Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химия. Лабораторный практикум для студентов 1 курса медицинского института, обучающихся по специальности 060101 Лечебное дело
.pdf
уменьшается и в некоторых случаях становится недостаточной для образования малорастворимых соединений, например сульфидов или гидроксидов.
Поэтому отсутствие осадка при добавлении соответствующих анионов к раствору комплексной соли является косвенной характеристикой прочности этого иона и свидетельствует об отличиях в поведении ионов в составе комплексных и двойных солей.
Основные реакции, в которые вступают комплексные соединения,
определяются устойчивостью образующихся в этих реакциях соединений.
Образование роданидного комплекса из гидратированного иона железа
(III) отмечается по появлению кроваво-красной окраски комплексного аниона [Fe(SCN)6]3–:
[Fe(H2O)6]3– + 6SCN–→ [Fe(SCN)6]3– + 6H2O.
О смещении равновесия в сторону фторидного комплекса свидетель-
ствует обесцвечивание раствора при добавлении к роданидному комплексу
ионов F– :
[Fe(SCN)6]3– + 6F– → [FeF6]3– + 6SCN–.
Комплексные ионы могут разрушаться веществами, образующими с
ионом-комплексообразователем другие более прочные соединения. Такими
соединениями практически для всех исследуемых металлов, кроме хрома, являются сульфиды, имеющие очень малые значения ПР.
Осадок Cu(OH)2 растворяется в аммиаке вследствие высокой устойчи-
вости комплексного иона [Cu(NH3)]
Cu(OH)2 + 4NH3 → [Cu(NH3)]
2+
:
4
2+
+ 2OH–,
4
который в свою очередь может быть разрушен при добавлении в рас-
твор аниона, образующего с ионом комплексообразователем соединение с
очень малой величиной ПР, например:
[Cu(NH3)4]
2+
+ S2– → CuS↓ + 4NH3.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Лабораторная работа № 6
Комплексные соединения
Реактивы:
Растворы: 0,1 М CuSO4, CrCl3; СоSO4, 2M NaOH; концентрированный
NH3; насыщенный NaF, 0,1МсольМора (NH4)2SO4·FeSO4, K4[Fe(CN)6], Na2S;,
Оборудование: Конические пробирки, пипетки капельные, штатив с
коническими и термостойкими пробирками, пипетки капельные (1 – 2 мл.)
Порядок работы
Опыт №1 Образование и разрушение аммиакатов
переходных металлов.
Возьмите четыре пробирки. В каждую пробирку налейте по 1 мл рас-
творов CuSO4, CrCl3; СоSO4, и соли Мора (NH4)2SO4·FeSO4. В пробирку с
раствором CoSO4 добавьте несколько кристалликов NH4Cl и взболтайте содержимое до полного растворения кристаллов.
71
Затем в каждую пробирку добавьте по 1 капле концентрированного
раствора аммиака NH4OH. Наблюдайте выпадение осадков гидроксидов соответствующих солей.
К полученным осадкам добавьте еще по 3 капли раствора аммиака. От-
метьте пробирки, в которых осадок не растворится.
Растворы аммиакатов испытайте на взаимодействие с раствором Na2S.
Вопросы и задания:
1) Опишите наблюдаемое. Отметьте цвета растворов и осадков
2) Напишите уравнения реакций.
3)Напишите выражения для констант устойчивости комплексных
ионов.
4) Отметьте и объясните отличия в поведении хрома и железа.
Опыт №2 Замещение лиганда в комплексных соединениях
железа (III).
Налейте в пробирку 1 мл раствора FeCl3 и добавьте несколько капель
раствора роданида аммония NH4SCN. Отметьте изменение окраски раствора.
К полученному раствору роданида железа добавьте несколько капель
насыщенного раствора NaF. Наблюдайте обесцвечивание раствора.
Вопросы и задания
1) Опишите Ваши наблюдения и объясните их.
2) Напишите уравнения реакций.
3) Напишите выражения для констант устойчивости комплексных
ионов.
Опыт №3 Взаимодействие соли Мора и K4[Fe(CN)6]
с гидроксид-ионом.
Возьмите 2 пробирки. В одну налейте 5 капель раствора соли Мора, во
вторую — 5 капель раствора K4[Fe(CN)6]. В обе пробирки добавьте по 1 капле раствора NaOH и наблюдайте за изменениями, происходящими в растворе.
