесия от природы
реагирующих веществ и температуры. Константа равновесия для гомогенных и
гетерогенных реакций
1.3. Термодинамические условия химического равновесия. Взаимосвязь
константы равновесия и энергии Гиббса. Уравнение изотермы и изобары
химической реакции
1.4. Прогнозирование смещения химического равновесия при изменении
параметров. Принцип Ле — Шателье — Брауна
1.5. Гомогенные и гетерогенные равновесия в живом организме
2. Лабораторная работа
2.1. Влияние концентрации на смещение равновесия
2.2. Влияние температуры на смещение равновесия
Литература
1. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов:
учебник для мед. спец. вузов / Ю.А. Ершов [и др.]. — М.: Высш.шк., 2000. — С.
32–42.
2. Ленский, А.С. Введение бионеорганическую и биофизическую
химию / А.С. Ленский. – М.: Высш. шк., 1989.— С. 33–40.
3.Конспект лекций.
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1. Написать выражения констант равновесия для следующих реакций:
1) СО(г.)+Cl2(г.)
COCl2(г.)
2) 2NO(г.)+O2(г.)
2NO2(г.)
3) CO(г.)+H2O(г.)
CO2(г.) + H2(г.)
NH4+(p-р)+OH−(p-р)
4) NH3(p-р) +H2O(ж.)
CH3COO−(p-p)+H+(p-p)
5) CH3COOH(p-p)
6) H2O(ж.)
7) [HgI4]2-(р-р)
H+(p-p)+ OH− (p-р)
Hg2+(p-p)+4I− (p-p)
8) MgCO3(кр.)+4H2O(г.)
9) 3Fe(кр.)+ 4H2O(г.)
MgO(кр.)+CO2(г.)
Fe3O4(кр.)+4H2(г.)
В чем различие записи выражения констант равновесия для гомогенных и
гетерогенных реакций?
2. Какое значение имеет константа равновесия, если ∆G0 = 0?
3. Какое значение имеет ∆G0, если константа равновесия равна 1?
4. Скорость какой из двух взаимнопротивоположных реакций увеличивается
при нагревании равновесной системы?
5. Влияет ли катализатор на положение равновесия и почему? Зависит ли
значение константы равновесия от катализатора?
6. При состоянии равновесия в системе
N2(г.) + 3H2(г.)
2NH3(г.); ∆H = −92,4кДж
Равновесные концентрации участвующих веществ равны: [N2]р = 3 моль/л,
[H 2]р = 9 моль/л, [NН3]р = 4 моль/л. Определить:
а) исходные концентрации водорода и азота;
б) в каком направлении сместится равновесие с ростом температуры?
7. При некоторой температуре равновесие в системе:
2NО 2(г.)
2NО (г.) + О2(г.)
установилось при следующих концентрациях:
[NО2]р = 0,06 моль/л, [NО]р = 0,24 моль/л, [О2]р = 0,12 моль/л.
Определить константу равновесия реакции и исходную концентрацию
оксида азота (IV).
8. В каком направлении сместится равновесие следующих обратимых реакций:
а) 2СО(г.) + О2 (г.)
2СО2(г.); ∆H = −566 кДж;
б) С(граф.) +Н2О(г.)
СО(г.)+ Н2; ∆H = 129,9 кДж.
а) при понижении температуры;
б) при повышении давления?
9. Константа равновесия для реакции
СО(г.) + Н2О(г.)
СО2(г.) + Н2(г.)
0
при 850 С равна 1. Рассчитать, при каких концентрациях всех четырех
веществ установится равновесие, если начальные концентрации оксида
углерода (IV) и водорода равны соответственно 0,2 моль/л и 0,8 моль/л.
10. Определите значение ∆G0298 и константу химического равновесия К при
250С для системы:
СО2(г.) + Н2О(г.)
Н2 (г.) + СО2(г.)
11. Константа равновесия для реакции
HAД+ + Н2
HAДН + H+
при 298 К равна 6,69·10-4, а при 310 К равна 6,32·10-4.
Вычислить константу равновесия при 313 К (зависимостью ∆Н0 от
температуры пренебречь).
12. Температурный коэффициент скорости прямой реакции равен 2, а обратной
равен 3 (в интервале температур 298 – 308 К). В какую сторону сместится
равновесие, если повысить температуру? Определить Еакт. прямой и
обратной реакции и энтальпию прямой реакц
ЗАНЯТИЕ 10.
ТЕМА: Итоговое занятие по теме «Химическая термодинамика и кинетика.
Химическое равновесие».
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ: КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 2
ЗАНЯТИЕ 11.
ТЕМА: Коллигативные свойства растворов неэлектролитов и электролитов.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ
1. Семинар
1.1. Роль воды и растворов в жизнедеятельности. Физико-химические
свойства воды. Диаграмма состояния воды
1.2. Зависимость растворимости веществ в воде от соотношения
гидрофильных и гидрофобных свойств, влияние внешних условий на
растворимость. Термодинамика растворения. Понятие об идеальном растворе
1.3. Растворимость газов в жидкости. Законы Генри, Дальтона, Сеченова,
их медико-биологическое значение
1.4. Диффузия в растворах, роль диффузии в процессах жизнедеятельности
1.5. Осмос. Осмотическое давление. Закон Вант.Гоффа. Измерение
осмотического давления. Осмометрия
1.6. Роль осмоса и осмотического давления в биологических системах.
Осмотический гомеостаз. Изотонические, гипотонические и гипертонические
растворы
1.7. Закон Рауля, следствие из него. Эбулиометрия и криометрия
1.8. Отклонения свойств разбавленных растворов электролитов от законов
Рауля и Вант-Гоффа. Изотонический коэффициент
2. Лабораторная работа
Определение молярной массы неэлектролита по методу Раста (на примерах
органических соединений)
Литература
1. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов:
учебник для мед. спец. вузов / Ю.А. Ершов [и др.]. – М.: Высш. шк., 2000. — С.
42–79.
2. Ленский, А.С. Введение в бионеорганическую и биофизическую химию /
А.С. Ленский. — М.: Высш. шк. 1989. — С. 93–125.
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1.
2.
Давление водяного пара при 18оС равно 15,5 мм
той же температуре давление пара, если в 2 кг
сахара (С12Н22О11)?
При 20оС давление водяного пара равно 17,5 мм
мочевины СО(NH2)2 нужно растворить в 90г
давление на 1%?
рт. ст. Какое будет при
воды растворить 34,2 г
рт.ст.. Сколько граммов
воды, чтобы понизить
Раствор, содержащий 0,75г мочевины СО(NH2)2 в 50 г воды, замерзает при
–0,465оС. Определить молярную массу мочевины. Екр.= 1,86.
4. Чему равно осмотическое давление раствора при 20оС, в 100 мл которого
содержится 6,33 г красящего вещества крови – гематина (C34H33N4O5Fe)?
Молярная масса гематина 633 г/моль.
5. Осмотическое давление крови при 37оС равно 7,7 атм. Будет ли
изотоничен крови 2% раствор никотинамида C5H4NCONH2 (витамин PP)?
(∆ = 1,03 г/мл).
6. Определить, при какой температуре кипит раствор, содержащий 20,48 г
нафталина (C10H8) и 400г бензола, если температура кипения чистого
бензола 80,1оС. Еэб.(С6Н6) = 2,64.
7. Определить массовую долю глюкозы в растворе изотоничном плазме крови
при 37оС ? (∆ р-ра = 1 г/мл).
8. Что произойдет с эритроцитами крови, если их поместить в 3 М раствор
глюкозы? Росм.крови = 7,7 атм. при 37оС.
9. Осмотическое давление раствора, содержащего 0,2 г белка в 10 мл, при 25оС
равно 10-3 атм. Определить молярную массу белка.
10. Температура замерзания сыворотки крови равна –0,56оС. Рассчитайте
моляльную концентрацию солей в крови, условно считая все соли
бинарными и полностью распадающимися на ионы по схеме: КА
К+
+ А−. Наличие в сыворотке неэлектролитов во внимание не принимать. Е
кр.воды = 1,86.
11. Рассчитайте осмотическое давление физиологического раствора (0,86 %
раствора хлорида натрия) при 37оС. Степень диссоциации хлорида натрия
принять за 1, ∆ = 1 г/см3.
12. Каково будет понижение давления пара раствора содержащего 4 г NaOH в
180 г воды, если кажущаяся степень диссоциации гидроксида натрия в
этом растворе 80 % при 100оС?
13.
В каком из растворов хлорида натрия: 2 %; 0,86 %; 0,2 %
жизнедеятельность эритроцитов не будет нарушена и почему? Росм. крови =
7,7 атм,
t = 37оС. Плотность растворов и степень диссоциации и
NaCl считать равными единице.
14. Раствор хлорида натрия содержит 5,85 г соли в 50 г воды и замерзает при
–5,21оС. Определить степень диссоциации раствора хлорида натрия.
Екр.воды = 1,86.
3.
ЗАНЯТИЕ 12.
ТЕМА: Ионные равновесия в растворах электролитов.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ
1. Семинар
1.1. Протолитическая теория кислот и оснований
1.2. Теория кислот и оснований Льюиса (электронодонорные и
электроноакцепторные соединения)
1.3. Водные растворы кислот и оснований. Диэлектрическая проницаемость
среды (воды)
1.4. Степень электролитической диссоциации. Факторы, влияющие на
степень электролитической диссоциации
1.5. Константа электролитической диссоциации
1.6. Закон разведения Оствальда
1.7. Основные положения теории растворов сильных электролитов Дебая —
Хюккеля. Активность и коэффициент активности ионов. Ионная сила раствора.
Кажущаяся степень
диссоциации
1.8. Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный
показатель (рН) как количественная мера активной кислотности и щелочности
1.9. Кислотно-основное равновесие. Определение активной концентрации
ионов водорода. Водородный показатель. Интервал значений рН для
биологических жидкостей
1.10. Гидролиз солей. Механизмы гидролиза (катионный, анионный).
Степень гидролиза. Ступенчатый гидролиз. Константа гидролиза. Смещение
равновесия гидролиза.
Медико.биологическое значение гидролиза
1.11. Гетерогенные реакции в растворах электролитов. Константа
(произведение) растворимости (Ks). Условия образования и растворения
осадков
2. Лабораторная работа
2.1. Влияние одноименного иона на степень диссоциации слабых
электролитов
2.2. Определение pН раствора при помощи универсального индикатора,
иономера
2.3. Смещение ионного равновесия
2.4. Гидролиз солей
Литература
1. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов:
учебник для мед. спец вузов / Ю.А. Ершов [и др.]. — М.: Высш. шк., 2000. —
С.79–108, 119–131.
2. Практикум по общей химии. Биофизическая химия. Химия биогенных
элементов: учеб. пособие для студентов мед. спец. вузов / Ю.А. Ершов [и др.].
— М.: Высшая школа, 2000. С. 93–103, 107–112.
3. Линева, А.Н. Растворы: учеб..метод. пособие / А.Н. Линева, Е.В.
Красильникова, В.Н. Латяева. — Н. Новгород: Изд.во НГМА, 2001. — С. 11–
30.
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
Сколько ионов и молекул содержит 1 мл 0,001 М раствора уксусной
кислоты, если степень диссоциации такого раствора ее равна 13,2%?
Чему равен рН этого раствора?
Рассчитать ионную силу децимоляльных растворов:
а) CH3COONa, б) Na2SO4, в) MgSO4, г) К3РО4.
Рассчитать активность ионов Mg2+ в водном растворе, содержащем
0,001 моль Na2SO4 и 0,005 моль MgCl2 при 250С.
Вычислить рН раствора, содержащего 0,56 г КОН в 1 л раствора.
Как изменится рН дистиллированной воды, если в 1 л ее растворить
0,001 моль КОН?
Смешали равные объёмы 0,01 М Н2SO4 и 0,03 М КОН. Вычислить рН
образовавшегося раствора.
Для корреляции кислотно-щелочного равновесия при алкалозе используют
5% раствор аскорбиновой кислоты (Ка = 7,9⋅10−5; М (С6Н8О6) = 176 г/моль;
ρ = 1 г/см3). Определить рН данного раствора.
Вычислить рН 0,2 М раствора СН3СООК. Ка (СН3СООН) = 1,76⋅10−5.
Вычислить рН раствора, полученного добавлением к 2 л Н2О 1,2 мл 40%
NaOH (ρ = 1,28 г/см3).
Используя справочные данные, определить водный раствор какой соли
(при равных концентрациях) будет иметь больше значение рН:
а) KCl
б) KClO
в) CH3COOK?
Ответ обосновать.
Каково будет конечное значение рН раствора, полученного при
смешивании 500 мл 0,1 н. гидроксида аммония и 100 мл 0,5 н. HCl?
Вычислить растворимость BaS04, зная, что П Р ( BaS04) = 1,1⋅10−10.
Зная, что ПР (КНС4Н4О6) = 4⋅10−4, определить, выпадет ли осадок
КНС4Н4О6 при смешении равных объемов 0,03 М раствора КС1 и 0,2 М
раствора NaHC4H4O6?
Во сколько раз растворимость BaSO4 в 0,01 М растворе Na2SO4 меньше,
чем в чистой воде?
Концентрация хлорид ионов в межклеточной жидкости равна 114 ммоль/л.
Образуется ли осадок, если к 20 мл этой жидкости добавить 2 капли 0,01 М
раствора AgNO3? (Принять объём капли – 0,05 мл.)
ЗАНЯТИЕ 13.
