Занятие №7

Тема: Комплексные соединения.

Актуальность темы: Практически все ионы d-элементов в условиях организма находятся в связанном состоянии, т.к. образуют комплексные соединения с различными биолигандами, в состав которых входят донорные атомы кислорода, азота, серы. Биокомплексные соединения значительно различаются по своей устойчивости. Одни из них настолько прочны, что постоянно находятся в организме и выполняют определенную функцию. Роль металла в таких комплексах высокоспецифична; замена его даже на близкий по физико-химическим параметрам металл приводит к значительной или полной утрате физиологической активности. Примерами таких соединений является гемоглобин (только кобальтовый аналог этого соединения обладает незначительной способностью связывать и переносить кислород); витамин В-12, хлорофилл. С другой стороны, в организме есть весьма непрочные комплексные соединения, которые часто образуются только на то время, которое нужно для выполнения определенных функций (например, образование между ионом металла - активатором и ферментом комплексного соединения на период осуществления катализа). Специфичность металла таких комплексов часто не ярко выражена, он может быть заменен на другой без потери физиологической активности.

К биокомплексам с невысокими значениями констант устойчивости можно отнести и такие, которые стабилизируют сложные структуры. Например, образование металлополинуклеотидных комплексов стабилизирует двойную спираль ДНК.

В живых организмах найдено много ферментов, в состав которых входят ионы металлов. Для организма характерно не только протолитический и ионный гомеостаз, но также поддержание на постоянном уровне и концентрации веществ лигандообменных равновесий. Нарушение металлолигандного гомеостаза приводит к различным патологиям. В таких случаях организм включает защитные механизмы и со временем возвращает основные показатели к норме. Однако в ряде случаев возникает необходимость в проведении фармакотерапии.

Учебные цели: сформировать системные знания по теории равновесий комплексообразования для обоснования протекающих в условиях живых организмов образования и разрушения биокомплексных соединений и поддержания металлолигандного гомеостаза.

В результате освоения темы студент должен уметь:

• Различать простые и комплексные соединения;

• Написать по названию и называть по формулам комплексные соединения;

• Писать уравнения реакции образования комплексных соединений по реакциям внедрения и присоединения;

• Писать уравнения реакции диссоциации комплексных соединений и выражать константы устойчивости или нестойкости комплексного иона;

• Определять валентность (или степень окисления) и координационное число комплексообразователя и заряд комплексного иона, дентантность лигандов;

• Предсказывать комплексообразующую способность металлов и неметаллов на основе электронного строения их атомов;

• Оценивать прочность комплексных соединений на основании их констант устойчивости или нестойкости.

Для формирования умений студент должен знать:

• Сущность координационной теории А. Вернера;

• Понятия: комплексообразователь (центральный атом), лиганды (адденды), координационное число, дентантность лиганда;

• Классификацию комплексных соединений по заряду комплексного иона и по природе лиганда;

• Современную номенклатуру комплексных соединений;

• Типы гибридизации комплексообразователя и геометрическую форму комплексных ионов;

• Изомерию комплексных соединений;

• Биологическую роль важнейших биокомплексов и применение комплексообразования в медицине.

Вид занятий: лабораторно-практическое.

Продолжительность занятия: 3 академических часа.

Оснащение рабочего места: штатив с пробирками, мерные пробирки, пипетки, фильтровальная бумаги, стеклянная палочка, таблица с константами устойчивости и нестойкости комплексных соединений, калькуляторы.

Реактивы: 0,1 М растворы CuSO₄, Bi(NO₃)₃, KJ, KOH, NaCl, FeCl₃, H₂C₂O₄, KCNS, HNO₃, H₂SO₄; 10% раствор NH₃; 0,1% растворы AgNO₃ и KMnO₄; сухие соли K₄[Fe(CN)₆] и FeSO₄; металлический Zn.