- •Основные типы химических реакций и процессов в функционировании живых систем
- •Основные типы химических реакций и процессов в функционировании живых систем
- •Содержание
- •Техника безопасности при работе в химической лаборатории Общие правила работы
- •Работа с легковоспламеняющимися, взрывоопасными и ядовитыми веществами
- •Тушение местного пожара и горящей одежды
- •Первая помощь при несчастных случаях
- •Занятие 1. Протолитические реакции. Гетерогенные реакции в растворах электролитов.
- •Основные типы химических реакций.
- •Теория кислот и оснований.
- •Константа диссоциации
- •Взаимосвязь степени диссоциации и константы диссоциации
- •Ионное произведение воды. Водородный показатель.
- •Гидролиз солей
- •Кислотность желудочного сока
- •Гетерогеннные равновесия в системе «раствор-осадок».
- •Вопросы и задачи для самоконтроля
- •Примеры решения задач
- •Тесты для самоконтроля
- •Ответы к тестам для самоконтроля
- •Занятие 2. Растворы.
- •2.1. Вода. Свойства воды как растворителя.
- •2.2. Растворы.
- •2.3. Способы выражения концентрации растворов.
- •2.4. Способы приготовления стандартных растворов.
- •2.5. Посуда, применяемая в объемном анализе.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Примеры решения задач
- •Тесты для самоконтроля Тест № 1
- •Тест № 2
- •Тест № 3
- •Тест № 4
- •Тест № 5
- •Ответы к тестам для самоконтроля
- •Занятие 3. Коллигативные свойства растворов
- •Температуры кипения и отвердевания растворов.
- •Осмотическое давление и его измерение
- •Роль осмоса и осмотического давления в биологических системах.
- •Вопросы для самоконтроля.
- •Тесты для самоконтроля Тест 1
- •Тест 2
- •Тест 3
- •Тест 4
- •Тест 5
- •Ответы к тестам для самоконтроля
- •Занятие 4. Буферные растворы
- •Буферные растворы. Классификация буферных растворов. Механизм их действия.
- •Буферная ёмкость
- •Буферные системы организма.
- •Кислотно-основное равновесие
- •Применение реакции нейтрализации в фармакотерапии.
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторные работы
- •Тесты для самоконтроля. Тест 1
- •Тест 2
- •Тест 3
- •Тест 3
- •Тест 5
- •Ответы к тестам для самоконтроля
- •Занятие 5. Реакции замещения лигандов
- •Комплексообразование в организме
- •Основные положения и понятия координационной теории.
- •Классификация и номенклатура комплексных соединений.
- •Комплексообразующая способность s-, р- и d- элементов
- •Характер химической связи в комплексных соединениях.
- •Внешнеорбитальные и внутриорбитальные комплексы
- •5.7. Представления о строении металлоферментов и других биокомплексных соединений
- •Устойчивость комплексных соединений в растворах
- •Механизм токсического действия тяжелых металлов.
- •Значение комплексных соединений в медицине.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Упражнения
- •Лабораторные работы
- •Литература
Внешнеорбитальные и внутриорбитальные комплексы
Для катионов d- элементов характерны октаэдрические комплексы. При их образовании возможны два типа гибридизации: d2sр3 и sр3d2, в зависимости от того, какие d-орбитали комплексообразователя доступны для лиганд.
Гибридизация d2sр3 осуществляется в том случае, если в образовании σ связей участвуют s и р орбитали внешнего уровня и две d-орбитали предпоследнего уровня. Этот вид гибридизации называется внутренней гибридизацией, а образующиеся комплексы внутриорбитальными.
Например: [Cr(NH3)6]3+
Cr3+ гибридизирующиеся орбитали
[Cr(NH3)6]3+ электронные пары от лигандов
При внутренней гибридизации лиганды прочно связаны с комплексообразователем, поэтому внутриорбитальные комплексы отличаются высокой устойчивостью.
Если на образование σ-связей комплексообразователь поставляет только орбитали внешнего внешнего уровня, то осуществляется sр3d2 гибридизация. Её называют внешней, а образующиеся комплексы внешнеорбитальными. Такие комплексы образуют d-элементы с полностью заселёнными d подуровнями. Например: [Cd(Cl)6]4-
Cd2+гибридизирующиеся орбитали
[Cu(Cl)6]4-
электронные пары от лигандов
Энергия связей, образованных при внешней гибридизации орбиталей комплексообразователя ниже, чем при внутренней гибридизации, поэтому внешнеорбитальные комплексы обладают меньшей прочностью по сравнению с внутриорбитальными.
Если у катиона d- элемента d подуровень заселен неспаренными электронами, то тип гибридизации определяется природой лиганда. Лиганды, обладающие достаточной электронодонорной способностью, могут «вытеснить» электроны с двух орбиталей d подуровня и заставить их спариться на остальных двух орбиталях. При этом нарушается правило Гунда. Такой способностью обладают, например:
цианид-ионы, поэтому они образуют внутриорбитальные комплексы. Например: [Fe(CN)6]4-:
Fe2+
[Fe(CN)6]4-
Если же лиганд не обладает достаточной электронодонорной способностью, то образуется внешнеорбитальный комплекс, например: [Fe(Н2О)6]2+
[Fe(Н2О)6]2+
Число неспаренных электронов в процессе комплексообразования в этом случае не меняется.
5.7. Представления о строении металлоферментов и других биокомплексных соединений
(гемоглобин, цитохромы, кобаламины).
Главную роль в жизнедеятельности живых организмов играют бионеорганические соединения с макроциклическими лигандами. В таких лигандах донорные атомы связаны в единое кольцо – цикл.
Наиболее распространены тетрадентатные макроциклы – порфирины. Лигандами являются атомы азота, которые располагаются по углам квадрата и жестко скоординированы в пространстве. Поэтому они образуют прочные координационные соединения даже с катионами щелочно - земельных металлов. Например, если в качестве центрального атома выступает ион магния, то в результате образуется активный центр хлорофилла, а если используются ионы Fe2+, образуется активный центр гемоглобина.
Порфириновые комплексы железа и кобальта входят в состав гемоглобина, каталазы, цитохромов, витамина В12. Все эти комплексы имеют октаэдрическую конфигурацию. Дефицит этих веществ в организме приводит к серьезным заболеваниям.