1. Периодический закон Д. И. Менделеева, его современная формулировка. Структура периодической системы с точки зрения строения атома.
 Скачать 1.4 Mb.
|
|
1.Периодический закон Д.И. Менделеева, его современная формулировка. Структура периодической системы с точки зрения строения атома. Периодичность изменения свойств атомов: энергия ионизации, электроотрицательность, энергия сродства к электрону. Основные классы химических соединений. Классификация биогенных элементов. Качественное и количественное содержание макро- и микроэлементов в организме человека. Элементы - органогены. Периодический закон Д.И. Менделеева: Химические свойства атома или элемента находяться в периодической зависимости от строения атомного ядра или Св-ва химических элементов, а также формы и св-ва соединений элементов находяться в периодической зависимости от величины заряда ядер их атомов. Структура периодической системы с точки зрения строения атома: В 1869 г. Д.И. Менделеев обнаружил природную связь и объединил все элементы, открыв периодический закон. Физический смысл периодического закона: Порядковый номер элемента равен заряду ядра атома; Элементы в периодической системе размещены в порядке возрастания ядер их атомов; Кол-во протонов и ионов равно порядковому номеру; Кол-во нейтронов равно разности между нуклонным числом и протонным числом. Периодическая система состоит из рядов, периодов и групп. Периоды бывают малые (содержат по 8 элементов), (1, 2, 3) и большие (содержат 18 и более элементов), (4, 5, 6, и 7-ой не завершённый). Состоят из 2-х рядов: чётный содержит только металлы, а не чётнный содержит металлы и неметаллы. Периодичность изменения свойств атомов: энергия ионизации-это минимальная энергия необхадимая для отщепления электрона от невозбуждеённого атома и преобразование его на катион. Электронегативность - это электрооотрицательность - относительная способность его атомов притягивать электроны при связывании с другими атомами. Энергия сродства к электрону. Определение: энергия, которая выделяется (реже поглощается) при присоединении электрона к атому. Э0+е?Э- rат. Выводы. Характер изменения энергии сродства к электрону в группе: в группе сверху вниз увеличивается радиус атома, силы электростатического взаимодействия «+» заряженного ядра и внешних электронов ослабевают, поэтому энергия сродства к электрону уменьшается. В периоде слева направо уменьшается радиус атома, количество электронов на внешнем уровне увеличивается, поэтому энергия сродства к электрону тоже увеличивается. Обозначение: Е. Размерность эВ/атом, кДж/моль Имеет чаще всего отрицательные значения. Наибольшее отрицательные значения Е имеют атомы галогенов. Основные классы химических соединений: Соли, к-ты, основания, оксиды. Оксиды - бинарные соединения элементов с Оксигеном не связаны с друг с другом. Не считая фтора, кислород — самый электроотрицательный химический элемент, поэтому к оксидам относятся почти все соединения химических элементов с кислородом. К исключениям относятся, например, дифторид кислорода OF2. К-ты - это слажные вещества, которые содержат атомы гидрогена, способные замещаться металлом и кислотным остатком или Кислоты - это водородосодержащие соединения, водород которых может быть замещён на металл с образованием соли. Соли - это сложные вещества образованные атомами металлов и кислотными остатками. Основания - это сложные в-ва, состоящие из атомов металла и гидроксильной групы ОН.В водном растворе диссоциируют с образованием катионов и анионов ОН-. Хорошо растворимые в воде основания называются щёлочами. Классификация биогенных элементов: В составе живого вещества найдено более 70 элементов. Элементы необходимые организму для построения и жизнедеятельности клеток и органов, называют биогенными элементами. Существует несколько классификаций био-генных элементов: А) По их функциональной роли: 1) органогены, в организме их 97,4% (С, Н, О, N, Р, S), входят в состав белков, ферментов, витаминов, гормонов, нуклеиновых к-т и воды. 2) элементы электролитного фона (Na, К, Ca, Mg, Сl). Данные ионы металлов состав-ляют 99% общего содержания металлов в организме; 3) Микроэлементы – это биологически активные атомы центров ферментов, гормонов (переходные металлы). Б) По концентрации элементов в организме биогенные элементы выделяют: 1) макро-элементы; 2) микроэлементы; Na2SO4*10H2O-глауберовая соль; Na2CO3*10H2O-кристалическая сода; 3) ультрамикроэлементы. К макроэлементам относят те элементы, рекомендуемая суточная доза потребления которых составляет более 200 мг. Макроэлементы, как правило, поступают в организм человека вместе с пищей. Суточная потребность макроэлементов (натрий, калий, кальций, магний, фосфор) более 100 мг. Биогенные элементы: Кислород — 65 %, Углерод — 18 %, Водород — 10 %, Азот — 3 %. Микроэлементы: железо, золото, йод, кальций, магний, медь, селен, серебро, фосфор, хром, цинк. Суточная потребность микроэлементов в организме человека (железа, меди, йода, фтора, селена) — менее 100 мг. 2.