method

C.Cl;

D.N;

E.F.

Задание 9.

При проведении качественной реакции на содержание ионов Са2+ в моче выпал белый мелкокристаллический осадок, не растворимый в уксусной кислоте, но растворимый в азотной кислоте. Определить химический состав образовавшегося осадка:

A.CaCO3;

B.CaC2O4;

C.CaSiO3;

D.Ca3(PO4)2;

E.CaSO3.

Задание 10.

При добавлении раствора дифениламина к морковному соку образовался продукт интенсивно синего цвета. О присутствии каких ионов в соке свидетельствует данный аналитический сигнал?

A.Cl-;

B.PO43-;

C.C2O42-;

D.NO3-;

E.I-.

КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ НА ПРАКТИЧЕСКОМ ЗАНЯТИИ:

В начале занятия осуществляется проверка уровня подготовки студентов к занятию путем фронтальной беседы.

После проверки уровня подготовки к занятию студенты решают обучающие задачи по теме «Биогенные s- и р- элементы; биологическая роль, применение в медицине».

Следующим этапом является выполнение лабораторной работы с использованием приведенной инструкции. После завершения практической части студенты оформляют протокол лабораторной работы, в который вносят уравнения проведенных реакций и аналитические сигналы, наблюдаемые при проведении опытов.

Далее осуществляется анализ и коррекция знаний студентов путем рассмотрения особенностей электронного строения биогенных s- и р-

21

элементов, кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств, исходя из их положения в периодической системе Д.И. Менделеева, а также биохимической роли и медико-биологического значения этих элементов.

Следующим этапом занятия является проведение тестового контроля знаний студентов по теме «Биогенные s- и р- элементы; биологическая роль, применение в медицине» с использованием тестов формата А.

Занятие заканчивается подведением итогов работы и оцениванием знаний студентов: объявляются результаты тестового контроля и осуществляется проверка протоколов выполненной лабораторной работы.

БИОГЕННЫЕ d- ЭЛЕМЕНТЫ; БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ, ПРИМЕНЕНИЕ В МЕДИЦИНЕ.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ:

Кd – блоку относятся 32 элемента периодической системы, расположенные

вчетвертом-седьмом больших периодах. Они называются переходными элементами, т.к. занимают переходное положение между s – элементами, начинающими каждый период, и р – элементами, его завершающими.

Присутствующие в организме человека биогенные d – элементы являются металлами - микроэлементами, т.е. их содержание в тканях составляет менее 10-2 %. Жизненно необходимые биогенные d – элементы Zn, Cu, Fe, Mn, Co, Mo называются металлами жизни. Общими свойствами металлов – микроэлементов являются:

1)широкая распространённость в природе, доступность и легкая усвояемость организмом;

2)высокая комплексообразующая способность относительно различных донорных атомов, обладание различными устойчивыми степенями окисления и возможность легкого перехода из одной степени окисления в другую.

Эти свойства биогенных d-элементов обеспечивают их активное участие в важнейших биохимических процессах в клетке:

1)ферментативный катализ реакций синтеза и реакций клеточной энергетики;

2)перенос электронов, ионов, молекул и молекулярных ферментов;

3)регулирование активности механизмов и систем клетки.

В биохимических реакциях организма d – элементы принимают участие в виде бионеорганических комплексов металлов ,таких как гемоглобин, цитохромы, ферритин, цианкобаламин (витамин В12), церулоплазмин, супероксиддисмутаза (СОД), цитохромоксидаза, карбоангидраза и др.

Соединения, содержащие в своем составе d – элементы, широко используются в медицинской практике. Например, комплексоны, в состав которых могут входить Fe, Ca, Cu, Cd, Hg, Pb, Be и др. применяются в терапии для поддержания металло-лигандного гомеостаза и выведения из организма ионов токсических металлов; в санитарно-гигиенических исследованиях - при

22

анализе качества воды. Коллоидные препараты серебра (протаргол, колларгол) применяются в офтальмологии для лечения конъюнктивитов, для лечения инфекционных, кожных и венерических заболеваний. Сплавы, содержащие медь, серебро, олово применяются в стоматологии, хирургии и других областях медицины.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ:

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ:

Уметь трактовать общую характеристику d – элементов, их свойства и биологическую роль исходя из электронного строения атомов d – элементов.