Вопросы и задания:
1) Опишите наблюдаемое. Отметьте цвета растворов и осадков.
2) Напишите уравнения реакций и объясните различное поведение иона
Fe2+ в составе комплексной и двойной соли.
Вопросы по теме:
1. Что означает дентантность?
2. Назовите нейтральные и анионные лиганды.
3. Как определить заряд комплексного иона?
4. Что означает вторичная диссоциация координационных соединений?
5. Какие комплексные соединения называют хелатными?
6. Что такое константа устойчивости (Ку) и константа нестойкости (Кн)?
Как связаны между собой эти величины?
72
ЗАНЯТИЕ 11
Классификация по содержанию
Элемент
Ткани с
преимущественным
накоплением элемента
Биологическая роль
Общее
содержание,
%
клас
сифи
фика
кация
по
биологи
гическ
ой
роли
макроэлементы
кислород
во всех
тканях
Основная
масса
Водород и кислород входят в состав
воды, которой в организме ~65%, углерод, водород, кислород, азот, сера и
фосфор входят в состав белков, нуклеиновых кислот и др. биологически
активных соединений.
63
жн
углерод
23
жн
водород
10
жн
азот
2,6
жн
фосфор
1,1
жн
сера
0,21
жн
калий
Основной внутриклеточный ион. Ионы К+ играют важную роль в сокра-
0,2
жн,м
ж
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Содержание темы
Биогенные элементы – макро- и микроэлементы, элементы – органоге-
ны, металлы жизни. Биологическая роль натрия, калия, кальция, магния,
бора, углерода, кремния, азота фосфора, серы, кислорода, фтора, хлора, брома, йода. Применение s-, p- элементов в медицине. Биологическая роль d-
элементов железа, меди, кобальта, молибдена, ванадия, марганца, цинка, серебра, золота. Токсичность ртути, кадмия, соединений хрома.
Новые и наиболее важные термины: макро- и микроэлементы, эле-
менты – органогены.
Домашнее задание для подготовки к занятиям: ЕОХ, с.204-390.
Краткая теоретическая часть
Элементы, необходимые для построения и жизнедеятельности различ-
ных клеток и организмов, называются биогенными элементами.
Таблица 1 – Содержание и биологическая роль биогенных элементов в организме
73
кальция и
магния
концентрируются
в дентине
и эмали
зубов,
костной
ткани
щении мышц, нормальном функционировании сердца, проведения нервных импульсов.
кальций
Ионы кальция принимают активное
участие в передаче нервных импульсов, сокращении мышц, регулировании работы сердечной мышцы. Скелет – основное хранилище кальция в
организме.
1,4
жн,м
ж
магний
Внутриклеточный ион. Вследствие
меньшего радиуса иона он является
более активным катализатором ферментативных процессов.
0,027
жн,м
ж
натрий
Основной внеклеточный ион. Обеспечение постоянства внутренней среды - осмотический гомеостаз, обеспечение кислотно-основного равновесия
организма
0,14
жн,м
ж
хлор
Хлорид – ионы активируют некоторые ферменты, создают благоприятную среду для действия протолитических ферментов желудочного сока,
обеспечивают ионные потоки через
клеточные мембраны, участвуют в
поддержании осмотического равновесия
0,12
жн
микроэлементы и
литий
кости, зубы, мышцы, слюна
Тормозит передачу нервных импульсов; оказывает влияние на нервноэндокринные процессы; обладает инсулиноподобным эффектом
10-4
бор
щитовидная железа, костный мозг
Участвует в углеводном обмене, усиливает действие инсулина, уменьшает
действие витаминов В2 и В12, а также
кишечной амилазы и протеина, тормозит окисление адреналина
фтор
костная
ткань, зубы
Участвует в формировании скелета,
повышает устойчивость зубов к кариесу, стимулирует кроветворение и
иммунитет
10
-5
10-3
алюминий
печень,
головной
мозг, кости
способствует развитию и регенерации
эпителиальной, соединительной и
костной ткани, активирует ферменты,
влияет на активность пищеварительных желез
10-4
74
крем-
ний
Соединительная
ткань,
поджелудочная
железа,
почки,
мозжечок,
волосы
Влияет на функции поджелудочной
железы, липидный обмен и эластичность кожи, ускоряет формирование
соединительной ткани, заживление
ран и образование рубцов
10
-4
10-2
ванадий
мышечная
и костная
ткани,
сердце,
поджелудочная и
щитовидная железы, почки,
селезенка
Участвует в ОВР, оказывает влияние
на процессы углеводного обмена, дыхания и кроветворения, ингибирует
АТФ-азу и рибонуклеазу
10
-5
10
-4
хром
волосы,
ногти
Входит в активный центр фермента
трипсина, активирует окислительные
процессы
10
-6
10-4
марганец
Кость, печень, щитовидная
железа,
гипофиз
Участвует в формировании скелета,
реакциях иммунитета, кроветворения
и тканевом дыхании, влияет на активность многих витаминов, ферментов и гормонов
10
-6
10
-4
жн,м
ж
железо
Эритроциты, селезенка, печень
Входит в состав гемоглобина, участвует в кроветворении, дыхании и
ОВР, недостаток железа приводит к
анемии
10
-2
10
-1
жн,м
ж
кобальт
Кровь,селе
зенка, печень, щитовидная
железа,
костная
ткань, гипофиз
Участвует в синтезе ряда ферментов,
гормона щитовидной железы, витамина
В
12,
гемоглобина, стимулирует кро-
ветворение, деятельность щитовидной железы, регулирует углеводный
обмен.
