method

Донецкий национальный медицинский университет им. М.Горького Кафедра медицинской химии

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к практическим занятиям по медицинской химии

(для студентов первого курса медицинских факультетов).

Донецк - 2011

1

Методические указания подготовили:

−зав. кафедрой, доцент Рождественский Е.Ю.

−доцент Сидун М.С.;

−ст. преподаватель Павленко В.И.;

−ассистенты кафедры: Игнатьева В.В., Бойцова В.Е., Бусурина З.А., Стрелецкая Л.П., Сидоренко Л.М.

2

ВВЕДЕНИЕ В ПРАКТИКУМ ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН Д.И. МЕНДЕЛЕЕВ. ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ:

Отличительная черта современной медицины – активное внедрение достижений химии в теорию и практику исследований функций живого организма. Еще великий ученый М.В. Ломоносов говорил, что «понимаемые в глубоком смысле химия и медицина неотделимы». Медицинская химия изучает химические основы процессов жизнедеятельности живого организма, которые подчиняются основным химическим закономерностям. Большинство процессов, происходящих в живом организме, объясняется на основании теоретических положений неорганической, физической и коллоидной химии. Например, изменение структуры и функций клеток крови в растворах кровезаменителей объясняется законами осмотического давления. Не менее важную роль играют законы кинетики и катализа, которые дают возможность понимать закономерности протекания ферментативных процессов.

Поэтому особую роль приобретает знание основ медицинской химии, которая служит фундаментом при последующем изучении биоорганической и биологической химии, фармакологии, физиологии, гистологии, санитарии и гигиены, анестезиологии.

Прогресс современной медицины во многом обусловлен достижениями в химии. Положительный эффект врачебной деятельности на 70% определяется наличием лекарственных препаратов, большинство которых синтезировано химиками.

Периодический закон и созданная на его основе периодическая система элементов Д.И. Менделеева являются одним из основных законов естествознания, фундаментом современного учения о строении материи. Химия получила теоретический фундамент и приобрела черты современной науки. Значение этого закона выходит далеко за пределы химии. Так, успехи атомной и ядерной физики атома стали возможны лишь благодаря периодическому закону. С другой стороны, развитие квантовой механики расширили и углубили содержание закона.

Вокружающей природе, в живом организме химические элементы образуют большое число неорганических соединений. Их классификация позволяет проследить закономерности изменений свойств соединений, выявить взаимосвязь между ними, произвести обобщение. Это помогает изучению большого объема фактического материала и дает возможность прогнозировать протекание той или иной реакции между веществами.

Впериодической системе элементов нашли своё подтверждение все основные законы философии: закон единства и борьбы противоположностей, переход количества в качество, отрицание отрицания.

Знание периодического закона и периодической системы Д.И. Менделеева,

атак же основных классов неорганических соединений необходимы студентам

3

для дальнейшего изучения ими курсов биохимии, фармакологии и клинических дисциплин.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ:

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ:

Уметь трактовать периодическую систему Д.И. Менделеева для составления электронных и электронно-графических формул элементов и на основании положения элемента в системе характеризовать его свойства и свойства его важнейших соединений, а так же анализировать основные классы неорганических соединений.

Достижение данной цели обеспечивается решением конкретных целей.

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ

УМЕТЬ:

1.Трактовать понятия период, группа, подгруппа.

2.Интерпретировать сущность порядкового номера элемента, периодичность изменения свойств элементов, а также понятий: потенциал ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность, радиус атома и ионов.

3.Анализировать изменение металлических и неметаллических, окислительно-восстановительных свойств элементов в группах и периодах.

4.Интерпретировать оксиды, гидроксиды, кислоты и соли.

5.Анализировать зависимость кислотно-основных свойств оксидов и гидроксидов от положения элемента в периодической системе Д.И. Менделеева.

СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ:

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ:

1.Вступление к практикуму. Роль курса медицинской химии.

2.Развитие периодического закона. Закон Мозли. Современная трактовка периодического закона.

3.Структура периодической системы и её обоснование с позиций теории строения атома.

4.Периодичность изменения свойств атомов: атомных и ионных радиусов, потенциала ионизации, энергии ионизации, энергии сродства к электрону, электроотрицательности.

5.Классы оксидов, гидроксидов, кислот и солей. Их классификация.

6.Изменение окислительно-восстановительных, кислотно-основных свойств кислородных соединений, устойчивости водородных соединений.

7.Роль периодического системы Д.И. Менделеева в современной химии.