ТЕМА: Кислотно-основные буферные растворы и их свойства. Буферные
системы организма.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ
1. Семинар
1.1. Кислотно-основные буферные растворы (определение)
1.2. Значение буферных растворов в химии, биологии, медицине
1.3. Состав буферных растворов. Примеры. Кислотные, основные,
амфотерные буферные растворы
1.4. Уравнение Гендерсона — Гассельбаха
1.5. Приготовление буферных растворов. Буферные кривые
1.6. Механизмы действия буферных растворов при добавлении кислоты и
основания
1.7. Буферные системы крови. Буферное действие — основной механизм
протолитического гомеостаза организма
1.8. Буферная емкость: зависимость от различных факторов, методы
определения
2. Лабораторная работа
2.1. Выявление буферного действия растворов
2.2. Приготовление буферных растворов и изучение механизма их действия
2.3. Определение буферной емкости системы
Литература
1. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов:
учебник для мед. спец. вузов / Ю.А. Ершов [и др.]. – М.: Высш. шк., 2000. —
С.108–119.
2.Ленский,А.С.Введениевбионеорганическуюибиофизическую химию. /
А.С. Ленский. — М.: Высш. шк., 1989. — С. 151–160.
3. Практикум по общей химии. Биофизическая химия. Химия биогенных
элементов: учеб.пособие для мед.спец.вузов/А.В.Бабков [и др.]. — М.: Высш.
шк., 2001. — С. 103–107.
4. Линева, А.Н. Растворы: учеб..метод. пособие. / А.Н. Линева, Е.В.
Красильникова, В.Н. Латяева. — Н. Новгород: Изд.во НГМА, 2001. — С. 31–44.
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1. Вычислить рН буферных растворов, приготовленных сливанием равных
объемов следующих растворов:
а) 0,2 М NaH2PO4 и 0,2 M Na2HPO4;
б) 0,2 M NaH2PO4 и 0,02 М Na2HPO4;
в) 0,02 М NaH2PO4 и 0,2 М Na2HPO4.
2. Вычислить pH буферных растворов, полученных сливанием равных объемов
растворов:
а) 0,2 М NH4OH и 0,2 М NH4Cl;
б) 0,1 М NH4OH и 0,01 М NH4Cl;
в) 0,1 М NH4OH и 0,1 М NH4Cl.
3. На сколько единиц изменится значение pH формиатной буферной системы
(HCOOH, HCOONa): а) при увеличении концентрации соли в 10 раз; б) при
уменьшении концентрации кислоты в 10 раз?
4. Константы диссоциации гемоглобина и оксигемоглобина равны
соответственно: 6,3·10-9 и 1,1·10-7. Установить, какая из систем
(гемоглобиновая или оксигемоглобиновая) будет более эффективной для
поддержания в норме pH крови (~ 7,40)?
5. Как изменится значение рН фосфатного буферного раствора, который
приготовили из 100 мл 0,1 М раствора дигидрофосфата и 300 мл 0,1 М
раствора гидрофосфата натрия, при добавлении 2 мл 1 М раствора NaOH?
6. Для приготовления трех буферных растворов использовали 1,0 н. растворы
гидрофосфата и дигидрофосфата натрия, смешав их в соотношениях: а) 8:2;
б)5:5; в)3:7. У какого раствора будет: а) максимальная буферная емкость; б)
наибольшее значение pH?
7. К 100 мл крови для изменения pH на единицу надо добавить 1,8 мл
0,2 М раствора HCl. Какова буферная емкость крови по кислоте?
8. Сколько щелочи нужно добавить к 1 мл эритроцитов крови, чтобы изменить
их pH от 7,36 до 7,50, если буферная емкость гемоглобинового буфера 0,034
моль/л?
9. Для определения буферной емкости системы проведено титрование 0,1 н.
раствором щелочи. Изменится ли результат титрования, если использовать
0,05 н. раствор щелочи; изменится ли при этом буферная емкость системы?
ЗАНЯТИЕ 14.
ТЕМА: Химия дисперсных систем. Поверхностные явления. Коллоидные
растворы.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ
1. Семинар
1.1. Гетерогенные системы, их классификация
1.2. Поверхностная энергия. Поверхностное натяжение. Поверхностные
явления на границе раздела жидкость — газ, жидкость — жидкость, твердое
тело — газ, твердое тело — жидкость
1.3. Адсорбция. Адсорбент и адсорбтив (адсорбат). Природа
адсорбционных сил. Избирательная адсорбция
1.4. Поверхностно-неактивные и поверхностно-активные вещества
1.5. Медико-биологическое значение адсорбционных процессов
1.6. Хроматография. Сущность и основные понятия хроматографии.
Классификация хроматографических методов. Хроматография в биологии и
медицине
1.7. Коллоидные растворы. Методы получения лиофобных коллоидных
растворов. Строение коллоидных мицелл. Свойства золей. Устойчивость и
коагуляция золей. Значение коллоидных растворов в биологии и медицине
2. Лабораторная работа
2.1. Определение поверхностного натяжения на границе раздела жидкость
— газ
2.2. Определение ионов Pb2+ и Hg2+ в смеси методом колоночной
хроматографии (демонстрация)
2.3. Приготовление коллоидных растворов
2.4. Очистка коллоидных растворов методом диализа
2.5. Определение заряда частиц окрашенных золей
Основная литература
1. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов:
учебник для мед. спец. вузов / Ю.А. Ершов [и др.]. – М.: Высш. шк., 2000. — С.
491–526.
2. Линева, А.Н. Растворы: учеб..метод. пособие / А.Н. Линева, Е.В.
Красильникова, В.Н. Латяева. – Н. Новгород: Изд.во НГМА, 1991. — С. 43–55.
Дополнительная литература
1. Фролов, Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и
дисперсные системы / Ю.Г. Фролов. — М.: Химия, 1989. — С. 211–219.
2. Захарченко, В.Н. Коллоидная химия / В.Н. Захарченко. — М.: Высш. шк.,
1989. — 238 с.
3. Евстратова, К.И. Физическая и коллоидная химия / К.И. Евстратова, Н.А.
Курина, Е.Е. Малахов. — М.: Высш. шк., 1990. — 487 с.
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Классификация дисперсных систем. По какому признаку классифицируются
поверхности раздела фаз? Привести примеры.
2. Что называется поверхностным натяжением? Назовите наиболее
используемые в практике методы поверхностного натяжения.
3. Какое поверхностное натяжение имеют водные растворы NaCl, Na2SO4,
этилового спирта, стирального порошка «Лотос» по сравнению с водой? К
какому типу веществ они относятся (ПАВ, ПИВ или ПНВ)?
4. Приготовлены 5% водный раствор пропилового спирта и 5% раствор NaCl.
Какой из растворов будет иметь меньшее поверхностное натяжение?
Почему?
5. Во сколько раз (примерно) поверхностная активность раствора масляной
кислоты больше поверхностной активности раствора уксусной кислоты той
же концентрации?
6. Приведите примеры использования поверхностно – активных веществ в
медицине.
7. Какой физико–химический процесс называется адсорбцией? Почему
адсорбция является процессом самопроизвольным?
8. Назовите факторы, определяющие величину адсорбции на твердой
поверхности раздела.
9. Каково влияние природы сорбента и сорбтива на процесс адсорбции:
а) водного раствора метиленовой сини C16H18N3+Cl-,
б) водного раствора FeCl3?
Рассмотреть на примере адсорбции на активированном угле и Al2O3.
Сделать вывод о влиянии природы растворителя на процесс адсорбции.
10. Активная площадь поверхности активированного угля достигает 1000 м2
на 1 г угля. Рассчитайте массу фосгена, которая должна поглотиться 0,10 м2
площади поверхности угля, если 1 г угля адсорбирует 0,440 л фосгена (н.у.).
11. Как классифицируются хроматографические методы по доминирующему
механизму разделения?
12. Как классифицируются хроматографические методы по технике
выполнения эксперимента?
13. Золь Ca3(PO4)2 получен реакцией обмена между CaCl2 и Na3PO4. Какой
электролит явился стабилизатором данного золя, если его гранулы при
электрофорезе движутся к аноду? Написать схему строения мицеллы
данного золя.
14. Дайте определение понятиям «кинетическая и агрегативная устойчивость
золей».
15. Что такое медленная и быстрая коагуляция?
16. Коагуляция 20 мл золя гидроксида железа (III) наступила при добавлении к
нему 4 мл 0,0025 н. раствора Na2SO4. Вычислить порог коагуляции этого
электролита.
17. Пороги коагуляции берлинской лазури электролитами NaCl и CaCl2
одинаковы. Какой вывод можно сделать о знаке заряда коллоидных частиц
золя? Составьте схему мицеллы.
ЗАНЯТИЕ 15.
ТЕМА: Итоговое занятие по теме «Растворы»
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ: КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 3
ЗАНЯТИЕ 16.
ТЕМА: Комплексные соединения.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1. Семинар
1.1. Современный смысл понятия «комплексные соединения»
1.2. Структура комплексных соединений: центральный
Атом-комплексообразователь;
моно.
и
полидентатные
лиганды;
координационное число центрального атома; внутренняя и внешняя сфера
комплексного соединения
1.3. Классификация комплексных соединений
1.4. Номенклатура комплексных соединений
1.5. Природа химической связи в комплексных соединениях
1.6. Способность атомов и ионов различных химических элементов к
комплексообразованию. Понятие о жестких и мягких центральных и донорных
атомах
1.7. Диссоциация комплексных соединений в растворах. Константы
нестойкости и устойчивости комплексных соединений
1.8. Химические свойства. Реакции обмена и окислительновосстановительные реакции с сохранением и с разрушением комплексных
ионов
1.9. Внутрикомплексные соединения (хелаты). Комплексоны, их
применение в медицине. Комплексонометрия
1.10. Биологическая роль комплексных соединений. Понятие о
металлоферментах и химические основы их применения в медицине
2. Лабораторная работа
2.1. Комплексонометрическое титрование. Определение жесткости воды
2.2. Определение концентрации катионов Fe3+
Литература
1. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов:
учебник для мед. спец. Вузов /Ю.А.Ершов [и др.]. —М.:Высш. шк., 2000. — С.
191–203.
2.Ленский,А.С.Введение в бионеорганическую и биофизическую химию /
А.С. Ленский. —М.: Высш. шк., 1989. — С. 219–227.
3. Практикум по общей химии. Биофизическая химия. Химия биогенных
элементов: учеб. Пособие для мед. спец. вузов/ А.В.Бабков [и др.]. — М.:
Высш. шк., 2001. — С. 113–122.
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Какое место в ПСЭ занимают элементы со свойствами типичных комплексообразователей?
Как зависит координационное число от электронной структуры и радиуса
атома или иона – комплексообразователя?
Определить заряды комплексных ионов, координационные числа и степени
окисления комплексообразователей в соединениях: K4[Fe(CN)6];
K[Fe(SO4)2], [Cu(NH3)4]Cl2, H2[SnCl6], [Co(H2O)6]Cl2, [Pt(NH3)5Cl]Cl3.
3−
2−
−
Чем объяснить, что ионы [AIF6] , [SiF6] , [BF4] устойчивее, чем соответствующие хлоридные комплексы?
Как с позиции метода ВС объяснить характер связей и координационное
число в соединениях [Zn(NH3)4]SO4; [Ag(NH3)2]Cl; K4[Fe(CN)6]; [Fe(CO)5]?
Чем объяснить различное пространственное строение комплексных ионов:
Ион-комплексообразователь
+
Ag
2+
Zn
3+
Cr
Соединение
+
[Ag(NH3)2]
2−
[Zn(CN)4]
3−
[Cr(OH)6]
Форма
Линейная
Тетраэдрическая
Октаэдрическая
Назвать
следующие
комплексные
соединения: [Cu(NH3)4](OH)2;
K[Al(OH)4(H2O)2]; [Fe(H2O)6]Cl3; [Cr(H2O)4Cl2]Cl; [Pt(NH3)4][PtCl4];
[Co(NH3)6]SO4; [Pt(NH3)2Cl2].
8. Написать формулы следующих комплексных соединений: а)
дицианоаргентат калия; б) гексанитрокобальтат (III) калия; в) бромид
гексамминкобальта (III); г) нитрат карбонатотетрамминхрома (III); д)
тетрароданодиамминохромат (III) бария; гексацианоферрат (II) калия.
9. Написать уравнения первичной и вторичной диссоциации следующих
комплексных
соединений:
K3[Fe(CN)6];
[Cu(NH3)4]SO4;
K[BiI4];
Cu2[Fe(CN)6]; [Cr(H2O)6]Cl3.
10. Написать выражения констант нестойкости для следующих комплексных
3−
2+
+
4−
2+
ионов: [Co(NO2)6] ; [PtCl2(NH3)4] ; [Ag(NH3)2] ; [Fe(CN)6] ; [Ni(NH3)4] ;
3+
[Cr(H2O)6] .
7.
11. При взаимодействии раствора [Zn(NH3)4]SO4 с раствором KCN образуется
комплексная соль K2[Zn(CN)4]. Написать уравнение реакции в
молекулярной и ионной формах и объяснить причину ее протекания.
12. Вычислить концентрацию ионов серебра в 0,1 М растворе хлорида ди+
амминсеребра (I). Как изменится концентрация [Ag ], если к одному литру
раствора соли добавить один литр 0,5 М раствора NН3?
2+
13. Вычислить концентрацию ионов Ni в 0,1 М растворе K2[Ni(CN)4].
2−
−22
Kнест.([Ni(CN)4] ) = 1·10 .