10
-6
10
-5
жн,м
ж
75
никель
Поджелудочная
железа,
печень,
гипофиз,
кожа, роговица
глаз
Активирует фермент ангидразу, влияет на окислительные процессы и углеводный обмен, входит в состав инсулина
10
-4
10
-3
медь
Печень,
кости,
мозг
Входит в состав многих тканевых
белков и ферментов, повышает активность некоторых гормонов, участвует в кроветворении, ферментном
окислении, тканевом дыхании, иммунных процессах, пигментации.
10
-4
10
-3
жн,м
ж
цинк
печень,
предстательная
железа,
сетчатка
Входит в состав ряда тканевых белков
и ферментов, активирует гормоны гипофиза, поджелудочной железы и половые, участвует в кроветворении и
деятельности желез внутренней секреции, содействует удалению из организма СО2, при дефиците цинка –
отставание в росте, выпадение волос,
угнетение половых функций.
10
-3
10
-2
мж
мышьяк
печень,
селезенка,
почки,
эритроциты
Связан с гемоглобином эритроцитов,
в дозах до 0,5 мг улучшает кроветворение, усвоение азота и фосфора,
ограничивает распад белков, оказывает влияние на окислительные процессы в митохондриях
10
-6
10
-4
селен
печень,
почки, селезенка,
сердце, роговые образования,
кровь
Вступает во взаимодействие с белками крови – альбуминами, гемоглобином, а также с инсулином, повышает
активность кофермента Q. снижает
адреналиновую гипергликемию
10
-7
10
-5
бром
головной
мозг, щитовидная
железа,
гипофиз,
яичники,
почки
Участвует в регуляции деятельности
нервной системы коры надпочечников и половых желез, угнетает деятельность щитовидной железы
10
-4
10
-3
76
стронций
костная
ткань
участвует в образовании костной ткани, усиливает активность фосфатазы
10
-3
10
-2
молибден
печень,
почки,
надпочечники, белое вещество мозга,
пигментная оболочка глаза
Входит в состав тканевых белков и
некоторых ферментов, ускоряет рост,
избыток молибдена приводит к молибденовой подагре
10
-6
10
-4
жн,м
ж
кадмий
печень,
почки
Входит в состав инсулина и некоторых ферментов, активирует аргиназу
и амилазу, но тормозит действие редуктазы, влияет на работу печени
10
-3
олово
костная
ткань, печень, легкие
входит в состав гастрина, усиливает
процессы роста, оказывает влияние на
действие флавиновых ферментов
10
-5
10
-3
иод
Щитовидная железа, надпочечники
Входит в состав гормона щитовидной
железы – тироксина, активизирует
функцию щитовидной железы, влияет
на синтез ряда белков и жиров, интенсифицирует ОВР, недостаток иода
вызывает гипотериоз и эндемический
зоб, избыток – гипертериоз и базедову болезнь
10
-5
10
-3
жн
барий
сетчатка
глаза
Входит в состав костной ткани, в низких концентрациях оказывает стимулирующее действие на все виды мускулатуры, в высоких – нейро- и общетоксическое действие
10
-6
10
-4
свинец
Трубчатые
кости, печень
Избыток свинца приводит к поражению нервной системы и желудочнокишечного тракта, к нарушению синтеза гемоглобина.
