
- •Оглавление
- •Глава 1 16
- •Глава 2 химическая связь 33
- •Глава 3 54
- •Глава 4 82
- •Глава 5 110
- •Глава 6 141
- •Глава 7 173
- •Глава 8 196
- •Глава 9 234
- •Глава 10 комплексные соединения и их свойства 272
- •Глава 11 297
- •Глава 12 316
- •Глава 13 377
- •Глава 14 400
- •Глава 15 основные понятия органической химии 419
- •Глава 16 445
- •Глава 17 474
- •Глава 18 499
- •Глава 19 518
- •Глава 20 562
- •Глава 21 аминокислоты, пептиды и белки 578
- •Глава 22 620
- •Глава 23 651
- •Глава 24 692
- •Глава 25 709
- •Глава 26 740
- •Глава 27 771
- •От автора
- •Глава 1 строение атома, периодический закон и периодическая система элементов д. И. Менделеева
- •1.1. Строение атома
- •1.1.1. Квантовые числа
- •1.1.2. Принципы заполнения атомных орбиталей электронами
- •1.2. Периодический закон и периодическая система элементов д. И. Менделеева
- •1.3. Основные характеристики атомов элементов
- •1.3.1. Радиус атома
- •1.3.2. Энергия ионизации
- •1.3.3. Энергия сродства к электрону
- •1.3.4. Относительная электроотрицательность
- •Глава 2 химическая связь
- •2.1. Ковалентная связь
- •2.1.1. И молекулярные орбитали
- •2.1.2. Механизмы возникновения ковалентной связи
- •2.1.3. Особенности ковалентной связи
- •2.2. Ионная связь
- •2.3. Металлическая связь
- •Глава 3 межмолекулярные взаимодействия и агрегатное состояние вещества
- •3.1. Межмолекулярные взаимодействия
- •3.2. Агрегатное состояние вещества
- •3.2.1. Твердое состояние
- •3.2.2. Жидкое состояние
- •3.2.3. Жидкокристаллическое состояние
- •3.2.4. Паро- и газообразное состояния
- •Глава 4 основы химической термодинамики и биоэнергетики
- •4.1. Основные понятия термодинамики
- •4.2. Первый закон термодинамики
- •4.3. Понятие о самопроизвольных процессах.
- •4.4. Второй закон термодинамики. Энергия гиббса
- •4.5. Принцип энергетического сопряжения биохимических реакций
- •Г лава 5 основы кинетики биохимических реакций и химического равновесия
- •5.1. Основные понятия и терминология раздела
- •5.2. Факторы, влияющие на скорость гомогенных реакций
- •5.2.1. Влияние природы реагирующих веществ
- •5.2.2. Влияние концентрации реагентов.
- •5.2.3. Влияние температуры. Энергия активации
- •5.2.4. Влияние катализатора
- •5.3. Особенности кинетики гетерогенных реакций
- •5.4. Особенности кинетики цепных реакций
- •5.5. Химическое равновесие
- •5.5.1. Смещение химического равновесия
- •5.6. Ферментативный катализ и его особенности
- •5.7. Автоколебательные биохимические процессы
- •Г лава 6 растворы и их коллигативные свойства
- •6.1. Вода как растворитель и ее роль в жизнедеятельности организма
- •6.2. Термодинамика процесса растворения
- •6.З. Способы выражения концентрации растворов
- •6.4. Коллигативные свойства растворов
- •6.4.1. Диффузия
- •6.4.2. Осмос. Осмотическое и онкотическое давление
- •6.4.3. Давление насыщенного пара над раствором
- •6.4.4. Температура кипения и замерзания раствора
- •Глава 7 растворы электролитов и ионные равновесия
- •7.1. Электролитическая диссоциация
- •7.2. Равновесие в растворах слабых электролитов
- •7.2.1. Влияние общего иона и противоиона на равновесие
- •7.2.2. Взаимосвязь константы диссоциации и степени диссоциации
- •7.3. Особенности растворов сильных электролитов. Ионная сила раствора
- •7.4. Электролитическая диссоциация и ионное произведение воды
- •7.5. Водородный и гидроксильный показатели (рН и рОн)