2−
14. Произойдет ли разрушение комплекса [HgCl4] ,если к 1 л 0,1 М раствора
2−
−17
−52
K2[HgCl4] добавить 0,078 г Na2S? Kнест( [HgCl4] ) = 6·10 , ПРHgS = 1,6·10 .
15. Какие комплексные соединения называются кластерами, хелатами?
Привести примеры.
16. Написать уравнения реакций в молекулярной и ионной форме:
1) K[Ag(CN)2] + K2S → … ,
2) K[Ag(NO2)2] + KBr → … ,
3) [Cd(NH3)4]Cl2 + NaOH → … ,
зная константы нестойкости комплексных ионов (см. табл. на с.196) и
−50
−13
произведение растворимости: ПРAg2S = 6·10 , ПРAgBr = 6·10 , ПРCo(OH)2 =
−14
2·10 .
17. Через водный раствор K4[Fe(CN)6] пропустили Cl2. Написать уравнение
реакции.
18. К водному раствору:
1) K2[SnCl6] добавили железо;
2) [Ag(NH3)2]Cl добавили металлический цинк/
Написать уравнения химических реакций.
19. Изменится ли окраска раствора KMnO4, если добавить к нему
а) K4[Fe(CN)6];
б) K3[Fe(CN)6]?
Написать уравнение реакции.
20. На титрование 50 мл воды с эриохромом черным Т израсходовано 4,6 мл
0,05 н. раствора комплексона III. Рассчитать общую жесткость воды.
21. В 100 мл воды растворили 0,5614 г смеси веществ, содержащей
железо (III). На титрование 25 мл раствора израсходовано в среднем
3,48 мл 0,0506 н. раствора трилона Б. Определить содержание (в %) железа
(III) в смеси.
ЗАНЯТИЕ 17.
ТЕМА: Электрохимия. Электрохимические процессы в живых организмах.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1. Семинар
1.1. Предмет и задачи электрохимии. Жидкости и ткани организма как
проводники электричества II рода
1.2. Электрическая проводимость растворов электролитов. Удельная и
молярная электропроводимость. Предельная молярная электропроводимость.
Подвижности анионов и катионов. Закон Кольрауша
1.3.Кондуктометрическое титрование.
Кондуктометрическоеопределениестепенииконстантыдиссоциациислабыхэлект
ролитов. Применение кондуктометрии в медицине и биологии
1.4. Двойной электрический слой. Электродные и окислительновосстановительные (редокс-) потенциалы
1.5. Уравнение Нернста. Стандартный электродный потенциал.
Гальванические
элементы
(изометаллические,
гетерометаллические,
концентрационные)
1.6. Уравнение Петерса. Редокс.потенциалы для окислительно.восстановительных систем I и II рода
1.7. Связь электродвижущей силы (ЭДС) с энергией Гиббса и константами
равновесия реакций, протекающих в
гальваническом элементе. Выбор
направления протекания окислительно-восстановительных процессов
1.8. Типы электродов. Электроды сравнения и измерительные электроды.
Хлорсеребряный и каломельные электроды; электроды на основе твердых и
жидких мембран
1.9. Потенциометрические методы анализа: прямая потенциометрия
(ионометрия), потенциометрическое титрование. Потенциометрические методы
в клиническом анализе
2. Лабораторная работа
2.1. Потенциометрическое определение рН биологических жидкостей
2.2. Потенциометрическое титрование кислоты щелочью
Литература
1. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов:
учебник для мед. спец. вузов / Ю.А. Ершов [и др.]. – М.: Высш. шк., 2000. — С.
450–488.
2. Ленский, А.С. Введение в бионеорганическую и биофизическую химию
/ А.С. Ленский. – М.: Химия, 1989. — С. 234–241.
3. Глинка, Н.А. Общая химия / Н.А. Глинка. — Л.: Химия, 1983.
— С. 263–285, 536–543.
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
Что называется электропроводимостью, как она определяется и в каких
единицах выражается?
2. Как измеряется сопротивление растворов электролитов? Нарисуйте схему
установки Кольрауша.
3. Что называется удельной и молярной электропроводимостью? Как они
взаимосвязаны? Как эти величины изменяются с разбавлением растворов?
4. Что называется предельной молярной электропроводимостью? Как
предельная молярная электропроводимость связана с электрической
подвижностью ионов? Приведите примеры наиболее подвижных анионов и
катионов.
5. Построить кривые кондуктометрического титрования:
а) сильной кислоты сильным основанием;
б) слабой кислоты сильным основанием;
в) слабого основания сильной кислотой;
г) слабого основания слабой кислотой.
6. Сопротивление
0,02
М
раствора
КCl,
помещенного
в
кондуктометрическую ячейку, составило 2000 Ом (25°С). Затем ячейка
была заполнена 0,01 М раствором аммиака. Измеренное сопротивление
составило 5760 Ом. Найти: а) постоянную кондуктометрической ячейки
(l/s), б) удельную электропроводность NH3⋅H2O. (æ KCl, 0.02 М, 25°С = 0,002765
Ом-1⋅см-1).
7. Сопротивление сыворотки крови, измеренное при 25° С в ячейке
с l/s = 0,99 см-1 равно 1000 Ом. Вычислить удельную электропроводимость
сыворотки.
8. Вычислите степень электролитической диссоциации воды и константу её
ионизации (25°С). Удельная электрическая проводимость воды при этой
температуре равна 4,4⋅10-6 Ом-1⋅см-1.
9. Как экспериментально определяют величину электродного потенциала?
Запишите уравнение Нернста для расчета электродного потенциала Fe в 0,1
М растворе FeSO4 при 20°С. Составьте гальваническую цепь для
определения электродного потенциала Fe, опущенного в раствор соли Fe2+.
10. Запишите уравнение Петерса для расчета редокс-потенциалов систем:
MnO4− + 8H+ + 5 ē
Mn2+ + 4 H2O;
Fe3+ + 1 ē
Fe2+.
1.
11. Как изменится потенциал редокс системы Fe3+/Fe2+ при введении в неё CN−
анионов (см. таблицы редокс-потенциалов)?
12. Какие из перечисленных ионов можно окислить бромной водой: Fe2+, Sn2+,
Co2+, Cu+ (см. таблицы редокс-потенциалов)?
13. Может ли хлор в стандартных условиях окислить аммиак до азота,
сероводород до серы, Mn2+ до MnO4− (см. таблицы редокс-потенциалов)?
14. Рассчитайте константу равновесия при 298 К между восстановленной и
окисленной формой цитохрома С (см. таблицы редокс-потенциалов).
15. Концентрация лактата- и пируват-ионов равны между собой, рН = 7. Как
измениться потенциал при окислении 1/10 части лактат-ионов до пируватионов?
16. Редокс потенциал системы НАДФ+/НАДФН равен –0,3 В при 298 К и
рН = 7. Как он изменится при окислении ½ части НАДФН?
17. Гальванический элемент составлен из каломельного (СKCl = 1 моль/л) и
водородного электродов, погруженных в кровь (рН = 7,3). Запишите схему
гальванического элемента. Вычислите ЭДС этого элемента при 37°С.
ϕ Hg Cl / Hg , 2Cl - = 0,278 В.
2
2
18. Рассчитать отношение концентраций ионов Fe3+ и Fe2+, если потенциал
платинового электрода, опущенного в раствор , содержащий смесь солей
этих ионов, равен 0,783 В при 298 К. Запишите схему гальванического
элемента.
19. Цитохром (сложная молекула, которую обозначают как CyFe2+), реагируя с
вдыхаемым воздухом, поставляет организму энергию, необходимую для
синтеза аденозинтрифосфата (АТФ). АТФ используется организмом как
источник энергии для осуществления других реакций. При рН = 7
окисление CyFe2+ характеризуется следующими полуреакциями и
соответствующими электродными потенциалами:
02 /г/ + 4 H+/водн./ + 4ē
2 H20/ж/; ϕ = 0,82 B;
3+
2+
CyFe /водн./ ;
ϕ = 0,22 B.
CyFe /водн./ + ē
0
2+
a) Определить ∆G реакции окисления CyFe воздухом.
б) Если синтез 1 моля АТФ требует ∆G0 = 37,7 кДж, сколько моль АТФ
синтезируется в расчете на 1 моль О2?
ЗАНЯТИЕ 18.
ТЕМА: Биогенные элементы. Материалы в стоматологии. Изучение свойств
соединений S- элементов ( с элементами качественного анализа).
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1. Семинар
1.1. Общая характеристика s-элементов. Строение атомов
1.2. Важнейшие соединения водорода; изотопы. Вода. Пероксид водорода
1.3. Важнейшие соединения калия и натрия. Физиологическая роль
катионов K+, Na+
1.4. Литий, бериллий. Особенности электронного строения атомов,
свойства важнейших соединений
1.5. Кальций, магний: важнейшие соединения и их биологическая роль.
Аналитические реакции катионов Ca2+, Mg2+, Ba2+
1.6. Применение в медицине соединений элементов Iа и IIа групп
2. Лабораторная работа
2.1. Аналитические реакции на катионы
2.1.1. Калия (К+):
а) с гидротартратом натрия;
б) с тройным нитритом натрия, свинца (II) и меди (II)
2.1.2. Магния (Мg2+) с гидрофосфатом натрия в присутствии аммонийной
смеси
2.1.3. Натрия (Na+) с дигидроантимонатом калия
2.1.4. Кальция (Ca2+) с оксалатом аммония
2.1.5. Бария (Ва2+) с хроматом калия
2.2. Анализ препарата, содержащего один из s.элементов Iа и IIа групп
ПСЭ
3. Сообщения по темам рефератов
Литература
1. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов:
учебник для мед. спец. Вузов /Ю.А.Ершов [и др.]. —М.:Высш. шк., 2000. — С.
450–488.
2. Ленский, А.С. Введение в бионеорганическую и биофизическую химию /
А.С. Ленский. — М.: Химия, 1989. — С. 234–241.
3. Глинка, Н.А. Общая химия / Н.А. Глинка. — Л.: Химия, 1983.
— С. 263–285, 536–543.
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Как изменяются химические свойства s-элементов с изменением их
атомных радиусов и потенциалов ионизации?
Химические свойства кислородных и водородных соединений s-элементов.
Какими аналитическими реакциями можно обнаружить катионы K+, Na+,
Ca2+, Mg2+, Ba2+ в исследуемых растворах?
Почему осаждение гидротартрата калия и дигидроантимоната натрия
следует вести в нейтральной среде? Ответ подтвердить уравнениями
реакций.
Почему хромат бария легко растворяется в соляной и азотной кислотах и
не растворяется в уксусной кислоте?
Растворимость BaCO3 в чистой воде при 20ºС 7,14⋅10–5 моль/л. Вычислить
ПР (BaCO3).
7.
Произведение растворимости Mg(OH)2 равно 6⋅10–10. Найти концентрацию
ионов магния при растворении гидроксида магния в воде и в 0,01 М
растворе гидроксида калия.
ЗАНЯТИЕ 19.
ТЕМА: Биогенные элементы. Материалы в стоматологии. Изучение свойств
соединений d- элементов ( с элементами качественного анализа).
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1. Семинар
1.1. Общая характеристика d.элементов, их нахождение в ПСЭ
1.2. Элементы Iб и IIб групп ПСЭ
1.2.1. Строение атомов элементов
1.2.2. Химические свойства атомов d.элементов: меди, серебра, золота,
цинка, ртути, с точки зрения их положения в ПСЭ
1.2.3. Важнейшие соединения меди, серебра, золота, цинка,
ртути, их кислотно-основные и окислительно-восстановительные свойства
1.2.4. Комплексные соединения d.элементов I и II групп
1.2.5. Аналитические реакции катионов Cu2+, Ag+, Zn2+, Hg2+,Hg22+
1.2.6. Биологическая роль меди и цинка
1.2.7. Токсическое действие некоторых d.элементов
1.2.8. Применение в медицине соединений меди, серебра, золота, цинка,
ртути
1.3. Элементы VIб и VIIб групп ПСЭ
1.3.1. Строение атомов элементов. Общая характеристика групп
1.3.2. Важнейшие соединения хрома (III) и хрома (VI), их свойства
1.3.3. Важнейшие соединения марганца. Изменение кислотно-основных и
окислительно-восстановительных свойств соединений марганца с изменением
степени его окисления
1.3.4. Типичные аналитические реакции на хром (III,VI), молибден (VI),
марганец (II)
1.3.5. Биологическое значение хрома, молибдена и марганца. Применение в
медицине
1.4. Общая характеристика элементов VIIIб группы. Семейство железа
1.4.1. Важнейшие простые и комплексные соединения 2-х и 3-х валентных
железа, кобальта и никеля
1.4.2. Аналитические реакции Fe2+, Fe3+, Co2+, Ni2+
1.4.3. Биологическая роль железа, кобальта и никеля
1.4.4. Применение железосодержащих препаратов в медицине
2. Лабораторная работа
2.1. Аналитические реакции на катионы
2.1.1. Железа (II) с гексацианоферратом (III) калия
2.1.2. Железа (III) с гексацианоферратом (II) калия; с роданидом калия
2.1.3. Марганца (II) с пероксидом водорода в щелочной среде
2.1.4. Хрома (III) с пероксидом водорода в щелочной среде
2.1.5. Серебра (I) с соляной кислотой; с хроматом калия
2.1.6. Меди (II) с гидроксидом аммония (эквивалентным количеством и
избытком); с гексацианоферратом (II) калия
2.1.7. Цинка (II) с гексацианоферратом (II) калия
2.1.8. Ртути (I и II) (демонстрация)
2.2. Анализ препарата, содержащего один из катионов: Fe2+ , Fe3+, Mn2+,
Cu2+, Ag+, Cr3+, Zn2+
Литература
1. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов:
учебник для мед. спец. Вузов /Ю.А.Ершов [и др.]. —М.:Высш. шк., 2000. — С.