Биогенные s- элементы. Связь между электронным строением s- и р- элементов и их биологическими функциями. Биохимическая роль и медико-биологическое значение биогенных s- элементов (водород, литий, натрий, калий, кальций, магний). Соединения s- элементов в медицине. Свойства и биологическая роль некоторых s-элементов. Биогенные элементы подразделяют на три блока: s-, р-, d– блоки. Химические элементы, в атомах которых заполняются электронами, s-подуровень внешнего уровня, называют s-элементами. Строение их валентного уровня ns№-І. Небольшой заряд ядра, большой размер атома способствуют тому, что атомы s-элементов – типичные активные металлы; показателем этого является невысокий потенциал их ионизации. Биохимическая роль и медико-биологическое значение биогенных s- элементов (водород, литий, натрий, калий, кальций, магний). Водород. Водород вместе с азотом, кислородом и углеродом входит в группу так называемых элементов-органогенов.Именно из этих элементов в основном и состоит организм человека. Для организма важны соединения, в состав которых он входит, а именно вода, белки, жиры, углеводы, витамины, биологически активные вещества (за исключением минералов) и т.д. Наибольшую ценность, конечно, представляет соединение водорода с кислородом – вода, которая фактически является средой существования всех клеток организма. Другой группой важных соединений водорода являются кислоты – их способность высвобождать ион водорода делает возможным формирование рН среды. Немаловажной функцией водорода также является его способность образовывать водородные связи, которые, например, формируют в пространстве активные формы белков и двухцепочечную структуру ДНК. Литий является условно-эссенциальным микроэлементом. Содержание лития в организме взрослого человека составляет около 70 мг. Преимущественно он находится (по уменьшению концентрации) в мозге, печени, почках, костях, сердце, легких. Биологическая роль лития Биологическая роль лития установлена не до конца. По разным источникам литий может оказывать следующие эффекты:1)снижает возбудимость центральной нервной системы (препараты лития применяются в психиатрии); 2)регулирует транспорт натрия в нервных и мышечных клетках; 3)снижает количество доступного свободного норадреналина в центральной нервной системе; 4)снижает содержание серотонина в центральной нервной системе; 5)увеличивает чувствительность нейронов некоторых областей мозга к действию дофамина. Наиболее важными источниками лития являются некоторые растения (томаты), рыба и морепродукты, а также печень и лёгкие. Натрий является макроэлементом, его содержание в организме взрослого человека составляет около 150-200 граммов. Обмен регулируется натрия гормонами щитовидной железы: при ее недостаточности натрий задерживается в тканях, а при гиперфункции натрий усиленно выводится из организма. Биологическая роль натрия: 1)поддерживает осмотическое давление и рН среды; 2)вместе с калием формирует электрический потенциал мембран клеток, за счет которого передается сигнал в нервных клетках, мышечных клетках и пр.; 3)участвует в транспорте через мембраны клеток аминокислот, сахаров, неорганических и органических анионов; 4)участвует в переносе оксида углерода в крови; 5)усиливает выделение почками различных продуктов метаболизма; 6)участвует в гидратации белков и растворении органических кислот; 7)участвует в образовании желудочного сока; 8)активирует ферменты слюны и поджелудочного сока. Калий (К). Находится в печени, почках, сердце, мышцах. Ионы Калия-раслабляют мышцы. Влияет на процес фотосинтеза. Обуславливает сердечный ритм. Входит в состав клеточного сока, поддерживает осмотическое давление клетки. Основные функции калия в организме: 1)обеспечение возбудимости и проводимости клеток нервной системы и мышечных клеток, участие в передаче нервных импульсов и сокращении мышечных клеток; 2)поддержка осмотического давления в клетках, тканях и биологических жидкостях; 3)обеспечение кислотно-щелочного равновесия; 4)участие в нервной регуляции сердечных сокращений. Продукты с высоким содержанием калия в нашем магазине:Зелень,Курага,Шоколад,Овощи,Орехи,Фрукты,Соя,Отруби,Мясо,Рыба. Биологическая роль кальция. Прежде всего, кальций является важнейшим структурным компонентом костей и зубов. Также кальций регулирует проницаемость клеточных мембран, а также инициирует ответы клеток на различные внешние стимулы. Присутствие кальция в клетки или во внеклеточной среде обуславливает дифференцировку клетки, а также сокращение мышц, секрецию и перистальтику. Кальций регулирует активность многих ферментов (включая ферменты систем свертывания крови). Кальций регулирует работу некоторых эндокринных желез, обладает десенсибилизирующим и противовоспалительным эффектом. Продукты с высоким содержанием кальция в нашем магазине:Орехи,Фасоль,Сухофрукты,Зелень,Яблоки. Магний относится к макроэлементам, его содержание в организме составляет около 25 г.Значительное количество магния содержится в костной ткани (депо магния). Биологическая роль магния: 1)вляется кофактором многих ферментов, в т.