- •7.6. Физико-химические основы водно-электролитного баланса в организме
- •Г лава 8 теория кислот и оснований и протолитические равновесия
- •8.1. Протолитическая теория кислот и оснований
- •8.2. Кислотно-основные свойства а-аминокислот
- •8.3. Важнейшие кислотно-основные реакции
- •8.3.1. Гидролиз солей
- •8.3.2. Реакции нейтрализации
- •8.3.3. Общая, активная и потенциальная кислотность растворов
- •8.4. Протолитический баланс. Буферные растворы и их свойства
- •8.5. Буферные системы организма, их взаимодействие, явления ацидоза и алкалоза
- •9.1. Основные понятия и факторы, влияющие на протекание окислительно-восстановительных реакций
- •9.2. Направление протекания окислительно-восстановительных реакций
- •9.3. Особенности биохимических окислительно-восстановительных процессов в организмах
- •9.3.1. Степень окисления углерода в органических соединениях
- •9.3.2. Биохимические реакции внутри- и межмолекулярной окислительно-восстановительной дисмутации за счет атомов углерода
- •9.3.3. Окислительно-восстановительные превращения кофакторов и коферментов оксидоредуктаз
- •9.3.4. Электронотранспортные цепи
- •9.3.5. Дегидрогеназное окисление-восстановление
- •9.3.6. Окислительное фосфорилирование
- •9.3.7. Фотофосфорилирование
- •9.3.8. Оксигеназное окисление-восстановление
- •9.3.9. Свободнорадикальное окисление и антиоксидантная система организма
- •9.4. Использование окислителей и восстановителей в медико-санитарной практике
- •Глава 10 комплексные соединения и их свойства
- •10.1. Основные понятия и терминология
- •10.2. Химическая связь в комплексных соединениях и особенности их строения
- •10.3. Химические свойства комплексных соединений
- •10.4. Медико-биологическая роль комплексных соединений
- •10.5. Металлолигандный баланс и его нарушения
- •10.6. Комплексонометрия
- •Глава 11 гетерогенные процессы и равновесия в растворах
- •11.1. Основные понятия и теоретические основы
- •11.2. Гетерогенные равновесия в растворах, связанные с процессом кристаллизации
- •11.3. Гетерогенные равновесия в растворах, связанные с процессом расслоения
- •11.4. Гетерогенные равновесия в живых системах
- •Глава 12 химия элементов-органогенов
- •12.2. Строение, химические свойства и роль элементов-органогенов и их соединений в растительном и животном мире
- •12.2.1. Водород и его соединения
- •12.2.2. Углерод и его соединения
- •12.2.3. Азот и его соединения
- •12.2.4. Фосфор и его соединения
- •12.2.5. Кислород и его соединения
- •12.2.6. Сера и ее соединения
- •12.3. Строение и химические свойства галогенов и их соединений
- •Глава 13 химия ионов металлов жизни и их роль в растительном и животном мире
- •13.1. Химия ионов s-металлов в организме
- •13.1.1. Натрий и калий
- •13.1.2. Магний и кальций
- •13.2. Химия ионов d-металлов в организме
- •13.2.1. Марганец
- •13.2.2. Железо и кобальт
- •13.2.3. Медь
- •13.2.4. Цинк
- •13.2.5. Молибден
- •Глава 14 химия и анализ загрязнений окружающей среды
- •14.1. Химия загрязнений атмосферы
- •14.1.1. Токсический смог
- •14.1.2. Фотохимический смог
- •14.1.3. Кислотные дожди
- •14.1.4. Загрязнение атмосферы другими токсикантами
- •14.1.5. Разрушение озонового слоя
- •14.2. Методы анализа токсикантов и методы снижения их поступления в атмосферу
- •14.3. Загрязнение гидросферы. Понятие об общих показателях, характеризующих природные и сточные воды
- •Глава 15 основные понятия органической химии