254–300.
2.Ленский,А.С.Введение в бионеорганическую и биофизическую химию
/ А.С. Ленский. — М.: Химия, 1989. — С. 234–241.
3. Глинка, Н.А. Общая химия / Н.А. Глинка. — Л.: Химия, 1983. — С. 263–
285, 536–543.
ЗАНЯТИЕ 20.
ТЕМА: Биогенные элементы. Материалы в стоматологии. Изучение свойств
соединений p- элементов ( с элементами качественного анализа).
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1. Семинар
1.1. Общая характеристика р.элементов. Изменение неметаллических
свойств в соответствии с периодическим законом Д. И. Менделеева
1.2. Элементы III а и IVa групп и их соединения
1.2.1. Общая характеристика групп. Строение атомов элементов
1.2.2. Важнейшие соединения бора и алюминия, их свойства. Борная
кислота, бура
1.2.3. Важнейшие соединения элементов IVa группы: оксиды, гидроксиды ,
кислоты, соли; их свойства
1.2.4. Оксид и диоксид углерода, их биологическая активность
1.2.5. Угольная кислота и ее соли
1.2.6. Диоксид кремния. Кремниевые кислоты и силикаты. Использование
силикатного стекла в медицине
1.2.7. Соединения бора, углерода и кремния, их биологическая роль.
Силикоз, алюминоз, антракоз
1.2.8. Применение в медицине соединений бора, алюминия, углерода,
свинца. Токсическое действие соединений свинца
1.2.9. Аналитические реакции на анионы CO32–, (HCO3–), C2O42–, CH3COO–
1.3. Элементы Vа группы и их соединения
1.3.1. Общая характеристика группы. Строение атомов элементов
1.3.2. Важнейшие соединения азота. Соли аммония. Оксиды азота, нитриты,
их токсическое действие. Азотная кислота, нитраты. Фиксация азота
1.3.3. Важнейшие соединения фосфора, их свойства. Фосфорная кислота,
орто-, мета- и пирофосфаты
1.3.4. Аналитические реакции на ионы NO3–, РO43– (НРО42–), AsO43–
1.3.5. Биологическая роль азота, фосфора, мышьяка
1.3.6. Применение в медицине соединений азота, фосфора, мышьяка,
сурьмы и висмута
1.4. Элементы VIa группы и их соединения
1.4.1. Общая характеристика группы. Строение атомов элементов.
Халькогены
1.4.2. Кислород. Простое вещество и соединения кислорода. Озон
1.4.3. Важнейшие соединения серы. Изменение кислотно-основных и
окислительно-восстановительных свойств соединений серы в зависимости от
ее степени окисления
1.4.4. Аналитические реакции на ионы S2–, SO42–, S2O32– , SCN–
1.4.5. Биологическая роль кислорода. Применение кислорода и озона в
медицине
1.4.6. Биологическая роль и применение в медицине соединений серы
1.5. Элементы VIIa группы и их соединения
1.5.1. Общая характеристика группы. Строение атомов элементов
1.5.2. Галогены. Галогеноводородные кислоты, галогениды
1.5.3. Аналитические реакции на ионы Сl–, Вr–, I–
1.5.4. Биологическая роль соединений фтора, хлора, брома и йода
1.5.5. Применение в медицине галогенсодержащих соединений.
Бактерицидное действие хлора и йода
2. Лабораторная работа
2.1. Аналитические реакции на анионы р.элементов: SO42–, РO43–, CO32–,
C2O42–, SCN–, Сl–, Вr–, I–, CH3COO–, NO3–, S2O32–
2.2. Анализ препарата, содержащего один из р.элементов
Литература
1. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов:
учебник для мед. спец. Вузов /Ю.А.Ершов [и др.]. —М.: Высш. шк., — 2000. С.
305–387.
2.Ленский,А.С.Введение в бионеорганическую и биофизическую химию
/ А.С. Ленский. — М.: Химия, 1989. — С. 234–241.
3. Глинка, Н.А. Общая химия / Н.А. Глинка. — Л.: Химия, 1983. — С. 263–
285, 536–543.
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
Как изменяются радиусы и потенциалы ионизации Iб и IIб групп ПСЭ с
ростом порядкового номера элемента? Дать объяснение наблюдающимся
закономерностям на основе электронного строения атомов.
Как взаимодействуют соли меди с растворами щелочей и гидроксида
аммония?
Что такое амфотерные электролиты? Гидроксиды каких металлов
обладают амфотерными свойствами?
Написать уравнения реакций взаимодействия гидроксида цинка и
гидроксида хрома (III): а) с избытком NaOH , б) с HCl; дать названия солей.
С какими из перечисленных соединений взаимодействует Zn(OH)2:
а) NaCl, б) H2SO4, в) NH4OH, г) KOH, д) Fe(OH)3?
Для каких элементов характерно образование комплексных соединений?
Определить
степень
окисления
и
координационное
число
комплексообразователя:
[Ag(NH3)2]Cl,
Fe3[Fe(CN)6]2,
H[AuCl4],
Na2[Zn(OH)4], [Cu(H2O)4]SO4⋅H2O.
Написать выражения констант нестойкости комплексных ионов:
[Cu(NH3)4]2−, [HgI4]2−, [Zn(NH3)4]2+, [Zn(CN)4]2−. Какой из ионов является
наиболее устойчивым в водном растворе?
При взаимодействии раствора [Cu(NH3)4]Cl2 с раствором KCN образуется
соль K2[Cu(CN)4]. Написать уравнение реакции в молекулярной и ионной
формах, и объяснить причину их протекания.
Объяснить, почему AgCl, AgBr и AgI хорошо растворяются в растворе
KCN, а в растворе NH3 – только AgCl и AgBr.
Для каких соединений хрома характерны окислительные свойства?
Привести примеры реакций, в которых эти свойства проявляются.
С какими из перечисленных соединений будет реагировать гидроксид
хрома (III): а) HCl, б) NaOH, в) NH4OH, г) NH4Cl?
В какой среде наиболее выражены окислительные свойства хрома (VI)?
Привести пример реакции.
В какой среде наиболее выражены восстановительные свойства
хрома (III)? Привести пример реакции.
Какова реакция водных растворов хромата и дихромата калия? Ответ
обосновать.
Почему при взаимодействии соли бария с раствором хромата и дихромата
калия выпадают осадки одинакового состава? Записать уравнения реакций.
Как изменяются окислительно-восстановительные свойства соединений
марганца с изменением степени его окисления?
18. Написать уравнения реакций, в которых соединения марганца проявляют
свойства: а) окислительные, б) восстановительные, в) окислительные и
восстановительные одновременно.
19. До какого иона восстанавливается манганат-ион в кислой среде?
20. К какому классу относятся приведённые ниже соединения:
(NH4)3PMo12O40; H2Cr3O10?
21. Какие степени окисления характерны для металлов семейства железа?
22. Как определить с помощью характерных реакций ионы Fe2+ и Fe3+?
Написать уравнения соответствующих реакций.
23. Написать уравнения реакций гидролиза солей FeSO4; NiSO4; CoCl2. Какая
реакция среды при этом наблюдается?
24. С какими из приведённых веществ будет реагировать Fe2(SO4)3 в водном
растворе:
а) NaI; б) NaBr , если известно, что:
Fe3+ + e → Fe2+, φ0 = 0,77 B,
I2 (к) + 2e → 2 I−, φ0 = 0,54 B,
Br2 (ж) + 2e → 2 Br−, φ0 = 1,06 B.
25. Добавление каких веществ усилит гидролиз FeCl3: а) NaOH; б) ZnCl2; в) Zn?
26. Определить степень окисления и к.ч. Co и Ni в комплексных соединениях
K2[Co(CNS)4], K2[Ni(CN)4].
27. Сколько неспаренных d-электронов имеет атом кобальта:
а) в нормальном состоянии, б) в ионе Co2+, в) в ионе Co3+?
28. Подобрать коэффициенты электронно-ионным методом к следующим
реакциям:
K2MnO4+Na2SO3+H2SO4MnSO4+Na2SO4+K2SO4+H2O;
NaCrO2+NaOH+H2O2Na2CrO4+H2O;
FeSO4+K2Cr2O7+H2SO4Fe2(SO4)3+K2SO4+Cr2(SO4)3+H2O;
Cr(OH)3+Br2+KOHK2CrO4+KBr+H2O.
29. Из раствора комплексной соли CoCl3·5NH3 нитрат серебра осаждает только
2/3 содержащегося в ней хлора. В растворе соли не обнаружено ионов Co3+
и свободного аммиака. Измерение электрической проводимости раствора
показывает, что соль распадается на 3 иона. Каково координационное
строение этого соединения? Написать уравнения диссоциации
комплексной соли.
30. KMnO4 можно получить окислением K2MnO4 хлором :
2 K2MnO4 + Cl2 2 KMnO4 + 2 KCl.
Можно ли вместо хлора использовать Br2 или I2 при стандартных словиях?
ЗАНЯТИЕ 21.
ТЕМА: Итоговое занятие по теме «Химия биогенных элементов»
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ: КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 4
ЗАНЯТИЕ 22.
ТЕМА: Генетическая связь основных классов органических соединений.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1. СЕМИНАР.
1.1. Теория строения органических соединений А. М. Бутлерова и ее развитие
на современном этапе.
1.2.Строение атома углерода и электронные представления о химических
связях в органических соединениях. Гибридизация орбиталей (sp3, sp2, sp), длины
и энергии связей, σ - и π - связи.
1.3.
Классификация органических соединений: а) по углеродному скелету; б)
по функциональным группам. Моно-, поли- и гетерофункциональные соединения.
1.4. Принципы химической номенклатуры органических соединений.
Заместительная (ИЮПАК или М.Н.) и радикально-функциональная (Р.Н.)
номенклатура. Старшинство характеристических групп.
1.5. Химическое строение и структурная изомерия алканов, циклоалканов,
алкенов, алкинов.
1.6. Пространственное строение и стереоизомерия. Тетраэдрическая
конфигурация атома углерода. Проекционные формулы. Энантиомеры и
диастереомеры. π - диастереомеры алкенов.
1.7. Конформации. Конформационные изомеры (конформеры) ациклических и
циклических углеводородов. Аксиальные и экваториальные заместители.
Энергетика конформационных превращений.
2.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
3.КОНТРОЛЬ УСВОЕНИЯ ТЕМЫ.
Литература.
1.Конспект лекций.
2. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия. - М.Дрофа, 2005, с.
11 - 36, 47 - 85..
3.Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической химии: пособие
для Вузов / под ред. Н.А.Тюкавкиной. – М.: Дрофа, 2006, с.14 - 27, 41 - 57.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Дайте определение понятия «химическое строение». Постройте и назовите
возможные структурные изомеры: С5Н12, С5Н10, С5Н8.
2. Дайте название по номенклатуре ИЮПАК (М.Н.) следующим соединениям:
CH3
CH3
CH3
CH2
C
CH CH3
CH3 CH2
CH3
CH3
CH C
C
C2H5
CH3
CH=CH2
CH
CH2=C
CH3
CH
CH3
CH3
CH C CH CH2
C
CH CH2
CH2
C2H5
CH3
3. Напишите структурные формулы: 2,5-диметил-З-этилгексан, 3-метил- 3этилпентан, 2-метил-4-изопропилгептан, 2,2.4-триметилгептен-З, З-метил-3изопропилгексин-1, пентадиен-1,2.
4. Дайте определение понятиям «конфигурация». Напишите формулы πдиастереомеров: С4Н8, С5Н10, C6Hl2; энантиомеров 2-бромбутана.
5. Дайте определение понятия «конформация». Изобразите в проекциях
Ньюмена и сравните энергетические состояния заслоненной, заторможенной
и скошенной конформаций: бутана, коламина (2-аминоэта-нол-1),
этиленгликоля (этандиол-1,2).
6. Изобразите возможные конформеры, возникающие при вращении вокруг
связи С-2-С-3 в β - аланине (3-аминопропановая кислота).
7. Приведите конфигурацию и наиболее выгодную конформацию циклогексана, циклогексанола и гексахлорана.
ЗАНЯТИЕ 23.
ТЕМА: Взаимное влияние атомов в молекулах органических соединений.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1. СЕМИНАР.
1.1. Сопряженные системы с открытой цепью сопряжения. π, π- и, р, πсопряжение. Энергия сопряжения.
1.2. Индуктивный и мезомерный эффекты. Электронные эффекты заместителей.
1.3. Гемолитический и гетеролитический разрыв ковалентной связи.
Карбкатионы, карбаниоиы, свободные радикалы, их электронное строение.
Радикальные, электрофильные и нуклеофильные реагенты. Классификация
органических реакций.
1.4. Реакции радикального замещения (SR) у насыщенного атома углерода
(алканы, ненапряженные циклоалканы).
1.5. Реакции электрофильного присоединения (АЕ) к ненасыщенным
углеводородам, малым циклам. Правило Марковникова (статический и
динамический факторы). Роль кислотного катализа.
1.6. Окисление непредельных углеводородов (реакция Вагнера, энергичное
окисление).
1.7. Электрофильное присоединение к диеновым углеводородам.
1.8. Химические свойства алкинов. СН-кислотность.