10
-5
10
-3
нические соед. организма;
организма
жн- жизненно необходимые (незаменимые);
ор- органогены- элементы, из атомов которых состоят основные орга-
мж- металлы жизни – 10 металлов, жизненно необходимых для живого
77
Восемнадцать элементов – кислород, кремний, алюминий, железо,
кальций, натрий, калий, магний, водород, титан, углерод, хлор, фосфор, сера,
азот, марганец, фтор, барий – составляют 99,8% массы земной коры.
Исследования химического состава земной коры, почвы, морской воды,
растений, животных, человека показали, что в живых организмах можно обнаружить все те же элементы, что содержатся в земной коре и морской воде.
В процессе эволюции от неорганических веществ к биоорганическим,
основой использования тех или иных химических элементов при создании
биосистем является естественный отбор. В земной коре содержится много
кремния, а в живых организмах – его мало, аналогично и алюминий.
Непропорциональное содержание элементов в организме и среде свя-
зано с тем, что на усвоение элементов влияет растворимость их природных
соединений в воде. Природные соединения кремния и алюминия практически
нерастворимы, поэтому они не усваиваются живыми организмами. Наблюдается и обратное. Например, углерод в незначительных количествах содержится в земной коре (0,35%), а по содержанию в живых организмах занимает второе место (21%)
Основу живых систем составляют всего 6 элементов: углерод, водо-
род, кислород, азот, фосфор, сера, получивших название органогенов. Эти
элементы в организме составляют - 97,4%.
Для органогенов характерно образование водорастворимых соедине-
ний, что способствует их концентрированию в живых организмах. Характерным для органогенов, а также для некоторых металлов – железа, магния и
других - является исключительное разнообразие образуемых ими связей. Это
в значительной мере определяет разнообразие биомолекул в живых организмах.
Классификация химических элементов, содержащихся в организме
человека
Существуют различные способы классификации химических элемен-
тов, содержащихся в организме человека:
1) по массовой доле элементов в живых организмах (В.И.Вернадский)
- макроэлементы (более 0,01%): кислород, водород, углерод, азот,
фосфор, сера, кальций, магний, натрий, калий, хлор;
- микроэлементы (менее 0,01%): - йод, медь, мышьяк, фтор, бром,
стронций, барий, кобальт;
- ультрамикроэлементы (менее 10
-5
%) – ртуть, золото, уран, торий,
радий.
2) по значимости для жизнедеятельности (В.В.Ковальский)
- жизненно необходимые (незаменимые) элементы: водород, кислород,
кальций, азот, калий, фосфор, натрий, сера, магний, хлор, углерод, йод, марганец, медь, кобальт, железо, цинк, молибден, иттрий.
Они постоянно содержатся в организме человека, входят в состав фер-
ментов, гормонов и витаминов. Их дефицит приводит к нарушению нормальной жизнедеятельности человека.
78
- примесные элементы: галлий, сурьма, стронций, бром, фтор, бор, бе-
риллий, литий, кремний, олово, цезий, алюминий, барий, германий, мышьяк,
свинец, радий, висмут, кадмий, хром, никель, титан, серебро, торий, ртуть,
уран, селен и др. Эти элементы постоянно содержатся в организме животных
и человека. Их биологическая роль еще не до конца выяснена.
Биологическая роль важнейших соединений водорода. Вода –
одно из самых важных и распространенных на Земле соединений водорода.
Водное пространство занимает почти 75% поверхности земного шара. В
организме взрослого человека в среднем содержится 65-67 % воды, у эмбрионов (4-месячных) - 94%, у новорожденных - 74 %.
Все химические реакции в организме протекают только в водной среде.
Жизнь без воды невозможна.
В медицинской практике находит применение еще одно соедине-
ние водорода - пероксид водорода Н2О2. Это соединение является важным
побочным продуктом метаболизма.
Водородпероксид - бесцветная, прозрачная жидкость. При попадании
на кожу вызывает жжение.
Н2О2 – может проявлять и окислительные и восстановительные свой-
ства. Но судя по стандартным окислительно-восстановительным потенциалам полуреакций
Н2О2 + 2Н+ + 2е- = 2 Н2О Ео = 1,78 в
О
+ 2Н+ +2е- = Н2О
2
Ео = 0,68 в
2
для водородпероксида более характерны окислительные свойства.