- •15.1. Основы классификации и номенклатуры органических соединений
- •15.2. Пространственная структура биоорганических молекул и виды изомерии
- •15.3. Понятие о взаимном влиянии атомов в молекуле и электронные эффекты
- •15.4. Классификация органических реакций и их компонентов
- •Г лава 16 алифатические и ароматические углеводороды
- •16.1. Строение и реакционная способность алканов
- •16.2. Строение и реакционная способность ненасыщенных углеводородов: алкенов и диенов
- •16.3. Ароматические углеводороды (арены)
- •Глава 17 спирты, фенолы, простые эфиры, тиолы и сульфиды
- •17.2. Физико-химические свойства спиртов и фенолов
- •17.3. Химические свойства спиртов
- •17.4. Химические свойства фенолов
- •17.5. Простые эфиры
- •17.6. Тиолы и сульфиды
- •Г лава 18 альдегиды, кетоны и их производные
- •18.1. Строение, номенклатура и физико-химические свойства альдегидов и кетонов
- •18.2. Химические свойства альдегидов и кетонов
- •18.2.1. Кислотно-основные свойства
- •18.2.2. Электрофильно-нуклеофильные свойства
- •18.2.3. Окислительно-восстановительные свойства
- •18.2.4. Комплексообразующие свойства
- •18.3. Альдегиды и кетоны в окружающей среде
- •Г лава 19 карбоновые кислоты и их функциональные производные
- •19.2. Химические свойства предельных кислот и их производных
- •19.2.1. Кислотно-основные свойства
- •19.2.2. Карбоновые кислоты как ацилирующие реагенты
- •19.2.3. Производные карбоновых кислот, их свойства и взаимные превращения
- •19.2.4. Окислительно-восстановительные свойства карбоновых кислот и их производных
- •19.3. Особенности свойств замещенных карбоновых кислот и их производных
- •19.3.1. Дикарбоновые кислоты
- •19.3.2. Гидроксикарбоновые кислоты
- •19.3.3. Оксокарбоновые кислоты
- •19.3.4. Ненасыщенные карбоновые кислоты
- •19.4. Основные реакции метаболизма карбоновых кислот
- •19.4.1. Биосинтез жирных кислот
- •1 9.4.2. Биологическое окисление жирных кислот
- •19.4.3. Реакции цикла кребса
- •19.5. Кислоты ароматического ряда и их производные как лекарственные средства
- •Г лава 20 Липиды
- •20.1. Жиры и воски
- •20.2. Омыляемые сложные липиды
- •20.3. Неомыляемые липиды - низкомолекулярные биорегуляторы
- •Глава 21 аминокислоты, пептиды и белки
- •21.1. Строение, классификация и физико-химические свойства а-аминокислот
- •21.2. Химические свойства а-аминокислот
- •21.2.1. Кислотно-основные свойства и прототропная таутомерия
- •21.2.2. К0мплекс00бразующие свойства
- •21.2.3. Электрофильно-нуклеофильные свойства
- •21.2.4. Окислительно-восстановительные свойства
- •21.3. Структура и свойства пептидов
- •21.4. Структура и свойства белков
- •Глава 22 углеводы и полисахариды
- •22.1. Строение, изомерия и свойства моносахаридов
- •22.1.1. Химические свойства моносахаридов и их производных
- •22.1.2. Катаболизм глюкозы - гликолиз
- •22.3. Полисахариды, их структура и свойства
- •22.3.1. Гомополисахариды
- •22.3.2. Гетерополисахариды, протеогликаны, гликопротеины
- •Г лава 23 биологически важные азотсодержащие соединения
- •23.1. Электронные состояния атома азота в его соединениях и свойства этих соединений
- •23.2. Роль аммиака для живых организмов и пути его обезвреживания. Цикл мочевины и ее свойства
- •23.3. Азотсодержащие ароматические гетероциклические соединения
- •23.4. Нуклеозиды, нуклеотиды и нуклеиновые кислоты, их структура и свойства
- •Г лава 24 электрохимия. Электрическая проводимость растворов электролитов