1.9. Полимеризация алкенов, диеновых углеводородов.
1.10. Терпены. Моно- и бициклические терпены. Лимонен. Пинен. Строение,
свойства, медико-биологическое значение и применение. β- Каротин.
2.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
3.КОНТРОЛЬ УСВОЕНИЯ ТЕМЫ.
Литература.
1.Конспект лекций.
2.Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия. - М.Дрофа, 2005, с.
36 - 47, 49-51, 85 – 99, 116 – 135, 465 – 469.
3.Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической химии:
пособие для Вузов/ под ред. Н.А.Тюкавкиной. – М.: Дрофа, 2006, с.27 - 41, 23 97.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1.
Дайте определение понятия «сопряжение». Назовите вид сопряжения в
молекулах:
O
CH2=CH-Cl;
CH2=C
Cl
CH=CH2;
CH2=CH C
O H
Назовите вид и знак электронных эффектов: атома хлора (в 1-хлорпропане, хлорвиниле, хлоропрене); гидрокси-группы (в этаноле, виниловом
спирте, акриловой (пропеновой) кислоте).
3. Расположите в ряд по возрастанию устойчивости карбкатионы:
C2H5+, (CH3)2CH+, CH2=CH-CH2+, CH2=CH-CH2-CH2+, (CH3)3C+.
4. Напишите схемы реакций хлорирования 2-метилбутана, циклогексана.
Разберите механизм реакций.
5. Напишите схемы реакций присоединения к пропену: а) брома,
б) бромоводорода. Разберите механизм реакции.
2.
Напишите схемы реакций присоединения воды к: а) бутену-1,
б) циклопропану, в) лимонену, г) акриловой кислоте. Разберите механизм
реакции (кислотный катализ).
7. Напишите схемы присоединения к бутадиену-1,3: а) брома; б) бромоводорода
(1:1). Разберите механизм реакции.
8. Напишите схемы реакций окисления симметричного метилэтилэтилена: а)
реакция Вагнера; б) энергичное окисление. Укажите условия реакций,
назовите продукты.
9. Напишите схемы реакций полимеризации: а) пропилена, б) изопрена;
циклической тримеризации метилацетилена.
10. Напишите схемы реакций метилацетилена с: а) НВr (1:1), б) Н2O (1:1)
11. По какой реакции можно отличить бутин-1 от бутина-2?
6.
ЗАНЯТИЕ 24.
ТЕМА: Сопряженные системы с замкнутой цепью. Ароматичность. Механизм
реакции электрофильного замещения (SE).
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1. СЕМИНАР.
1.1. Ароматические углеводороды как сопряженные системы с замкнутой
цепью. Критерии ароматичности. Бензол и его гомологи. Строение бензола.
Энергия сопряжения. Изомерия, номенклатура углеводородов ряда бензола.
1.2. Химические свойства бензола и его гомологов: реакции присоединения,
электрофильного
замещения
(SЕ).
Галогенирование,
нитрование,
сульфирование, алкилирование. Реакции окисления бензола и его гомологов.
1.3. Ориентирующее действие заместителей в бензольном ядре. Реакции
электрофильного замещения для производных бензола. Согласованное и
несогласованное действие двух заместителей в бензольном кольце.
1.4. Отдельные представители ароматических углеводородов: бензол,
толуол, ксилолы, стирол.
1.5. Многоядерные ароматические соединения с конденсированными ядрами.
Нафталин. Антрацен. Фенантрен.
Химические свойства нафталина: реакции замещения, гидрирования, окисления.
2.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА: Химические свойства аренов.
3.КОНТРОЛЬ НАЯ РАБОТА 5.
ТИПОВОЙ БИЛЕТ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ.
1. Строение, изомерия, химические свойства о-ксилола.
2. Примеры реакций электрофильного присоединения с изопропилэтиленом.
Механизм реакций АЕ.
3. Конформационные изомеры (на примере 1,2-дихлорэтана).
Литература.
1.Конспект лекций.
2.Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия. - М.Дрофа, 2005, с.
41 - 45, 135 – 147, 224 – 229.
3.Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической химии: пособие
для Вузов/ под ред. Н.А.Тюкавкиной. – М.: Дрофа, 2006, с.97 - 111.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Напишите изомеры для соединения С10Н14, С9H12.
2. Напишите уравнения реакций бромирования бензола, толуола. Разберите
механизм реакций.
3. Напишите уравнения реакций сульфирования толуола., о-ксилола, м-ксилола.
Разберите механизм реакций.
4. Напишите уравнение реакции нитрования бензойной кислоты. Разберите
механизм реакции.
5. Напишите уравнения реакции бензола с галогеналкилами в присутствии АlС13.
6. Напишите схему реакции нитрования n-нитротолуола (разберите механизм,
назовите образующееся соединение по М.Н.)
7. Закончите уравнения реакций (назовите образующиеся соединения по М.Н.):
C6H6 + H2C=CH-CH3
H+
?
(O)
?
8. Напишите схемы реакций окисления: а) толуола, б) пропилбензола, в) пметилизопропилбензола.
9. Какие
продукты
получаются
при
хлорировании
этилбензола:
а) в присутствии А1С13, б) при облучении УФ-светом ?
10. Напишите уравнения реакций, лежащих в основе получения о-нит-робензойной
кислоты из толуола.
11. Приведите схему распределения электронной плотности в нитробензоле. Как
влияет введение нитрогруппы: а) на электронную плотность в бензольном ядре,
б) на реакционную способность в реакциях SE ?
12. Напишите уравнение реакции образования гексахлорана. Укажите условия
реакции.
13. Напишите схемы реакций образования α - и β -сульфонафталина. Укажите
условия реакции.
ЗАНЯТИЕ 25.
ТЕМА: Монофункциональные органические соединения. Важнейшие свойства
спиртов, фенолов, тиолов, аминов и их производных. Кислотноосновные свойства биоорганических соединений.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1. СЕМИНАР.
1.2. Изомерия и номенклатура спиртов, фенолов, тиолов, простых эфиров,
аминов.
1.3. Электронное строение функциональных групп (-ОН, -SH, -NH2).
1.3.1 . Понятие «кислота» и «основание» по теории Бренстеда-Лоури.
1.3.2. Влияние на кислотно-основные свойства:
- электроотрицательности атомов;
- размера атома;
- электронных эффектов заместителей (строение радикалов).
1.3.3 . Сравнение кислотных (Ка, рКа) и основных (Квн+, рКвн+) свойств спиртов
(одноатомных и многоатомных), фенолов, тиолов, аминов.
1.3.4. Понятие СН - кислотности.
1.3.5. Кислотно-основные свойства простых эфиров и тиоэфиров.
1.3.6. Отношение спиртов и фенолов к действию щелочей.
1.3.7. Качественные реакции на многоатомные спирты.
1.3.8. Первичные, вторичные, третичные амины алифатического и
ароматического рядов. Зависимость основных свойств аминов от строения
радикала.
1.4. Реакции окисления первичных, вторичных и третичных спиртов.
1.4.1. Окисление фенолов сильными и слабыми окислителями.
1.4.2. Окисление простых эфиров. Определение чистоты диэтилового эфира.
1.5. Реакции нуклеофильного замещения и элиминирования (SN1, SN2, Е).
1.5.1. Взаимодействие первичных и вторичных спиртов с галогеноводородами.
Получение первичных и вторичных спиртов из галогенопроизводных
углеводородов. Механизм SN2.
1.5.2.Взаимодействие третичных спиртов с галогеноводородами.
1.5.3. Реакция дегидратации спирта в кислой среде. Механизм элиминирования
(Е).
1.6. Реакция образования сложного эфира - тринитрата глицерина. Его
применение в медицине.
1.7. Реакция образования фосфорнокислого эфира глицерина - моно
глицерофосфата. Его значение.
1.8. Ароматические свойства фенолов (Механизм SE): бромирование,
нитрование, сульфирование. Направляющее действие группы -ОН.
1.9. Отдельные представители и их применение в медицине: глицерин,
этиленгликоль, этилмеркаптан, диэтилсульфид, бензиловый спирт, этанол, фенол,
крезолы, резорцин, гидрохинон,α - и β - нафтолы, Борнеол
2. УИРС:
2.1. Метаболизм этилового спирта.
2.2. Фенолы как антиоксиданты. Убихиноны, их биологическая роль.
3.ПРОГРАММИРОВАННЫЙ КОНТРОЛЬ.
4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Литература:
1.Конспект лекций.
2.Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия. - М.Дрофа, 2005, с.
100 - 115, 149 – 178, 221, 224 – 227, 225 – 249.
3.Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической химии: пособие
для Вузов/ под ред. Н.А.Тюкавкиной. – М.: Дрофа, 2006, с.58 - 71, 111 - 129.
ТИПОВОЙ БИЛЕТ ПРОГРАММИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ:
1. Кислотность какого соединения больше - изопропилового спирта или изопропил
меркаптана? Ответ обосновать,
2. Напишите уравнение реакции взаимодействия метилового спирта с HI, По какому
механизму протекает реакция?
3. Напишите уравнения реакций окисления гидрохинона слабыми окислителями.
4. Сравнить основность спиртов и простых эфиров. Ответ обосновать.
5. Назвать по М.Н. соединение:
H
H
CH3
C
C
H
OH
CH3
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Расположите по увеличению: а) кислотных свойств: этанол, этилен-гликоль
и пропанол-2; фенол и о-крезол; этилмеркаптан и этанол; б) основных
свойств: анилин, этиламин, метилфениламин. Ответ обоснуйте.
2. Приведите примеры простых и сложных эфиров, образованных: а)
этанолом, б) фенолом, в) глицерином.
3. Какие соединения могут быть получены при окислении: а) бутано-ла-2, б)
глицерина, в) этилеигликоля, г) 1,2-дигидроксибензола ?
4. Сравните отношение к окислению спиртов и тиолов. Напишите схемы
реакций. «Мягкое» и «жесткое» окисление тиола.
5. Опишите механизмы реакций: а) 2-йод-2-метилбутана с водным раствором
гидроксида натрия; б) хлорэтана с водным раствором гидроксида натрия;
в) фенола с азотной кислотой.
6. Напишите схемы реакций окисления гидрохинона и пирокатехина слабым
окислителем - Сu(ОН)2.
7. С помощью каких реакций можно отличить этанол и глицерин? Приведите
схемы реакций открытия этанола в виде йодоформа.
8. Напишите схему обратимой окислительно-восстановительной реакции
гидрохинон - хинон, лежащей в основе действия коферментов-убихинонов.
9. Напишите по стадиям схему реакции дегидратации а) этилового спирта; б)
З-метилбутанола-2; в) пентанола-2 в кислой среде. По какому механизму
протекают эти реакции ?
10. Приведите схему реакции окисления диэтилового эфира. Какой ре акцией
качественно можно обнаружить присутствие перекисных соеди нений в
диэтиловом эфире.
11. Напишите схему реакции образования фосфорнокислого эфира глицерина
( α - и β -моноглицерофосфата).
12. Напишите уравнение реакции образования "сернокислого эфира фенола
(фенилсерной кислоты). Приведите схему реакции сульфирования фенола.
Механизм реакции.
13. Напишите формулы изомеров крезола (оксиметилбензола) и назовите их
по международной номенклатуре.
ЗАНЯТИЕ 26.
ТЕМА: Монофункциональные органические соединения. Карбонильные
соединения. Альдегиды и кетоны.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1. СЕМИНАР.
1.1. Электронное строение карбонильной группы. Номенклатура и изомерия
альдегидов и кетонов.
1.2. Химические свойства альдегидов и кетонов.
1.2.1 . Сравнение реакционной способности альдегидов и кетонов,
1.2.2. Реакции окисления альдегидов. Особенности окисления кетонов.
1.2.3. Реакция дисмутации. Диспропорциоиирование формальдегида,
бензальдегида.
1.2.4. Нуклеофильное присоединение для альдегидов и кетонов (AN):
присоединение синильной кислоты. Использование оксинитрилов в специфических
методах получения α -оксикислот и α -аминокислот.
- образование полуацеталей и ацеталей. Циклические полуацетали из
γ- и δ -оксиальдегидов. Гидролиз ацеталей и полуацеталей в кислой среде.
- образование гидросульфитных производных. Применение их в качестве
фармпрепаратов
- гидратация формальдегида, ацетальдегида. Формалин. Применение
хлоральгидрата в медицине.
- реакция восстановления альдегидов и кетонов до спиртов.
1.2.5. Реакции AN, сопровождающиеся элиминированием (AN.-E):
- образование иминов, оснований Шиффа, окcимов, гидразонов и их
гидролиз. Восстановление иминов до аминов.
- синтез уротропина.
1.2.6. Реакции полимеризации и поликонденсации альдегидов.
Циклотримеризация, альдольная конденсация.
1.2.7. Замещение карбонильного кислорода галогенами.
1.2.8. Химические свойства альдегидов и кетонов, обусловленные превращениями в радикале.
1.2.9. Качественные реакции альдегидов и кетонов:
- иодоформная проба на ацетон и ацетальдегид;.
- открытие альдегидов фуксинсернистой кислотой;
- обнаружение кетонов нитропруссидом натрия.
1.3. Отдельные представители альдегидов и кетонов и их медико-биологическое
значение (формальдегид, ацетальдегид, акролеин, бензальдегид, цитраль,
ретиналь, ацетон, камфора).
2. ПРОГРАММИРОВАННЫЙ КОНТРОЛЬ.
3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.
Литература:
1. Конспект лекций.
2. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия. - М.Дрофа, 2005, с. 182
- 194, 221 - 222.
3. Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической химии: пособие для
Вузов/ под ред. Н.А.Тюкавкиной. – М.: Дрофа, 2006, с.21, 129 - 146.
ТИПОВОЙ БИЛЕТ ПРОГРАММИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ.
1. Получение масляного альдегида из соответствующего спирта.
2. Схема общего механизма реакции Ах в альдегидах и кетонах.
3. Напишите реакцию нитрования бензальдегида (с механизмом).
4. Приведите примеры ароматических кетонов и назовите их.
5. Какие качественные цветные реакции используются для отличия альдегидов
от кетонов?
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Укажите, у какого альдегида электрофильная активность карбонильной группы
выше и почему?
2. Напишите уравнение реакции «серебряного зеркала» для формальдегида.
3. Напишите уравнение реакции получения оксинитрила масляного альдегида.
4. Укажите постадийное взаимодействие ацетона с йодом в щелочной среде.
5. Напишите уравнения химических реакций, с помощью которых можно
получить метилпропилкетон?
6. Какой альдегид получается в результате окисления первичного изоамилового
спирта? Назовите его по М.Н.
7. Дополните схему:
8. Напишите схему реакции уксусного альдегида с пропиловым спиртом в
присутствии кислоты (Н+). Назовите продукт.
9. Как реагирует пропанон с гидроксиламином? Назовите продукт реакции.
10. Напишите уравнение реакции дисмутации формальдегида.
11. Дайте схему циклотримеризации муравьиного альдегида с образованием
триоксиметилена.
12. Приведите
альдегида.
уравнение
реакции
получения
фенилгидразона
уксусного
13. Напишите структурную формулу уротропина и уравнение реакции его
получения.
14. Дайте схему получения оксима метилпропилкетона. Назовите кетон по М.Н.
15. Приведите уравнение реакции Канниццаро для бензальдегида.
16. Напишите схему взаимодействия бензальдегида с анилином.
17. Приведите схему взаимодействия метилфеыилкетона с гидроксиламином.
18. Приведите уравнение реакции взаимодействия бензофенона с си нильной
кислотой и гидролиза получившегося продукта.
19. Дополните следующую схему и назовите продукты:
ЗАНЯТИЕ 27.
ТЕМА: Монофункциональные органические соединения. Карбоновые кислоты.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1. СЕМИНАР.
1.1. Классификация карбоновых кислот. Номенклатура, изомерия.
1.2. Строение карбоксильной группы.
1.3. Общие способы получения кислот.
1.4. Химические свойства карбоновых кислот:
1.4.1. Кислотные свойства. Соли карбоновых кислот, номенклатура,
свойства.
1.4.2. Реакции нуклеофильного замещения (SN) у sp2- гибридизованного атома
углерода карбоновых кислот и их функциональных производных. Реакции
ацилирования - образование ангидридов, сложных эфиров, хлорангидридов, амидов
и обратные им реакции гидролиза. Биологическая роль реакций ацилирования.
1.4.3. Реакции, обусловленные радикалом. Галогенокислоты. Производные
ароматических кислот.
1.5. Отношение к окислению предельных, непредельных и ароматических
кислот, β - окисление карбоновых кислот (in vivo).
1.6. Отдельные представители карбоновых кислот: а) муравьиная, уксусная,
пропионовая, масляная, валериановая, капроновая; б) щавелевая, малоновая,
янтарная; в) акриловая, метакриловая, кротоновая, фумаровая и малеиновая; г)
пальмитиновая, стеариновая, олеиновая, линолевая, линоленовая, арахидоновая; д)
бензойная, фталевая, терефталевая.
1.7 Биологическая роль и некоторые лекарственные препараты на основе
карбоновых кислот и их производных.
2.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.
3.ПРОГРАММИРОВАННЫЙ КОНТРОЛЬ.
Литература:
1.Конспект лекций.
2.Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия. - М.Дрофа, 2005, с.
100 - 107, 182 – 183, 194 – 213, 250 - 255.
3.Руководство к лабораторным занятиям по биорганической химии: пособие
для Вузов/ под ред. Н.А.Тюкавкиной. – М.: Дрофа, 2006, с.147 - 160.
ТИПОВОЙ БИЛЕТ ПРОГРАММИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ
1. Электронное строение карбоксильной группы.
2. Написать уравнение реакции получения янтарной кислоты из соответствующего
спирта.
3. Написать уравнение реакции получения трихлоруксусной кислоты. (Механизм).
4. Какая из кислот муравьиная или щавелевая имеет большее значение константы
диссоциации (Ка) и почему ?
5. Написать изомеры и дать названия соединений с общей формулой
С6Н4(СООН)2.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Привести формулы возможных изомеров масляной и валериановой кислот.
Дать названия соединениям.
2. Написать схему реакции получения метилпропионата, используя в качестве
одного из исходных соединений хлорангидрид пропионовой кислоты. Объясните,
почему ацилирующая способность хлорангидрида выше, чем пропионовой
кислоты.
3. Напишите схему реакции образования ацетамида через аммониевую соль.
4. Привести схему и механизм реакции этерификации на примере пропановой
кислоты и этанола.
5. Какими реакциями можно подтвердить непредельный характер акриловой
кислоты ?
6. Опишите механизм реакции нитрования бензойной кислоты.
7. Напишите
схемы
реакций
полимеризации:
метакриловой
кислоты,
метилметакрилата, метилакрилата. Какое значение имеют полученные полимеры?
8. Расположите в ряд по усилению кислотных свойств следующие соединения: а)
щавелевая кислота, муравьиная кислота; б) 2-бромпропано-вая кислота, 3бромпропановая кислота; в) уксусная кислота, акриловая кислота, изокротоновая
(бутен-3-овая кислота). Ответ поясните.
9. Напишите схему реакции получения янтарной кислоты из галоид производных
углеводородов.
10. Напишите схемы реакций образования малоната натрия, сукцината калия,
бутирата магния, стеарата свинца.
11. Приведите качественные реакции по обнаружению муравьиной кислоты в
растворе.
12. Что легче бромируется: бензойная кислота или толуол? Ответ обосновать.
13. Написать уравнение реакции образования амида уксусной кислоты из ее
хлорангидрида и аммиака.
14. Написать уравнения реакций образования полного и неполного метилового
эфира фталевой кислоты.
15. Написать уравнение реакции образования имида янтарной кислоты
(сукцинимида).
16. Состав витамина F. Его биологическое значение.
ЗАНЯТИЕ 28.
ТЕМА: Омыляемые липиды. Триацилглицериды. Фосфолипиды.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1. СЕМИНАР.
1.1 Классификация липидов.
1.2 Простые липиды: жиры, масла, воска. Их состав и строение.
1.3 Конформационное строение кислот, входящих в состав липидов.
1.4 Сложные липиды: фосфолипиды, сфинголипиды, гликолиниды. Их состав и
строение.
1.5 Химические свойства липидов.
а) гидролиз (кислотный, щелочной, ферментативный);
б) реакции присоединения (гидрогенизация, йодное число жира);
в) реакции окисления: гидролитическое (прогоркание жира) и пероксидное
окисление липидов.
2.УИРС. Биологическая роль жиров. Аналитические характеристики жиров.
3. ПРОГРАММИРОВАННЫЙ КОНТРОЛЬ.
4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.
4.1. Доказательства ненасыщенности кислот в структуре жиров растительного
происхождения.
4.2. «Элаидиновая проба» на оливковое масло (демонстрация опыта).
4.3. Гидролиз жира. Исследование продуктов гидролиза жира.
4.4. Определение йодного числа жира.
Литература:
1.Конспект лекций.
2.Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия. - М.Дрофа, 2005, с.
457 - 472, 444 - 464.
3.Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической химии: пособие
для Вузов/ под ред. Н.А.Тюкавкиной. – М.: Дрофа, 2006, с. 263 - 277.
ТИПОВОЙ БИЛЕТ ПРОГРАММИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ.
1. Опишите механизм кислотного гидролиза пропилформиата.
2. Напишите схему реакции гидрирования 1,2-диолеостеарина. Указать условия.
3. Приведите схему реакции ферментативного гидролиза 1-олео-2-линолеобутирата.
4. Какими реакциями можно подтвердить ненасыщенность жиров растительного
происхождения ?
5. Приведите формулу фосфатидилколамина. Биологическая роль фосфолипидов.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Напишите структурные формулы кислот, входящих в состав омыляемых липидов с учетом их конформационного строения; пальмитиновой,
стеариновой, олеиновой, линолевой, линоленовой.
2. Напишите строение двух π- диастереомеров на примере олеиновой и
элаидиновой кислот, «олл-цис» формы линолевой и линоленовой кислот.
3. Охарактеризуйте общее строение триацилглицеринов. Как связана
консистенция триацилглицеринов со строением входящих в их состав жирных
кислот?
4. Напишите уравнение реакции в результате которой можно перейти от жидкой
консистенции масла к твердой?
5. Дайте определение йодного числа жира и рассчитайте его для триолеата
глицерина.
6. Напишите
уравнения
реакций
гидролитического
расщепления
в
кислой и щелочной средах триацилглицеринов: дипальмитостеарина
(дипальмитоилстеароилглицерин), 1-линолео-2-олеопальмитина. По какому
механизму протекает реакция в кислой среде ?
7. Напишите структурные формулы фосфатидилколаминов (кефали-ны),
фосфатидилхолинов (лецитины), содержащих остатки олеиновой и стеариновой
кислот. Какие продукты получаются в результате их гидролитического
расщепления?
8. Напишите структурную формулу сфингозина, церамида. Биологическая роль
церамида.
9. Какие продукты образуются при полном гидролизе сфингомиелипа?
10.Напишите структурную формулу галактоцереброзида. Нахождение в организме,
биологическая роль.
ЗАНЯТИЕ 29.
ТЕМА: Гетерофункциональные органические соединения. Окси-, феноло-,
кетокислоты.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1. СЕМИНАР.
1.1. Какие соединения называются гетерофункциональными? Приведите
примеры гетерофункциональных соединений,- имеющих медико-биологическое значение и применение.
1.2. Строение и изомерия оксикислот. Хиральный центр. Энантиомерия
(оптическая, зеркальная изомерия). Энантиомеры глицеринового альдегида,
молочной и винной кислот. Рацемат. Способы разделения рацемических смесей.
Диастереомерия.σ -диастереомеры винной кислоты.
1.3. Химические свойства оксикислот. Реакции, характерные для а -,β-, у -
оксикислот.
1.4. Отдельные представители оксикислот: молочная, яблочная, β оксимасляная, γ-оксимасляная (ГОМК), лимонная, винные кислоты.
1.5. Строение и изомерия кетокислот. Кето-енольная таутомерия (на примере
этилового эфира ацетоуксусной кислоты или щавелевоуксусной кислоты -ЩУК).
1.6. Химические свойства кетокислот.
1.7. Важнейшие природные кетокислоты: ацетоукеусная, щавелевоуксусная,α-кетоглутаровая.
1.8. Строение, изомерия, химические свойства фенолокислот. Салициловая
кислота, ее важнейшие производные: салицилат натрия, метилсалицилат,
фенилсалицилат (салол), ацетилсалициловая кислота (аспирин), парааминосалициловая кислота (ПАСК); их применение.
1.9. Участие в процессах метаболизма и применение в медицине окси-, кето-,
фенолокислот и других гетерофункциональных соединений.
2.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.
3.КОНТРОЛЬ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ.
4 .УИРС:
4.1. Окси-, оксо-, фенолокислоты и их производные в медицине.
4.2. Аминобензойная кислота и ее производные. Биологическая роль.
Фармпрепараты - антиметаболиты пара-аминобензойной кислоты.
Литература:
1. Конспект лекций.
2. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия. - М.Дрофа, 2005,
с. 64 - 85, 255 - 278.
3. Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической химии:
пособие для Вузов/ под ред. Н.А.Тюкавкиной. – М.: Дрофа, 2006, с.160 - 178.
ВОПРСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ.
1. Напишите изомеры оксимасляной кислоты.
2. Напишите проекционные формулы D-молочной кислоты и ключевого
соединения, по которому определяется принадлежность к стереохимическому
ряду.
3. Дайте определение энантиомеров. Напишите проекционные формулы
энантиомеров а -аминопропионовой кислоты. Укажите их принадлежность к
стереохимическим рядам.
4. Как называются соли: а) молочной, б) винной, в) лимонной, г) яблочной кислот ?
5. Что такое рацемат и обладает ли он оптической активностью? Что такое
виноградная кислота?
6. Напишите проекционную формулу мезовинной кислоты. Укажите причину
отсутствия оптической активности у мезовинной кислоты.
7. Дайте определение диастереомеров. Напишете проекционные формулы Dвинной кислоты и ее диастереомера.
8. Напишите формулы кислот и название их по М.Н.: а) γ-оксимасляная, б)
молочная, в) α -оксивалериановая.
9. Напишите уравнение специфической реакции, протекающей при нагревании βоксимасляной кислоты.
10.Напишите уравнения реакций отличия α-,β -, γ-оксикислот.
11 Напишите формулы важнейших представителей α-кетокислот: пировиноградной
и а -кетоглутаровой. Назовите их по М.Н.
12.Дайте определение явления таутомерии и напишите таутомерные формы
этилового эфира ацетоуксусной кислоты.
13. Напишите таутомерные формы щавелевоуксусной кислоты. Как называется
этот
вид
таутомерии?
Объясните
повышенное
содержание
енольной формы.
14. Напишите уравнение реакции этерификации пировиноградной кис
лоты с н-пропиловым спиртом.
