6.ОРИЕНТИРОВОЧНАЯ КАРТОЧКА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ (самостоятельная внеаудиторная работа студентов).

7.ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ (самостоятельная внеаудиторна работа студентов)

1.Указать правильную электронную формулу, которая характеризует валентные электро-

6.Указать, чем обусловлена амфотерность соединений элементов ІІІ-А группы а) характером химической связи; б) изменением радиуса иона; в) изменением радиуса атома;

г) изменением окислительно-восстановительного потенциала.

7.Объяснить, почему аналоги азота способны проявлять высшую валентность, чем предельная валентность азота

а) потому, что их атомы имеют валентные d-орбитали;

б) потому, что их атомы имеют больший радиус, чем радиус атома азота; в) потому, что уменьшается значение первого потенциала ионизации их атомов; г) потому, что увеличивается заряд ядра.

8.Указать, почему валентность кислорода, как правило, равняется двум а) потому, что кислород менее электроотрицателен, чем фтор;

б) потому, что атом кислорода не имеет d-подуровней;

в) потому, что кислород проявляет неметаллические свойства; г) потому, что для завершения внешнего энергетического уровня его атому не хватает двух электронов.

9.Указать, почему углерод является органогеном, входящим в структурные образования

живой клетки а) атом углерода может быть и донором, и акцептором электронов в одном и том же со-

единении; образует ковалентные связи; б) атом углерода может образовывать донорно-акцепторные связи;

в) атом углерода имеет постоянную степень окисления.

10.Указать, какие ионы р-элементов V-A группы принимают участие в физиологических процессах организма человека

ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ

1.Правильный ответ б).

Атомы элементов ІІІ-А группы: бор, алюминий, галлий, индий, таллий имеют три валентных электрона, из которых два находятся на s-подуровне и один на р-подуровне внешнего энергетического уровня.

2.Правильный ответ а).

Углерод, кремний, германий, олово и свинец являются р-элементами главной подгруп-

3.Правильный ответ в).

Уатомов азота, фосфора, мышьяка, сурьмы, висмута на внешнем энергетическом уровне пять валентных электронов. Из них 2 находятся на s-подуровне и 3 на р- подуровне.

4.Правильный ответ а).

Уатомов кислорода, серы, селена, телура, полония на внешнем энергетическом уровне имеется 6 валентных электронов, из которых 2 электрона находятся на s-подуровне и 4 на р-подуровне.

5.Правильный ответ а).

11

Атомы галогенов имеют семь валентных электронов: два находятся на s- подуровне и 5 на р-подуровне внешнего энергетического уровня (s2p5).

6.Правильный ответ д).

Всоединениях элементов ІІІ-А группы нельзя провести четкую границу между ионным

иковалентным характером химической связи. Бор, благодаря высоким потенциалам ионизации в соединениях, образует ковалентные связи, хотя он может также образо-

вывать кристаллические модификации, способные проводить электрический ток. У алюминия большая разница между потенциалами ионизации электрона зр1(5,8 еВ) и 3s2 (І2= 18,82 эВ, І1 = 28,44 эВ). Потому он образует ковалентные связи. Лишь при высоких температурах около 10000С могут кратковременно существовать соединения с ионным типом связи. Образование связи у таллия и его аналогов происходит прибли-

зительно с таким же энергетическим эффектом, как и у алюминия. Однако трудность возбуждения пары s2-електронов у галлия, индия, таллия становится еще больше, и разница между потенциалами ионизации np1-електрона и ns2-электронов резко возрастает. Одновременно от галлия к таллию растет радиус иона с зарядом 3+. Это приводит к тому, что в гидроксиде таллия (ІІІ) преобладают основные свойства, а гидроксид таллия (І) подобен едкому натру. В гидроксиде таллия (І) связь Тl-O близка к ионной.

7.Правильный ответ а).

Азот значительно отличается по свойствам от фосфора, мышьяка, сурьмы, висмута (как и вообще первые элементы главных подгрупп). Это объясняется малыми размерами атома, небольшим количеством электронов и отсутствием d-орбиталей. Наличие этих орбиталей у других элементов главной подгруппы V группы обуславливает возможность перехода на d-орбиталь s- и р-электронов. Потому аналоги азота способны обнаруживать высшую валентность.

8.Правильный ответ б).

Атом кислорода отличается от атомов других элементов подгруппы отсутствием d- подуровня на внешнем энергетическом уровне. Увеличение количества неспаренных электронов возможно только путем перехода одного из электронов на следующий энергетический уровень. Но такой переход требует очень большой затраты энергии, которая не компенсируется энергией, выделяющейся при образовании новых связей. Поэтому за счет неспаренных электронов атом кислорода может образовывать не более двух ковалентних связей. У серы и других элементов подгруппы число неспаренных электронов в атоме может быть увеличено путем перехода s- и p-электронов на d- подуровень внешнего слоя. Поэтому эти элементы проявляют валентность, равную не только двум, но также 4 и 6.

9.Правильный ответ а).

Особенная роль углерода обусловлена свойствами его атома. Связи в его соединениях всегда ковалентные. Атомы углерода в одном и том же соединении способны выполнять роль акцептора и донора электронов. С биохимической точки зрения очень важным является то, что все химические связи, которые образует углерод, достаточно крепкие, и одновременно способны легко разрываться (лабильные связи) в биохимических реакциях.

10. Правильный ответ б).

Дигидроортофосфат-ионы Н2РО4– являются составной частью фосфатной буферной системы крови, мочи, межклеточной жидкости.

8. УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ СТУДЕНТОВ НА ЗАНЯТИИ.