Достижение данной цели обеспечивается решением конкретных целей.

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ

УМЕТЬ:

1.Трактовать общую характеристику d – элементов , исходя из электронного строения атомов d – элементов.

2.Анализировать изменение степеней окисления, окислительновосстановительных и кислотно-основных свойств d – элементов.

3.Интерпретировать роль d - элементов в реакциях комплексообразования.

4.Интерпретировать аналитические реакции биогенных d- элементов.

5.Трактовать химические основы применения переходных элементов и их соединений в биологии, медицине и фармации.

СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ:

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ:

1.Положение d-элементов в периодической системе Д.И.Менделеева. Особенности электронного строения d- элементов и их связь с положением в периодической системе.

2.Особенности изменения степеней окисления, окислительновосстановительных и кислотно-основных свойств d-элементов.

3.Роль d- элементов в реакциях комплексообразования.

4.Аналитическая реакция на ионы биогенных d-элементов.

5.Биологическая роль d-элементов. Применение переходных элементов и их соединений в медицине и фармации.

23

2. ГРАФ ЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ТЕМЫ: d-элементы

Положение в периодической системе

24

3. ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ: Основная литература:

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

Нова книга, 2006. – С.225-254; 292-313.

2.Медицинская химия: учебник. Калибабчук В.А., Грищенко Л.И., Галинская В.И. и др. – К.: Медицина, 2008. – С. 379392.

Дополнительная литература:

3.Левітін Є.Я., Бризицька А.М., Клюєва Р.Г. Загальна та неорганічна хімія.

Підручник. – Вінниця: Нова книга, 2003. – С. 414; 423-425; 432; 433; 442; 444;

451; 453; 459.

4.Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учебник для ВУЗов. – М.: Высшая школа, изд. центр «Академия», 2001. – С. 546-549.

5.Хухрянский В.Г., Цыганенко А.Я., Павленко Н.В. Химия биогенных элементов. Киев.: Вища школа, 1984. – С. 60-100.

6.К.А. Селезнёв. Аналитическая химия. М.: «Высшая школа», 1973. – С.

41-60, 92-100, 114-116.

ОРИЕНТИРОВАННАЯ ОСНОВА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Инструкция к лабораторно-практическому занятию:

Опыт №1:

Образование нерастворимых в воде гидроксидов d-элементов.

Принцип метода: Метод основан на образовании нерастворимых в воде осадков гидроксидов железа (III), хрома (III), меди (II) и цинка (II), имеющих разную окраску и свойства.

Материальное обеспечение: пробирки, растворы солей хлорида железа (III),сульфата хрома (ІІІ), сульфата меди (II), хлорида цинка (ІІ), раствор гидроксида калия (2М), раствор соляной кислоты (2М).

Ход работы:

1.В отдельные пробирки поместить по 2-3 капли растворов хлорида железа (ІІІ), сульфата хрома (ІІІ), сульфата меди (ІІ), хлорида цинка (ІІ).

2.В каждую пробирку внести 1 каплю 2 М раствора гидроксида калия.

3.Отметить цвет образовавшихся осадков.

4.Содержимое каждой из пробирок разделить поровну на 2 пробирки.

5.Внести в первую пробирку 1-2 капли 2 М раствора гидроксида калия.

6.Внести во вторую пробирку 1-2 капли 2 Н раствора соляной кислоты.

7.Отметить те пробирки, в которых осадок растворился и те, в которых осадок не растворился.

8.Составить уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде.

9.Сделать вывод о свойствах образовавшихся гидроксидов d-элементов.

25

Опыт №2:

Действие раствора аммиака на растворы солей d-элементов.

Принцип метода: метод основан на образовании гидроксидов меди (ІІ) , цинка (ІІ), кобальта (ІІ), которые, растворяясь в избытке реактива, образуют комплексные соединения.

Материальное обеспечение: пробирки, растворы сульфата меди (ІІ), хлорида цинка (ІІ), сульфата кобальта (ІІ), раствор аммиака (2М).

Ход работы:

1.В отдельные пробирки поместить по 3 капли растворов сульфата меди(ІІ), хлорида цинка (ІІ) и сульфата кобальта (ІІ).