4

2. ГРАФ ЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ТЕМЫ:

ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА.

ЗАКОН МОЗЛИ. СОВРЕМЕННАЯ ФОРМУЛИРОВКА ПЕРИОДИЧЕСКОГО ЗАКОНА.

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСИТЕМА

Свойства химических

соединений

Периодичность изменения свойств элементов в группах и периодах.

Характеристика свойств элементов и его важнейших соединений.

5

3. ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ: Основная литература:

1.Медицинская химия: учебник. Калибабчук В.А., Грищенко Л.И., Галинская В.И. и др. – К.: Медицина, 2008. – С. 7-24.

2.Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. – Вінниця:

Нова книга, 2006. – С. 20-44.

Дополнительная литература:

3.Левітін Є.Я., Бризицька А.М., Клюєва Р.Г. Загальна та неорганічна хімія. Підручник. – Вінниця: Нова книга, 2003. – С. 41-60, 99-125.

4.Н.И. Михайличенко. Общетеоретические основы химии. – К.: Высшая школа, 1979. – С. 35-49.

5.Ершов Ю.А., Попков В.А., Берлянд А.З. Общая химии. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. Учебник для ВУЗов. – М.: Высшая школа,

2000. – С. 153-164.

6. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учебник для ВУЗов. – М.: Высшая школа, изд. центр «Академия», 2001. – С. 27-45.

ОРИЕНТИРОВАННАЯ ОСНОВА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Инструкция к практическому занятию.

РЕШЕНИЕ ОБУЧАЮЩИХ ЗАДАЧ:

Задача 1.

Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 20 и 50 и укажите к каким элементам они относятся.

Эталон решения:

Элементы с порядковыми номерами 20 и 50 в периодицеской системе – это кальций и олово. Порядковый номер элемента показывает заряд ядра и число электронов в атоме. Используя номер периода, в котором находится каждый из элементов, их электронные формулы можно изобразить:

Задача 2.

Напишите электронные формулы атомов хлора и стронция, и их ионов Сl– , Sr2+.

Эталон решения:

Электронные формулы атомов элементов имеют вид:

Атом хлора, принимая электрон, превращается в однозарядный ион с восьмиэлектронной внешней оболочкой, а атом стронция, отдавая 2 электрона превращается в двузарядный катион. Электронные фрмулы ионов имеют вид:

6

Задача 3.

Пользуясь правилом Клечковского и положением элементов в периодической системе, укажите, нейтральным атомам каких элементов, отвечают электронные формулы: KL 3s23p63d14s2 и KLM 4s24p2. Приведите формулы их ионов Е3+ и Е2+.

Эталон решения:

Значения главного квантового числа внешнего электронного уровня указывают на то, что элементы находятся в 4-м периоде, причем один из них d-элемент, а другой – р-элемент, на это указывают незаполненные d-орбитали и соответственно р-орбитали. Число валентных электронов 3d14s2 и 4s24p2 подтверждают, что эти элементы соответственно 3-ей и 4-ой групп периодической системы. Значит это элементы – скандий и германий. Для получения катиона Sc3+ из атома нужно удалить два s- и один d-электрон, для получения катиона германия необходимо удалить из нейтрального атома два р- электрона. Тогда электронные формулы ионов имеют вид:

Задача 4.

Дайте сравнительную характеристику элементов хлора и марганца.

Эталон решения:

Хлор и марганец – элементы седьмой группы, атомы которых имеют одинаковые число валентных электронов, равное номеру группы. Высшая степень окисления элементов +7, поэтому формулы высших оксидов – Cl 2O7 и Mn2O7. Они характеризуются кислотными свойствами, в качестве гидроксидов им соответствуют сильные кислоты HClO4 и HMnO4. Валентные электроны этих элементов находятся на разных энергетических уровнях: у атома хлора это s- и р-электроны внешнего уровня, для завершения которого не хватает одного электрона. Поэтому хлор – типичный неметалл, сильный окислитель.

У атома марганца валентные 2 s-электрона внешнего 5 d-электронов предпоследнего энергетических уровней, поэтому марганец – типичный металл, сильный восстановитель.

Соединения этих элементов в низших степенях окисления отличаются по свойствам. Низший оксид марганца MnO – основной оксид, которому соответствует слабое основание Mn(OH)2, а низший оксид хлора Cl2O – кислотный оксид, ангидрид слабой хлорноватистой кислоты HClO.

Задача 5.