Чистый Н2О
нестабилен и при стоянии разлагается со взрывом на воду
2
и кислород с выделением большого количества теплоты:
2Н2О
= 2 Н2О + О2; ΔНо = - 99 кДж/моль
2(ж)
Водные растворы Н2О2 более устойчивы и могут храниться длительное
время. 30% раствор Н2О2 – пергидроль.
В медицинской практике Н2О2 применяют в основном как наружное
бактерицидное средство. Его действие основано на окислительных свойствах и безвредности продукта восстановления – воды.
При обработке ран выделяющийся кислород играет двойную роль:
1) оказывает противомикробное, дезодорирующее действие; 2) образует пе-
ну, способствуя переходу частиц тканевого распада во взвешенное состояние и очищению ран.
Наряду с окислительно-восстановительными свойствами Н2О2 прояв-
ляет и кислотно-основные свойства. В водном растворе водородпероксид
проявляет слабые кислотные свойства: Н2О
↔ Н+ + Н О
2
-
(К1=2,6∙10
2
-12
)
Натрий – основной внеклеточный ион. Он распределен по всему орга-
низму: в крови, спинномозговой жидкости, глазной жидкости, пищеварительных соках, почках, коже, легких, мозге, костной ткани.
В организм человека натрий поступает в основном в виде поваренной
соли. Истинная ежедневная потребность организма в натрии составляет 1 г,
хотя среднее потребление этого элемента достигает 4 - 7 г. Непрерывное избыточное потребление NaCl способствует появлению гипертонии. В орга-
79
низме здорового человека поддерживается равновесие между количеством
потребляемого и выделяемого натрия. Около 90 % потребляемого натрия
выводится с мочой, а остальные - с потом и калом.
Изотонический раствор NaCI (0,9 %) для инъекций вводят подкожно,
внутривенно и в клизмах при обезвоживании организма и при интоксикациях, а также применяют для промывания ран, глаз, слизистой оболочки носа,
а также для растворения различных лекарственных препаратов.
Гипертонические растворы NaCI (3 -5 - 10%) применяют в ви-
де компрессов и примочек при лечении гнойных ран. Применение таких компрессов способствует по законам осмоса отделению гноя из
ран и плазмолизу бактерий (антимикробное действие). 2-5% - ный
раствор NaCI назначают для промывания желудка при отравлении
AgNО3, который при этом превращается в малорастворимый и не-
токсичный хлорид серебра.
Натрий гндрокарбонат (сода питьевая) NaHСО3 используют при раз-
личных заболеваниях, сопровождающихся повышенной кислотностью
— ацидозом (диабет и др). Механизм снижения кислотности заключается
во взаимодействии NaHCО3 с кислыми продуктами. При этом образуются
натриевые соли органических кислот, которые в значительной мере выводятся с мочой, и СО2, покидающий организм с выдыхаемым воздухом:
NaНCО3(р) + RCOOH(р) → RCOONa(р) + Н2О(ж) + CО2(г)
Используют NaНCО3 и при повышенной кислотности желудочного со-
ка, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки. При приеме
NaНCО3 протекает реакция нейтрализации избыточной соляной кислоты:
NaНCО3(р) + НCl(р) → NaCl(р) + Н2О(ж) + CО2(г)
Cледует иметь в виду, что применение NaНCО3 вызывает ряд побоч-
ных эффектов. Выделяющийся при реакции углерод диоксид раздражает рецепторы слизистой оболочки желудка и вызывает вторичное усиление секреции, кроме того, он может способствовать перфорации стенки желудка при
язвенной болезни.
Действие NaНCО3 в качестве антисептического средства основано на
том, что в результате гидролиза, протекающего в очень незначительной степени, водный раствор NaНCО3 проявляет слабощелочные свойства:
NaНCО3 + Н2О → NaOН + Н2 CО3
При воздействии щелочей на микробные клетки происходит оса-
ждение клеточных белков и вследствие этого гибель микроорганизмов.
Натрий сульфат (глауберова соль) Na2SО4 ∙10Н2О применяют в каче-
стве слабительного средства. Эта соль медленно всасывается из кишечника, что приводит к поддержанию повышенного осмотическою давления в полости кишечника в течение длительного времени. В результате осмоса происходит накопление воды в кишечнике, содержимое его
разжижается, сокращения кишечника усиливаются, и каловые массы
быстрее выводятся.
Натрий тетраборат Na2В4О7∙10Н2О применяют наружно как
антисептическое средство для полосканий, спринцеваний, смазываний.
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]