2.Внести в каждую пробирку по 1 капле 2М раствора аммиака.

3.Отметить цвет образовавшихся солей.

4.Внести в каждую пробирку по 6 капель концентрированного раствора аммиака.

5.Отметить изменения, происходящие в каждой из пробирок.

6.Составить уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде.

7.Определить тип образовавшихся комплексных соединений и назвать эти соединения.

Опыт №3:

Образование нерастворимых гексацианоферратов Fe2+, Fe3+, Zn2+.

Принцип метода: метод основан на взаимодействии солей Fe2+, Fe3+ и Zn2+ с соответствующими аналитическими реагентами с образованием в кислой среде осадков комплексных соединений различной окраски.

Материальное обеспечение: пробирки, растворы сульфата железа (ІІ), хлорида железа (ІІІ), хлорида цинка (ІІ), раствор гексацианоферрата (II) калия (желтой кровяной соли) К4 [Fe(CN)6], раствор гексацианоферрата (III) калия (красной кровяной соли) К3[Fe(CN)6].

Ход работы:

1.Поместить в отдельные пробирки по 3 капли растворов солей сульфата железа (II), хлорида железа (III) и хлорида цинка (II).

2.Внести в пробирку с раствором сульфата железа (II) 1 каплю раствора К3[Fe(CN)6] (красной кровяной соли).

3.Внести в пробирку с раствором хлорида железа (III) 1 каплю раствора К4[Fe(CN)6] (желтой кровяной соли).

4.Внести в пробирку с раствором хлорида цинка (II) 1 каплю раствора К4[Fe(CN)6] (желтой кровяной соли).

5.Отметить цвет осадка, образовавшегося в каждой из пробирок.

6.Составить уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде.

26

Опыт №4:

Образование тиоцианатного комплекса Fe3+.

Принцип метода: метод основан на взаимодействии кислых растворов солей железа (ІІІ) с раствором роданида калия, которое сопровождается образованием растворимого в воде роданида железа кроваво-красного цвета.

Материальное обеспечение: пробирки, раствор хлорида железа (ІІІ),раствор роданида калия KSCN.

Ход работы:

1.В пробирку внести 3 капли раствора хлорида железа (ІІІ).

2.Добавить 1 каплю раствора роданида калия.

3.Наблюдать образование раствора роданида железа кроваво-красного

цвета.

4.Составить уравнение реакции в молекулярном и ионном виде.

Опыт №5:

Образование комплексного Мn (II) оксалата.

Принцип метода: метод основан на реакции осаждения гидроксидом калия из растворов солей Мn2+ растворимого в кислотах белого осадка гидроксида марганца (ІІ).

Материальное обеспечение: пробирки, раствор хлорида марганца (ІІ), раствор гидроксида калия (2М), раствор щавелевой кислоты (2М).

Ход работы:

1.В пробирку внести 4 капли раствора хлорида марганца (ІІ).

2.Добавить 2 капли 2М раствора КОН , перемешать.

3.Отметить образование белого осадка гидроксида марганца (ІІ).

4.Внести в пробирку 4 капли 2 Н раствора щавелевой кислоты.

5.Наблюдать процесс растворения осадка.

6.Составить уравнение реакции в молекулярном и ионном виде.

Опыт №6:

Кислотно-основное равновесие хромат – дихромат.

Принцип метода: метод основан на смещении ионного равновесия в системе: хромат ↔ дихромат в зависимости от кислотности среды.

Материальное обеспечение: пробирки, раствор хромата калия (0,5 Н), раствор дихромата калия (0,5М), раствор гидроксида калия (2М), раствор серной кислоты (2М).

Ход работы:

1.В отдельные пробирки поместить 0,5 мл 0,5М раствора хромата калия и 0,5 мл 0,5М раствора дихромата калия.

2.Отметить окраску каждого раствора.

3.Добавить в пробирку с раствором дихромата калия 1 каплю раствора щелочи.

4.Отметить изменение окраски раствора.

5.Добавить в эту же пробирку по каплям 2М раствор серной кислоты до изменения окраски раствора.

27

6. Составить уравнение ионного равновесия между хромат и дихромат ионами в молекулярном и ионном виде.

Опыт №7:

Образование комплексных соединений d – элементов с глицином.