Назовите валентные электроны атомов s-, p-, d-, f-элементов. Подчеркните их в электронных формулах атомов элементов с порядковыми номерами 5,15,17,24,25,35 и укажите, к каким электронным семействам они принадлежат.

Задача 6.

Напишите электронные формулы ионов элементов 4-ого периода аналогов аргона.

7

Задача 7.

Объясните причину «проскока» внешнего s-электрона в атомах хрома и меди.

Задача 8.

Напишите формулы высших оксидов и гидроксидов элементов третьего периода и охарактеризуйте порядок изменения кислотно-основных свойств этих веществ с увеличением заряда ядра атома.

Задача 9.

Разместите гидроксиды в порядке возрастания основных свойств: NaOH, CsOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2, Zn(OH)2, Cd (OH)2.

Задача 10.

Пользуясь положением элементов в периодической системе, определите какой из гидроксидов более сильное основание Sn(OH)2 или Pb(OH)2.

Задача 11.

Укажите символы химических элементов, ионам которых отвечают электронные формулы:

E–2 [He] 2s22p6

E– [Ne] 3s23p6

E+2 [Ne] [Ar]3d5; [Ar] 3d2; [Ar] 3d3

Задача 12.

На основании электронного строения атомов дайте сравнительную характеристику элементов хрому и сере.

НАБОР ЗАДАНИЙ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДОСТИЖЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ

Задание 1.

Элементы характеризуются определенной периодичностью в изменении их свойств в периодической системе. Укажите фактор, определяющий эти изменения:

A.Заряд атома;

B.Степень окисления;

C.Валентность;

D.Атомный радиус;

E.Электроотрицательность.

Задание 2.

Одна из классификаций химических элементов основана на строении их электронных оболочек. Согласно неё все элементы можно разделить на s-, p-, d-

иf-элементы. Какие из приведенных элементов относятся к р-элементам? A. S, P, Cl;

8

B.K, Ca, Se;

C.Ba, Mg, Al;

D.Mn, Br, Mo;

E.P, S, Cr.

Задание 3.

Все водородные соединения элементов V-A группы обладают токсичностью. Какое из этих летучих водородных соединений является наиболее стойким?

A.NH3;

B.PH3;

C.AsH3;

D.SbH3;

E.BiH3.

Задание 4.

Свойства ионов зависят от их положения в периодической системе. Укажите, как изменяются восстановительные свойства в ряду: Сl– – Br – – I –

A.Уменьшаются;

B.Увеличиваются;

C.Не изменяются;

D.Бром сильный восстановитель, чем хлор;

E.Не проявляют восстановительных свойств.

Задание 5.

Основные свойства гидроксидов определяются положением элемента в периодической системе. Какой из перечисленных гидроксидов имеет наиболее выраженные свойства?

A.CsOH;

B.LiOH;

C.KOH;

D.Ca(OH)2;

E.Mg(OH)2.

Задание 6.

Степень окисления элемента определяется его электронной структурой, которая зависит от положения элемента в периодической системе. Укажите элемент, который имеет только положительную степень окисления.

A.Магний;

B.Сера;

C.Хлор;

D.Кислород;

E.Фтор.

9

Задание 7.

Сила галогеноводородных кислот зависит от положения кислотнообразующего элемента в периодической системе. Какая из ниже приведенных кислот является наиболее сильной?

A.HF;

B.HBr;

C.HI;

D.HCl;

E.HBi.

Задание 8.

Все элементы в периодической системе распределены по периодам, группам и подгруппам. Периоды делятся на малые и большие. Чем они отличаются друг от друга?

A.Наличием d- и f-элементов;

B.Наличием металлов;

C.Наличием инертных газов;

D.Наличием s-элементов;

E.Наличием неметаллов.

Задание 9.

К р-элементам IV группы периодической системы относятся углерод, кремний, германий, олово и свинец. Укажите, как изменяются кислотные свойства элементов в этом ряду?

A.Увеличиваются;

B.Уменьшаются;

C.Не изменяются;

D.Сначала увеличиваются, потом уменьшаются;

E.Сначала уменьшаются, потом увеличиваются.

Задание 10.

Соединение меди CuSO4∙5H2O используется в фармации в качестве бактерицидного препарата. Какая формула отвечает электронной конфигурации элемента 29Cu?

A.3d104s1;

B.3d94s2;

C.3d64s2;

D.3d84s2;

E.3d74s2.

Задание 11.

Для количественного определения многих лекарственных средств используют неводные растворы хлорной кислоты. Какой из приведенных оксидов соответствует этой кислоте?

A. Cl2O7;

10