Змістовий модуль №1
§1. Хімія біогенних елементів
Усвідомлення змісту цього параграфу дає змогу:
- описувати будову атомів за допомогою електронних формул;
- прогнозувати їх властивості та формулювати періодичний закон Д.І.Менделеєва;
- класифікувати біогенні елементи та їх вміст в організмі людини;
- визначати s-, р-, d-елементи та залежність хімічних властивостей їх сполук від властивостей атомів;
- застосовувати знання про біогенні елементи для пояснення їх біологічної ролі в організмі людини та застосування в медицині.
Основні поняття та закони хімії
Досконало оволодіти знаннями та вміннями з біонеорганічної хімії неможливо без базових знань із загальної та неорганічної хімії. Тому необхідним для розуміння фізико-хімічних процесів в організмі людини та вивчення біонеорганічної хімії в цілому є володіння основними поняттями та законами хімії. До основних понять атомно-молекулярного вчення про природу матерії є атом, йон, хімічний елемент, молекула, проста та складна речовина.
Атом — електронейтральна частинка, що складається з позитивно зарядженого ядра і негативно заряджених електронів.
Йон — частинка, що має заряд. Позитивно заряджені йони називаються катіонами, негативно заряджені — аніонами.
Молекула — найменша частинка речовини, яка має її хімічні властивості. Вона може складатися з однакових або різних атомів.
Хімічним елементом називають сукупність атомів з однаковим зарядом ядра. Вперше поняття хімічного елемента сформулював Роберт Бойль у 1661 році. Нині відомо 118 хімічних елементів, які розташовані за певним порядком в періодичній системі елементів Д.І.Менделєєва. Хімічні елементи класифікують в залежності від ознаки, що взята за основу класифікації. Так, відповідно до властивостей хімічні елементи поділяють на металічні та неметалічні. За походженням елементи класифікують на природні та штучні. Перші входять до складу природних сполук, а штучні отримують в результаті проведення ядерних реакцій.
До життєвонеобхідних елементів відносять біогенні елементи, які виконують певні біологічні функції в живому організмі.
Усі хімічні елементи позначаються спеціальними символами та мають назву. Наявність хімічної номенклатури дає можливість відобразити склад речовин за допомогою хімічних формул.
Основним об'єктом хімії є речовина. І це справедливо, адже з речовин складаються всі тіла, що нас оточують. У наш час відомо понад 12 мільйонів речовин, як живої так і неживої природи. Речовина — це сукупність атомів та молекул, що має певний агрегатний стан. Речовини поділяються на прості та складні. Прості речовини утворюються атомами одного елемента, складні речовини складаються з атомів різних елементів. Прості речовини поділяються на метали і неметали, а складні речовини — на неорганічні й органічні. Класифікацію речовин наведено на схемі 1.
Схема 1
Класифікація хімічних речовин
Такий розподіл умовний, оскільки не існує чіткої межі між металами та неметалами. Чиста речовина складається з частинок певного виду (йонів, атомів, молекул) і має сталі фізичні властивості. Суміші речовин складаються з двох або більше чистих речовин, їх поділяють на однорідні та неоднорідні.
Прості речовини являють собою форми існування елементів у вільному стані. Деяким елементам відповідає кілька простих речовин (алотропних форм), які можуть різнитися як за складом (кисень О2, озон О3 для елемента Оксигену), так і за будовою кристалічних ґраток (алмаз, графіт, карбін для елемента Карбону). Дане явище називається алотропією, а прості речовини – алотропними видозмінами, або модифікаціями. Речовини, які мають однаковий склад і однакову молярну масу, але різну будову молекул та властивості називаються ізомерами. Кожній речовині притаманні специфічні властивості – об’єктивні характеристики, які визначають індивідуальність конкретної речовини і тим самим дають змогу відрізнити її від усіх інших речовин. Класифікація неорганічних речовин представлена на схемі 2.
Схема 2