- •24.1. Электрическая подвижность ионов в растворе
- •24.2. Удельная электрическая проводимость растворов электролитов
- •24.3. Молярная электрическая проводимость растворов электролитов
- •24.4. Закон независимого движения ионов в разбавленных растворах (закон кольрауша)
- •24.5. Кондуктометрические методы анализа
- •24.5.1. Кондуктометрическое титрование
- •24.6. Электрическая проводимость биологических объектов в норме и патологии
- •Г лава 25 межфазные электрические потенциалы, гальванические цепи, потенциометрия
- •25.1. Возникновение двойного электрического слоя и виды электрических потенциалов
- •25.2. Электродный потенциал. Стандартный водородный электрод. Гальванические цепи. Уравнение нернста
- •25.3. Восстановительный потенциал
- •25.4. Диффузионный потенциал
- •25.5. Мембранный потенциал
- •25.6. Потенциометрия
- •25.6.1. Хлорсеребряный электрод сравнения
- •25.6.2. Ионо- и молекулярноселективные электроды определения
- •25.6.3. Потенциометрическое титрование
- •Глава 26 физико-химические основы поверхностных явлений
- •26.1. Свободная поверхностная энергия
- •26.2. Сорбция и ее виды
- •26.3. Абсорбция
- •26.4. Адсорбция
- •26.4.1. Адсорбция на неподвижной поверхности раздела фаз
- •26.4.2. Молекулярная адсорбция из растворов на твердых адсорбентах
- •26.4.3. Адсорбция ионов из растворов
- •26.4.4. Ионообменная адсорбция
- •26.5. Адсорбция на подвижной поверхности раздела фаз
- •26.6. Поверхностно-активные вещества
- •26.7. Хроматография
- •Глава 27 физикохимия дисперсных систем
- •27.2. Лиофобные коллоидные растворы
- •27.2.1. Строение мицелл в лиофобных коллоидных растворах
- •27.2.2. Свойства лиофобных коллоидных растворов
- •27.2.3. Влияние высокомолекулярных соединений на устойчивость лиофобных коллоидов. Флокуляция
- •27.3. Лиофильные коллоидные растворы
- •27.3.1. Строение мицелл пав и вмс в водных коллоидных растворах в зависимости от их концентрации
- •27. 3. 2. Получение и свойства лиофильных коллоидных растворов
- •27.3.3. Моющее действие растворов пав
- •27.3.4. Особенности растворов биополимеров
- •27.4. Структурообразование в растворах вмс. Возникновение связнодисперсных систем и их свойства
- •27.5. Грубодисперсные системы
- •27.5.1. Суспензии
- •27.5.2. Эмульсии
- •27.5.3. Аэрозоли
- •27.6. Электрокинетические явления в дисперсных системах
- •27.7. Ткани организма - дисперсные системы
- •27.7.1. Строение и свойства межклеточных мембран
- •27.7.2. Кровь - сложная дисперсная система
- •Приложение 1 применение осмолярной и осмоляльной концентраций в практической медицине
14.1.1. Токсический смог
Главной
причиной токсического смога является
повышенная концентрация S02
в атмосфере. Дополнительное поступление
S02
в
атмосферу началось сразу, как только
человек стал использовать каменный
уголь для отопления жилищ, а затем и в
производстве. Каменный уголь, особенно
низкосортный, всегда содержит серу
(до 3 %), которая при сжигании угля
превращается bS02:
В настоящее время главным источником SO2 являются тепловые электростанции, работающие на угле или нефтяном мазуте, в котором также содержатся сероорганические соединения или сера (0,1-3,5 %). Загрязнение атмосферного воздуха оксидом серы(4) происходит особенно интенсивно в результате газовых выбросов при получении оксидов металлов обжигом сульфидных руд и при производстве целлюлозы сульфитным методом.