15.Напишите уравнение реакции декарбоксилирования β - кетокислот,
приводящей к образованию кетоновых тел.
16.Напишите уравнение реакции декарбоксилирования ацетоуксусной кислоты и
назовите продукт. При каком заболевании человека обнаруживается повышенное
содержание этого продукта в моче и крови ?
17. Напишите уравнение реакции окисления молочной и β - оксимасляной кислот.
Назовите продукты реакции.
18.Напишите уравнения реакций образования ацетилсалициловой кислоты
(аспирина) и фенилсалициловой кислоты (салола).
19.Запишите схему реакции и назовите соединения:
Укажите окислитель и восстановитель в этой реакции.
ЗАНЯТИЕ 30.
ТЕМА: Углеводы, Моносахариды.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1. СЕМИНАР.
1.1.Углеводы. Классификация: простые (моносахариды) и сложные
(олигосахариды, полисахариды). Распространение в природе, биологическое
значение.
1.2. Моносахариды Классификация.
1.3. Стереоизомерия, D и L ряды. Энантиомеры идиастереомеры. Эпимеры.
Формулы Фишера.
1.4. Циклические формы моносахаридов. Цикло-оксо-таутомерия. Формулы
Хеуорса. Пиранозы и фуранозы. α - и β - аномеры. Мутаротация.
1.5. Конформационное строение гексоз,
1.6. Химические свойства моносахаридов.
1.6.1. Окисление в щелочной, нейтральной и кислой средах. Гликонозые,
гликаровые, гликуроновые кислоты. Эпимеризация в щелочной среде.
1.6.2. Реакции AN по оксогруппе. Восстановление моносахаридов (сорбит,
ксилит).
1.6.3. Реакции по спиртовым группам. Простые и сложные эфиры (ацетаты, фосфаты). Доказательство многоатомности.
1.6.4. Реакции по полуацетальному гидроксилу, О- и N- гликозиды.
1.6.5. Реакции брожения.
1.6.6. Качественные реакции на пентозы и фруктозу.
1.7. Важнейшие представители моносахаридов: рибоза, дезоксирибоза,
ксилоза, глюкоза, манноза, галактоза, фруктоза. Аскорбиновая кислота, получение
из глюкозы. Аминосахара. Нейраминовая кислота. Сиаловые кислоты.
2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.
3. КОНТРОЛЬ УСВОЕНИЯ ТЕМЫ.
Литература:
1. Конспект лекций.
2. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия. - М.Дрофа, 2005,
с. 377 - 407, 369 - 460.
3. Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической химии:
пособие для Вузов/ под ред. Н.А.Тюкавкиной. – М.: Дрофа, 2006, с.221 - 240.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Приведите формулы строения и назовите таутомерные формы: рибозы, глюкозы,
фруктозы, галактозы.
2. Напишите структурные формулы:β -D-глюкопиранозы; а -D-глюкофуранозы; β D-рибофуранозы; α -D-галактопиранозы; β -D-фруктофуранозы; а -Dфруктопиранозы; аномеров D-глюкопиранозы в конформации «кресла».
3. Напишите уравнения реакций: гидрирования глюкозы; присоединения HCN к
галактозе и фруктозе.
4. Какие биологически важные продукты могут быть получены при окислении Dглюкозы и D-галактозы в различных условиях? Подтвердите уравнениями
реакций.
5. Какой
моносахарид
получается
при
декарбоксилировании:
а) глюкуроновой кислоты, б)галактоуроновой кислоты?
6. Напишите уравнения реакций получения: D-галактоновой кислоты; Dгалактуроновой кислоты; D-глкжаровой кислоты.
7. Почему кетозы легко окисляются в щелочной среде, а окисление в кислотной
проходит только в жестких условиях? Подтвердите уравнениями реакций.
8. Напишите схему изомеризации фруктозы в щелочной среде.
9. Напишите уравнения реакций образования: (3 -D-метилгдюкопиранозида; α -Dэтилгалактопиранозида; β -D-изопропилфруктофурано.зида; β –D
бутилрибофуранозида.
10. Напишите структурные формулы сложных эфиров: 1,2,3,4,6-пен-таацетат Dглюкозы; 5-фосфата β – D -рибофуранозы; β - D-фруктозо - 1, 6-дифосфат; а -Dглюкозо-З-фосфат.
11. Напишите схему реакций:
а) ацилирования аминосахаров (получение N-ацетил-D-глюкозамина),
б) алкилирования аминосахаров (получение N-метил-D-глюкозамина).
ЗАНЯТИЕ 31.
ТЕМА: Углеводы. Ди- и полисахариды.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1. СЕМИНАР.
1.1. Олигосахариды. Дисахариды: восстанавливающие(мальтоза, лактоза,
целлобиоза) и невосстанавливающие (сахароза).
1.2. Таутомерия восстанавливающих дисахаридов. Циклические и открытые,
конформационные формы мальтозы, лактозы и целлобиозы.
1.3. Химические свойства восстанавливающих дисахаридов (окисление, реакции
присоединения по оксо-группе, реакции по полуацетальной и спиртовым
гидроксильным группам, гидролиз).
1.4. Сахароза, ее гидролиз. Инвертный сахар. Химические свойства сахарозы.
1.5. Полисахариды. Классификация. Гомополисахариды: крахмал, гликоген,
целлюлоза. Хитин. Декстраны. Пектовая кислота.
1.6. Гетерополисахариды. Гиалуроновая кислота. Хондроитинсульфаты и их
роль в кальцификации тканей. Гепарин. Понятие о смешанных углеводсодержащих
полимерах. Гликопротеины.
2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.
3. КОЛЛОКВИУМ.
Литература:
1.Конспект лекций.
2.Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия. - М.Дрофа, 2005, с.
400 – 420.
3.Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической химии:
пособие для Вузов/ под ред. Н.А.Тюкавкиной. – М.: Дрофа, 2006, с.241 - 253.
ТИПОВОЙ БИЛЕТ КОЛЛОКВИУМА.
1.Строение и химические свойства моносахарида (указан моносахарид).
2.Реакции, доказывающие восстанавливающую способность дисахарида (указан
дисахарид).
3.Хитин. Строение, биологическая роль.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Напишите таутомерные формы мальтозы, лактозы, целлобиозы. Какие химические
реакции характерны для циклических, а какие для оксо-форм этих дисахаридов?
Для растворов каких дисахаридов наблюдается мутаротация ?
2. По каким химическим свойствам можно отличить:
а) мальтозу, фруктозу и сахарозу;
б) анетальдегид, глицерин, сахарозу и лактозу?
3. Напишите уравнения реакций, доказывающих многоатомность дисахаридов мальтозы, сахарозы и целлобиозы.
4. Напишите уравнение реакции гидролиза сахарозы. Почему эту реакцию называют
инверсией сахарозы?
5. Почему свободная D-глюкоза дает положительную пробу Троммера, а сахароза
этой пробы не дает?
6. Какой из моносахаридных остатков в молекуле лактозы способен к цикло-оксотаутомерии?
7. Какой дисахарид является структурной единицей амилозы? Какой тип
гликозидной связи осуществляется в этом дисахариде между остатками D
глюкозы?
8. Какие полисахариды называются гомополисахаридами? Укажите виды связей
между D-глюкозидными остатками в крахмале, целлюлозе, гликогене, декстране.
9. С помощью каких реакций можно отличить крахмал от декстринов; декстрины от
сахарозы и мальтозы?
ЗАНЯТИЕ 32.
ТЕМА: Азотсодержащие органические соединения.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
I. СЕМИНАР.
1.1.
Амины.
1.1.1. Строение, классификация, номенклатура и изомерия аминов.
1.1.2. Кислотно-основные свойства алифатических и ароматических аминов.
1.1.3. Реакции отличия первичных, вторичных и третичных аминов.
1.1.4 . Реакции алкилирования и ацилирования аминов.
1.1.5. Диамины: путресцин, кадаверин. Получение, строение и свойства.
1.1.6 . Производные анилина: антифебрин, сульфаниловая кислота и ее амид.
Сульфаниламидные препараты, применение в медицине.
1.2. Аминоспирты: коламин, холин, ацетилхолин. Аминофенолы: дофамин,
норадреналин, адреналин. Значение их для жизнедеятельности организма.
1.3. Амиды кислот.
1.3.1 . Кислотно-основные свойства, отношение к гидролизу.
1.3.2. Мочевина (карбамид). Получение и свойства (гидролиз, основные
свойства, термическое разложение, действие азотистой кислоты). Медикобиологическое значение мочевины и ее производных (уретаны, уреиды
кислот, биурет). Гуанидин.
1.4.
Аминокислоты.
1.4.1 . Классификация, строение, номенклатура и изомерия аминокислот
1.4.2 . Реакции отличия α -, β -, γ- аминокислот.
1.4.3. Кислотно-основные свойства аминокислот. Типы солей аминокислот.
Изоэлектрическая точка аминокислоты (ИЭТ, pI).
1.4.4 .Реакции аминокислот in vivo (декарбоксилирование, дезаминирование,
трансаминирование). Декарбоксилирование α -аминокислот -путь к
образованию биогенных аминов и биорегуляторов (коламин, гистамии,
триптамин, серотонин, кадаверин, (β - аланин, γ -аминомасляная кислота.
2.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.
3.КОНТРОЛЬ УСВОЕНИЯ ТЕМЫ.
Литература:
1.Конспект лекций.
2.Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия. - М.Дрофа, 2005, с.
163 – 167, 202 – 204, 208 – 213, 249 – 250, 255 – 263, 314 – 345, 108 - 111.
3.Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической химии:
пособие для Вузов/ под ред. Н.А.Тюкавкиной. – М.: Дрофа, 2006, с.197 – 220.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Какой из приведенных аминов обладает наибольшей основностью в
растворе: C2H5NH2, (C2H5)2NH, (C2H5)3N, C6H5NH2 ?
Напишите структурные формулы и назовите амины, обшей формулы C4H11N.
Напишите уравнения реакций, доказывающих основный характер диэтиламина,
коламина, кадаверина, мочевины.
Напишите уравнения реакций взаимодействия с азотистой кислотой:
а) первичных, вторичных и третичных алифатических аминов;
б) мочевины.
5. Напишите уравнения реакций образования:
а) сернокислой соли анилина;
б) сульфаниловой кислоты;
в) сульфаниламида (белого стрептоцида).
Условия проведения реакций.
6. Методы качественного и количественного определения мочевины.
7. Напишите уравнения реакций образования диаминов: путресцина и кадаверина
из соответствующих аминокислот.
8. Приведите структурные формулы возможных изомеров валина и назовите их.
9. Напишите уравнения реакций образования всех типов солей глицина.
10. Напишите уравнения реакций, доказывающих амфотерный характер:
а) лизина;
б) аспарагиновой кислоты;
в) ацетамида.
11.Напишите уравнения реакций, протекающих при нагревании:
а) глииина;
б) γ-аминомасляной, (β -аминоизомасляной кислот.
12. Из каких α - аминокислот путем декарбоксилирования получаются биогенные
амины - гистамин, коламин? Напишите уравнение реакций.
13. Конечным продуктом декарбоксилирования аспарагиновой кислоты является
этиламин. Какая из двух карбоксильных групп будет отщепляться первой? Назовите
продукт, получающийся при декарбоксилирования одной карбоксигруппы
аспарагиновой кислоты.
14. Какие продукты получаются при дезаминировании аспарагиновой кислоты?
Какие виды дезаминирования имеют место in vivo и in vitro.
15. При действии азотистой кислоты на равные объемы растворов лизина и лейцина
одинаковой концентрации, из одной пробирки выделился вдвое больший объем
азота, чем из другой. В какой пробирке находился раствор лизина?
16. Напишите уравнение реакции трансаминирования между шавелевоуксусной
кислотой (ЩУК) и глутаминовой кислотой (ГЛУ).
17. Выберите аминокислоты, которые в условиях электрофореза при
рН= 6.0 будут двигаться к аноду или катоду: глутаминовая кислота (рl=
3,2); лизин (pl=9,7), изолейцин (pl=6,0), гистидин (pl=7,6), аланин
(pl=6.0).
ЗАНЯТИЕ 33.
ТЕМА: Пептиды, белки.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ:
1. СЕМИНАР.
1.1 Образование ди-, три- полипептидов из а -аминокислот.
1.2 Строение пептидной связи. Гидролиз пептидной связи.
1.3 Первичная структура пептидов и белков.
1.4 Пептиды: номенклатура, биологическая роль, применение в качестве
лекарственных средств.
1.5 Понятие о вторичной и третичной структуре белка.
1.6 Качественные реакции на белок.
2.ПРОГРАММИРОВАННЫЙ КОНТРОЛЬ.
3.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.
Литература:
1.Конспект лекций.
2.Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия. - М.Дрофа, 2005, с.
11 - 36, 47 - 85.
3.Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической химии:
пособие для Вузов/ под ред. Н.А.Тюкавкиной. – М.: Дрофа, 2006, с.14 - 27, 41 57.
ТИПОВОЙ БИЛЕТ ПРОГРАММИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ
1. Какой продукт получается при декарбоксилировании глицина (in vivo, in
vitro)? Напишите уравнения реакций.
2. Реакции отличия α-, β -, γ - аминокислот.
3. Построить трипептид из глицина, аланина и метионина. Определить характер
среды в растворе трипептида ГЛИ-АЛА-МЕТ.
4. Написать уравнения реакций щелочного гидролиза:
а) мочевины; б) ацетамида.