Принцип метода: метод основан на образовании комплексного соединения глицината меди (II) в реакции взаимодействия солей меди (ІІ) и глицина по донорно - акцепторному механизму.

Материальное обеспечение: пробирки, раствор сульфата меди (ІІ), раствор глицина (1М), раствор гидроксида калия (2М).

Ход работы:

1.В пробирку внести 3 капли раствора сульфата меди (ІІ).

2.Добавить 9 капель 1 М раствора глицина.

3.Отметить окраску раствора.

4.Добавить к смеси 6 капель 2М раствора гидроксида калия.

5.Отметить изменение окраски раствора.

6.Составить уравнения соответствующих реакций.

НАБОР ЗАДАНИЙ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДОСТИЖЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ

Задание 1.

Ион Сu2+ входит в состав медьсодержащего фермента супероксиддисмутазы (СОД). Какая электронная конфигурация соответствует данному иону?

A.[Ar] 3d8 4s1;

B.[Ar] 3d8 4s2;

C.[Ar] 3d9 4s2;

D.[Ar] 3d9;

E.[Ar] 3d104s1.

Задание 2.

Электронная конфигурация иона имеет следующий вид: [Ar] 3d5. Иону какого переходного элемента соответствует данная электронная формула?

A.Cr3+;

B.Fe2+;

C.Mn2+;

D.Co2+;

E.Cu2+.

Задание 3.

В системе осуществляется превращение KMnO4 → MnSO4. Определите процесс, характеризующий данное преобразование:

A.Восстановление;

B.Окисление;

C.Разложение;

D.Обменное взаимодействие;

28

E. Диспропорционирование.

Задание 4.

Хром – элемент с переменной валентностью. Чему равна степень окисления этого элемента в соединении К2Cr2O7?

A.-1;

B.0;

C.+3;

D.+5;

E.+6.

Задание 5.

В комплексном соединении К3[Co(CN)6] комплексообразователем является d-элемент. Определите заряд комплексообразователя в данном соединении.

A.+3;

B.+2;

C.0;

D.-1;

E.-3.

Задание 6.

В аналитической химии применяется комплексная соль K4[Fe(CN)6]. К какому типу комплексов относится данное соединение?

A.Катионный;

B.Анионный;

C.Нейтральный;

D.Многоядерный;

E.Хелатный.

Задание 7.

При проведении аналитической реакции на ионы Fe2+ образовался темносиний осадок Fe3[Fe(CN)6]. Какой аналитический реагент использовался в данной реакции?

A.K4[Fe(CN)6];

B.К3[Fe(CN)6];

C.КСNS;

D.K2Cr2O7;

E.KMnO4.

Задание 8.

При действии едкой щелочи на растворы солей меди (ІІ) образуется нерастворимый в воде осадок. Какой цвет должен иметь данный осадок?

A.Красный;

B.Белый;

C.Серо-зеленый;

29

D.Темно-синий;

E.Голубой.

Задание 9.

Гемоглобин – красящий пигмент крови, благодаря которому осуществляется транспорт кислорода в организме. Указать элемент, который является комплексообразователем в этом соединении:

A.Железо;

B.Цинк;

C.Магний;

D.Кальций;

E.Натрий.

Задание 10.

В качестве антидота при отравлении солями тяжелых металлов применяют динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА). Определить дентатность этого лиганда:

A.1;

B.2;

C.4;

D.5;

E.6.

КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ НА ПРАКТИЧЕСКОМ ЗАНЯТИИ:

В начале занятия осуществляется проверка уровня подготовки студентов к занятию путем фронтальной беседы.

После рассмотрения уровня подготовки к занятию, студенты решают учебные задачи по теме «Биогенные d-элементы; биологическая роль, применение в медицине». Следующим этапом является выполнение лабораторной работы с использованием приведенной инструкции. После завершения практической части, студенты оформляют протокол, в который вносят уравнения проведенных реакций и наблюдаемые при проведении опытов аналитические сигналы.

После завершения лабораторной работы, осуществляется анализ и коррекция знаний студентов путем рассмотрения особенностей электронного строения d-элементов, химических свойств d-элементов на примере соединений их отдельных представителей и медико-биологического значения d-элементов и их соединений.

30