12

8.1.Проведение качественной реакции на катион алюминия. Реакция с раствором щелочи.

Впробирку налить 1 мл раствора соли алюминия и по каплям прибавить раствор щелочи до образования белого аморфного осадка.

AlCl3 + 3 NaOH = Al(OH)3↓+ 3 NaCl

Al3++ 3 OH– = Al(OH)3↓

Испытать действие на осадок сильной минеральной кислоты и щелочи.

Написать уравнения реакций растворения осадка в минеральной кислоте и избытке щелочи в молекулярном и кратком ионном виде.

8.2. Проведение качественной реакции на ион карбоната. Реакция с минеральными кислотами.

В пробирку налить 1 мл раствора карбоната натрия, прибавить 2 мл раствора соляной кислоты и быстро закрыть пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Конец трубки опустить в пробирку с известковой или баритовой водой. Отметить, что наблюдается.

а) Na2CO3 + 2 HCl = 2 NaCl + H2CO3

CO2↑

Na2CO3 + 2 HCl = CO2↑ + H2O

H2O

б) Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O

Ca2+ + 2 OH- + CO2 = CaCO3↓ + H2O

в) CaCO3↓ + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2

CaCO3↓ + CO2 + H2O = Ca2+ + 2 HCO3-

8.3.Проведение качественной реакции на катион аммония. Реакция с раствором щелочи.

Впробирку налить 0,5 мл раствора соли аммония и столько же концентрированного раствора щелочи. Содержимое пробирки нагреть. К отверстию пробирки поднести смоченную водой фенолфталеиновую индикаторную бумагу. Окрашивание её свидетельствует о наличии в растворе ионов аммония.

В пробирке: NH4+ + OH– D NH3 · H2O D NH3↑ + H2O, на бумажке: NH3 + H2O D NH3 · H2O D NH4+ + OH–

8.4. Проведение качественной реакции на нитрит-ион. Реакция с раствором перманганата калия.

В пробирку налить 1 мл раствора нитрита натрия, прибавить такое же количество раствора серной кислоты с молярной концентрацией 2 моль/л и по каплям раствор КМnO4. Наблюдается обесцвечивание раствора перманганата калия

8.5. Проведение качественной реакции на сульфат-ион. Реакция с раствором хлорида бария.

В пробирку налить 1 мл раствора сульфата натрия или калия, добавить раствор хлорида бария до образования белого мелкокристаллического осадка сульфата бария.

Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓ + 2 NaCl

Ba2+ + SO42– = BaSO4↓

Испытать действие на осадок соляной или азотной кислоты. Сделать вывод об условиях открытия сульфат-иона.

13

8.6. Проведение качественной реакции на тиосульфат-ион. Реакция с минеральными кислотами.

В пробирку налить 1 мл раствора тиосульфата натрия, прибавить столько же раствора соляной кислоты с молярной концентрацией 2 моль/л. Смесь слегка нагреть и наблюдать образование желтоватого осадка свободной серы.

Na2S2O3 + 2 HCl = S↓ + H2SO3 + 2 NaCl

S2O32– + 2 H+ = S↓ + H2SO3

8.7. Оформление протокола лабораторной работы.

Записать в тетрадь необходимые уравнения реакций и выводы к каждому из опытов.

9.ЛИТЕРАТУРА.

1.Хухрянский В.Г., Цыганенко А.Я., Павленко Н.В. Химия биогенных элементов.-К:

Высшая школа, 1990, с. 120-173.

2. Глинка Н.Л. Общая химия. -Ленинград: Химия, 1984.

ЗАНЯТИЕ № 3

1. ТЕМА. Биогенные d-элементы;биологическая роль, применение в медицине.

2. ОБОСНОВАНИЕ ТЕМЫ. Биологическая роль d-элементов обусловлена способностью принимать участие в лигандообменных, гетерогенных, протолитических реакциях. К особенно распространенным и важным в человеческом организме и для фармакологии следует отнести d-элементы І-Б группы медь, серебро, золото, ІІ-Б группы цинк, кадмий, ртуть и VІ-Б группы хром и молибден.

Знание строения атомов и свойств d-элементов и их соединений необходимо сту- дентам-медикам для усвоения многих разделов биохимии, фармакологии в физиологии и специальных дисциплин. Понимание роли их соединений в метаболических реакциях невозможно без предварительного изучения свойств элементов и их простых соединений.

3. ЦЕЛЬ. Сформировать представление о d-элементах І-Б, ІІ-Б, VІ-Б групп, их строении, свойствах, роли в жизнедеятельности организма, применении соединений этих d- элементов в медицине.

Овладеть методикой проведения качественных реакций открытия катионов d-элементов І- Б, ІІ-Б, VІ-Б групп в растворах и биологических жидкостях.

Студент должен знать:

-положение в периодической системе, электронное строение, степень окисления, валентность, электроотрицательность d-элементов І-Б, ІІ-Б, VІ-Б групп;

-закономерности изменения физико-химических свойств d-элементов и их соединений;

-биологическую роль d-элементов І-Б, ІІ-Б, VІ-Б групп в организме, последствия избытка или недостатка катионов этих элементов;

-применение соединений d-элементов І-Б, ІІ-Б, VІ-Б групп в медицине;

-характерные качественные реакции открытия катионов меди, цинка, хрома;

уметь:

-составлять электронные формулы атомов и ионов d-элементов І-Б, ІІ-Б,VІ-Б групп;

-проводить качественные реакции на катионы меди, цинка, хрома;

-составлять уравнения качественных реакций открытия этих d-элементов;

овладеть навыками:

14