5. Подтвердить уравнениями реакций основный характер этиламина и анилина.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1.Изобразите электронное и пространственное строение пептидной связи,
сопряжение и длины связей в пептидной группе. Как изменилась длина связи C-N в
пептидной группе?
2. Проведите синтез дипептидов: ИЛЕ-ТРИ, ТРЕ-МЕТ, АЛА-ФЕН с использованием операций «активация» и «защита».
3. Напишите формулы возможных трипептидов, образованных аминокислотами:
лизин, аланин, серин.
4. Напишите формулы трипептидов: ВАЛ-ФЕН-ЛЕЙ, ЛИЗ-ГЛИ-ИЛЕ, АСП-СЕРАЛА. В какой области значения рН (кислой, нейтральной, щелочной) лежит
изоэлектрическая точка этих пептидов?
5. Напишите структурную формулу трипептида γ-Глутатиона ( γ ГЛУ-ЦИС-ГЛИ).
Какую биологическую функцию он выполняет?
6. Напишите структурные формулы нейропептидов.
ТИР-ГЛИ-ГЛИ-ФЕН-МЕТ(метионин-энкефалип), ТИР-ГЛИ-ГЛИ-ФЕН ЛЕЙ (лейцин-энкефалин).
Какое медико-биологическое значение они имеют?
7. Изобразите водородные связи между пептидными группами в а-спирали и в
структуре складчатого листа ( β -конформация).
8. Какие взаимодействия обуславливают третичную структуру белка в
полипептидной цепи пространственно сближенных а) цистеиновых остатков,
б) лизина и глутаминовой кислоты?
ЗАНЯТИЕ 34.
ТЕМА: Биологически активные гетероциклические соединения. Гетероциклы
с одним гетероатомом.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ
1. СЕМИНАР.
1.1. Классификация гетероциклических соединений (по природе гетероатома,
числу атомов и гетероатомов в цикле).
1.2. Пяти- и шестичленные гетероциклы с одним гетероатомом (фуран, тиофен,
пиррол, пиридин, индол, хинолин и их производные).
1.2.1 . Ароматичность соединений.
1.2.2..Электронное строение пиррольного и пиридинового атомов азота.
1.2.3. Кислотно-основные свойства.
1.2.4. Ароматические свойства (реакции SR).
1.2.5. Реакции гидрирования. Продукты гидрирования пиррола. Важнейшие
соединения, содержащие циклы пиррола, пирролина и пирролидина триптофан, пролин и оксипролин, порфин, гем.
1.2.6. Нуклеофильные свойства пиридинового атома азота. Соли пиридиния.
1.2.7. Производные пиридина - никотиновая кислота и ее амид (витамин РР) как
структурная единица коферментов НАД+ и НАДФ+. Пиридоксаль.
1.2.8. Изоникотиновая кислота. Тубазид, фтивазид.
1.2.9. Производные 8-гидроксихинолина - антибактериальные средства.
2.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.
3.КОНТРОЛЬ УСВОЕНИЯ ТЕМЫ.
Литература:
1.Конспект лекций.
2.Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия. - М.Дрофа, 2005, с.
43 – 45, 147 – 149, 278 – 292, 298 – 304, 440 – 443.
3.Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической химии: пособие
для Вузов/ под ред. Н.А.Тюкавкиной. – М.: Дрофа, 2006, с.178 - 196.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Напишите цикл Юрьева. Каковы условия проведения реакций?
2. Напишите уравнения реакций бромирования фурана, пиррола и тиофена.
Объясните механизм реакций (SR).
3. Каков тип гибридизации атома азота в молекуле пиррола?
4. Напишите уравнения реакций подтверждающих: а) амфотерный характер пиррола
и индола; б) основные свойства пирролидина и пирролина, пиридина и хинолина.
Для какого из указанных соединений основные свойства выражены ярче?
5. Какой химической реакцией можно разделить смесь бензола и тиофена? Описать
механизм этой реакции.
6. Напишите уравнения реакций нитрования и сульфирования пиридина.
Определите и объясните механизм реакций.
7. Объясните, почему а -аминопиридин нитруется и сульфируется значительно
легче, чем пиридин. В какое положение преимущественно вступают нитро- и
сульфогруппы?
8. Напишите схему получения метилпиридиний иодида и его реакции с гидридионом. В состав какого кофермента входит замещенный катион пиридиния?
9. Напишите уравнения реакций: а) получения амида никотиновой кислоты из β пиколина, б) получения кордиамина (N.N-диэтиламида никотиновой кислоты) из
пиридина.
10.Приведите схемы метаболических превращений триптофана.
11.В какой аналитической реакции образуется фурфурол?
12.Какие типы солей могут образовывать: а) триптофан; б) пролин? Напишите их
структурные формулы.
13.Постройте трипептиды: Гис - Про - Три, Про - ОH - Ала - Гис, Лиз -Три - Про. В
какой области рН находятся их изоэлектрические точки ?
ЗАНЯТИЕ 35.
ТЕМА: Биологически активные гетероциклические соединения. Гетероциклы
с двумя гетероатомами.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ
1.СЕМИНАР.
1.1
. Пятичленные гетероциклы с двумя гетероатомами: имидазол, пиразол,
тиазол, строение и свойства,
1.2 . Важнейшие производные имидазола: гистидин, гистамин.
1.3 . Пиразолоновое кольцо в фармпрепаратах (антипирин, амидопирин, анальгин,
бутадион).
1.4 . Норсульфазол, пенициллины - производные тиазола.
1.5. Шестичленные гетероциклы с двумя гетероатомами (пиридазин,
пиримидин, пиразин), строение и свойства.
1.6 . Кислородные производные пиримидина: урацил, тимин, цитозин.
5-фторурацил - противоопухолевое средство. Барбитуровая кислота, лактим-лактамная и кето-енольная таутомерия. Барбитураты, их применение в
медицине.
1.7. Бициклические конденсированные гетероциклы. Пурин и его производные.
Аденин, гуанин. Мочевая кислота, ее таутомерия. Ураты. Пуриновые
алкалоиды (теобромин, теофиллин, кофеин).
2.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА.
3.КОНТРОЛЬ УСВОЕНИЯ ТЕМЫ.
Литература:
1.Конспект лекций.
2.Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия. - М.Дрофа, 2005, с.
293 – 297, 304 – 312.
3.Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической химии: пособие
для Вузов/ под ред. Н.А.Тюкавкиной. – М.: Дрофа, 2006, с.178 – 196.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Приведите строение пиразола (1,2-диазола). Объясните, почему он является
ароматическим соединением. Приведите строение пиразолона-5 и
антипирина(1-фенил-2,3-диметилпиразолон-5).
2. Напишите уравнения реакций, доказывающих основный характер пиридина,
пиримидина, пурина.
3. Для какого соединения - пиррола, пиридина, пиримидина или бензола
ароматические свойства выражены ярче и почему?
4. Какое из соединений - пиррол, имидазол или пиразол - обладает самым кислым и
самым основным характером ?
5. Напишите уравнение реакции бромирования антипирина в присутствии
катализатора FeBr3. Объясните механизм реакции.
6. Какой атом азота будет протонироваться в первую очередь при действии сильной
кислоты в молекуле: а) антипирина; б)амидопирина ?
7. Напишите схему лактим-лактамной перегруппировки для барбитуровой кислоты
(2,4,6-тригидроксипиримидин), мочевой кислоты (2,6,8-тригидроксипурин).
8. Напишите уравнения реакций образования кислой и средней солей лития
мочевой кислоты.
9. Напишите схемы лактим-лактамной таутомерии урапила, тимина, цитозина,
гуанина; прототропной таутомерии аденина.
10. Какие продукты образуются при действии азотистой кислоты на аденин и
гуанин?
11. Приведите схемы реакций гидрирования пиразола и тиазола. В составе каких
фармпрепаратов содержатся образовавшиеся гетероциклы ?
ЗАНЯТИЕ 36.
ТЕМА: Нуклеиновые основания. Нуклеиновые кислоты.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ
1. СЕМИНАР.
1.1 Компоненты нуклеиновых кислот - нуклеиновые основания.
Пиримидиновые – урацил (У), тимин (Т), цитозин (Ц); пуриновые – аденин А),
гуанин (Г). Лактим-лактамная, амино-иминная таутомерия. Причины устойчивости
лактамных форм.
1.2 Нуклеозиды, как N-гликозиды пентоз. Отношение к гидролизу.
Рибонуклеозиды. Дезоксирибонуклеозиды.
1.3 Нуклеотиды - фосфаты нуклеозидов. Номенклатура нуклеотидов.
Рибонуклеотиды. Дезоксирибоиуклеотиды.
1.4 Строение полинуклебтидной цепи. Первичная структура нуклеиновых
кислот.
1.5 Иуклеотидный состав ДНК и РНК. Щелочной и кислотный гидролиз ДНК И
РНК.
1.6 Вторичная структура ДНК. Комплементарные основания (тиминаденин,
цитозин-гуанин). Правила Чаргаффа. Роль ДНК в передаче и хранении
наследственной информации.
1.7 Виды РНК - транспортная (тРНК), матричная (мРНК), и рибосомная (рРНК);
их функции.
1.8 Нуклеозид моно- и полифосфаты: А'ГФ, АДФ, АМФ. Биологическая
функция. Макроэргические связи.
1.9 Никотинамиднуклеотидные коферменты. Строение НАД' и его фосфата
НАДФ+. Система НАД+-НАДН.
2. УИРС:
2.1. Лекарственные препараты на основе модифицированных нуклеиновых
оснований (5-фторурацил, 6-меркаптопурии). Нуклеозиды - антибиотики.
2.2. Изменение структуры нуклеиновых кислот под действием химических
веществ.
2.3. Ацилфосфаты и ацил кофермент А - природные макроэргические
ацилируюшие реагенты. Биологическая роль реакций ацилирования.
3. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА.
Литература.
1.Конспект лекций.
2.Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия. - М.Дрофа, 2005, с.
304 – 305, 420 - 444.
3.Руководство к лабораторным занятиям по биоорганической химии:
пособие для Вузов/ под ред. Н.А.Тюкавкиной. – М.: Дрофа, 2006, с.253 - 263.
ТИПОВОЙ БИЛЕТ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ.
1. Строение и химические свойства пиррола.
2. Напишите структурные формулы нуклеиновых оснований, входящих в состав
ДНК, и их возможные таутомерные формы.
3. Напишите схему дефосфорилирования (гидролиза) АТФ до АМФ. Какие связи
называются макроэргическими?
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Напишите формулы тимина, цитозина и комплементарных им оснований.
Укажите водородные связи.
2. Напишите формулы N-гликозидов (нуклеозидов): уридина, дезоксигуанозина. В
какой таутомерной форме находятся в них нуклеиновые основания?
3. Напишите структурные формулы нуклеотидов: 5'-тимидиловой кислоты, 5'уридиловой кислоты, 5'-дезоксигуаниловой кислоты; назовите их как
монофосфаты соответствующих нуклеозидов. Напишите формулу аденозин3',5'-циклофосфата.
4. Напишите схему полного гидролиза 5'-гуаниловой кислоты В какой среде
гидролизуются сложноэфирные и гликозидные связи?
5. Напишите схему полного гидролиза в кислой среде дезоксиадено зин-5'фосфата (дАМФ).
6. Напишите строение участка ДНК с последовательностью Т-А-Ц. Приведите
строение фрагмента мРНК, полученного в результате транскрипции с данного
участка ДНК.
7. Напишите схему ферментативного фосфорилирования 5'-аденило-вой кислоты.
Назовите полученный продукт.
8. Напишите уравнение гидролиза АТФ до АМФ. Что такое макроэргические
связи?
9. Напишите формулу кофермента НАД+ и приведите схему окислительновосстановительной реакции, лежащей в основе его действия в биологических
процессах.
ЗАНЯТИЕ 37.
ТЕМА: Свойства растворов высокомолекулярных растворов.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ
1. Семинар
1.1. Высокомолекулярные соединения (ВМС), их классификация. Форма
макромолекул
1.2. Особенности растворения высокомолекулярных соединений как
следствие их структуры. Механизм набухания и растворения ВМС. Факторы,
влияющие на степень набухания ВМС
1.3. Вязкость растворов ВМС. Относительная, удельная и приведенная
вязкости. Методы измерения вязкости. Вязкость крови и других биологических
жидкостей
1.4. Определение молекулярной массы ВМС вискозиметрическим методом.
Уравнение Штаудингера
1.5. Осмотическое давление растворов полимеров. Уравнение Галлера
1.6. Полиэлектролиты. Изоэлектрическая точка и методы ее определения
1.7. Мембранное равновесие Доннана. Онкотическое давление крови
1.8. Устойчивость растворов полимеров. Высаливание
ВМС. Коацервация и ее роль в биологических системах. Застудневание
растворов ВМС. Свойства студней. Синерезис и тиксотропия
2. Лабораторная работа
2.1. Определение молярной массы ВМС вискозиметрическим методом.
2.2. Определение изоэлектрической точки желатина
Литература
1.Общая
химия.
Биофизическая
химия.
Химия
биогенных
элементов:учебникдлямед.спец.вузов/Ю.А.Ершов[идр.]. —М.:Высш. шк., 2000.
— С. 526–545.
2. Практикум по общей химии. Биофизическая химия. Химия биогенных
элементов: учеб.пособие для мед.спец.вузов/А.В.Бабков [и др.]. — М.: Высш.
шк., 2001. — 237 с.
ЗАНЯТИЕ 37.
ТЕМА: Подведение итогов семестра.