Накопление S02 в атмосфере сопровождается образованием сернистой и серной кислот вследствие его взаимодействия с парами воды и кислородом:
При высокой влажности воздуха наличие кислотных продуктов приводит к образованию густого тумана, который захватывает также частицы сажи и пыли. Такой токсичный туман называется токсическим смогом или "лондонским смогом", в память о трагедии в 1952 г., когда в Лондоне от него погибло 3200 человек. Токсический смог чаще всего образуется зимой. При внезапном резком охлаждении земли верхний, более теплый слой воздуха создает подушку, препятствующую рассеиванию газов нижних слоев. Это явление называется инверсией температуры.
Таким образом, токсический смог образуется при загрязнении атмосферы оксидом cepы(IV), высокой влажности воздуха, наличии инверсии температуры в приземном слое и при отсутствии ветра в данной местности.
Оксид cepы(IV) особенно опасен для здоровья людей, страдающих заболеваниями дыхательных путей. Так, при концентрации S02 в воздухе 0,5 мг/м3 заболеваемость бронхитом у населения составит 6 %, при 1,0 мг/м3 - 13,2 %, при 5 мг/м3 -71,2 %, а при концентрации 6,8 мг/м3 все население заболеет бронхитом.
Основной вред окружающей среде наносит не столько сам SO2, сколько продукт его окисления SO3 и кислоты H2SO3 и H2SO4, которые являются причиной кислотных дождей.
14.1.2. Фотохимический смог
В настоящее время в связи с резким увеличением численности транспортных средств в больших городах основную угрозу для горожан представляет фотохимический смог, который впервые был отмечен в 1944 г. в Лос-Анджелесе. Для образования фотохимического смога необходимы следующие условия:
интенсивное солнечное излучение;
наличие в воздухе углеводородов и их производных, а также оксидов азота;
наличие в приземном слое атмосферы застойной зоны над данной местностью, чему способствуют отсутствие ветра и инверсия температуры, препятствующие рассеиванию приземного слоя.
Появление в городском воздухе углеводородов, их производных и оксидов азота при использовании транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания объясняется следующими реакциями, протекающими в двигателях.
При недостатке кислорода:
При избытке кислорода бензин сгорает полностью, но из-за высокой температуры в камере сгорания при участии азота воздуха образуются оксиды азота:
В
среднем автомобиль с бензиновым
двигателем за пройденные 15 тыс. км
потребляет 4350 кг кислорода, а выбрасывает
3250 кг оксида углерода(4), 530 кг оксида
углерода(2), 93 кг углеводородов, 30-70
кг альдегидов и 25-30 кг оксидов азота.
Фотохимические превращения оксидов
азота в воздухе сопровождаются
образованием озона:
Таким образом, в городском воздухе появляется сложная смесь углеводородов, альдегидов, оксидов азота, кислорода и озона, в состав которой входят как восстановители, так и окислители. Взаимодействие этих продуктов под действием солнечной радиации приводит к образованию сильнотоксичных пероксиацилнитратов (ПАН):
ПАН вызывают сильное раздражение слизистых оболочек дыхательных путей и глаз, так как при контакте с водой образуют различные кислоты и активные радикалы, которые, взаимодействуя с живыми тканями, повреждают их. Сохранение смоговой ситуации в течение длительного времени приводит к повышению заболеваемости и смертности прежде всего детей и пожилых людей. Фотохимический смог оказывает вредное воздействие и на растительность, вызывая образование "металлического" налета на листьях, их увядание и гибель. Кроме того, фотохимический смог усиливает коррозию металлов, разрушение резины и других материалов.
У
худшение
видимости во время смога (появление
голубоватой дымки) связано с
присутствием аэрозольных частиц.
Возникновение аэрозолей и последующее
их удаление за счет взаимодействия
с пылью и парами воды, приводящего к
агрегации и осаждению частиц, является
одним из основных путей самоочищения
атмосферы.