ч. кокарбоксилазы и коэнзима А (принимают участие в высвобождении энергии из пищи; 2)играет значительную роль при передаче нервных импульсов и необходим для ритмичной работы сердца; 3)активно участвует в обмене белка и нуклеиновых кислот; 4)регулирует митохондрильаную выработку и перенос энергии; 5)регулирует передачу сигнала в нервной и мышечной ткани; 6)способствует расслаблению гладкомышечных волокон; 7)снижает артериальное давление; 8)угнетает агрегацию тромбоцитов; 9)он ускоряет пассаж содержимого кишечника. Соединения s- и р- элементов в медицине: Натрий (Na) - один из основных элементов, участвующих в минеральном обмене животных и человека. Содержится главным образом во внеклеточных жидкостях (в эритроцитах человека около 10 ммоль/кг, в сыворотке крови 143 ммоль/кг); участвует в поддержании осмотического давления и кислотно- щелочного равновесия, в проведении нервных импульсов. Применение соединений натрия в медицине. 1) Гипертонический раствор натрия хлора. В следствии большого астматического давления обезвоживает клетки и способствует плазмолизу бактерий. Такой раствор применяют наружно при лечении гнойных ран. Калий (К). Находится в печени, почках, сердце, мышцах. Ионы Калия-раслабляют мышцы. Влияет на процес фотосинтеза. Обуславливает сердечный ритм. Входит в состав клеточного сока, поддерживает осмотическое давление клетки. Кальций (Ca) - превалирующий катион организма, минеральный компонент скелета, макроэле-мент с множеством физиологических функций. 99% кальция организма содержится в костях скелета и зубах в виде гидроксиапатитов - соединений кальция с фосфатами. Лишь около 1% кальция находится в крови и дру-гих биологических жидкостях организма. Магний (Mg) Суточная потребность человека в магние - 0,3-0,5 г; В организме магний накапливается в печени, затем значительная его часть переходит в кости и мышцы. В мышцах магний участвует в активировании процессов анаэробного обмена углеводов. 3.Биогенные р- элементы. Связь между электронным строением р- элементов и их биологическими функциями. Биохимическая роль и медико-биологическое значение биогенных р- элементов (углерод, азот, фосфор, кислород, сера, хлор, бром и йод). Соединения р- элементов в медицине. р-элементы: Фосфор (P) - один из важнейших биогенных элементов, необходимый для жизнедеятельности всех организмов.Биологическая роль фосфора: необходим для нормального функционирования почек способствует росту и восстановлению организма нормализует обмен веществ важен для хорошей работы сердца является источником энергии способствует делению клеток регулирует кислотно-щелочной баланс активизирует действие витаминов уменьшает боли при артритах укрепляет зубы, десна и костную ткань участвует в регуляции нервной системы. Препараты, содержащие иод, обладают антибактериальными и противогрибковыми свойствами, она оказывают также противовоспалительное и отвлекающее действие; их применяют наружно для обеззараживания ран, подготовки операционного поля. При приёме внутрь препараты иода оказывают влияние на обмен веществ, усиливают функцию щитовидной железы. Сера (S). В печени-как продукты обеззараживания токсичных соединений. Фтор (F). В виде неорганических соединений содержится главным образом в костях животных и человека - 100-300 мг/кг; особенно много фтора. в зубах. Поступает в организм животных и человека преимущественно с питьевой водой, оптимальное содержание фтора в которой 1-1,5 мг/л. При недостатке фтора у человека развивается кариес зубов, при повышенном поступлении - флюороз. Биохимическая роль и медико-биологическое значение биогенных р- элементов (углерод, азот, фосфор, кислород, сера, хлор, бром и йод). Углерод является элементом-органогеном.Его содержание в организме составляет 18% от общего веса, то есть более 12 кг для взрослого. Биологическая роль углерода. Как и другие элементы-органогены, углерод в виде отдельного элемента не обладает биологическим значением, - биологической ролью обладают его соединения. 1)из различных соединений углерода (белки, жиры, углеводы, нуклеотиды, гормоны, амино- и карбоновые кислоты и др.) состоят все ткани организма; 2)является структурным компонентом всех органических соединений; 3)его соединения участвуют во всех биохимических процессах; 4)при окислении соединений углерода образуется необходимая для организма энергия. 5)оксид углерода (IV) CO2, образующаяся в результате окисления соединений углерода, стимулирует дыхательный центр, регулирует значение рН крови. Азот – один из элементов-органогенов.Азот является составной частью таких веществ, как аминокислоты (а, следовательно, пептидов и белков), нуклеотиды, гемоглобин, некоторых гормонов и медиаторов. Биологическая роль азота. Чистый (элементарный) азот сам по себе не обладает какой-либо биологической ролью. Биологическая роль азота обусловлена его соединениями. Так в составе аминокислот он образует пептиды и белки (наиболее важный компонент всех живых организмов); в составе нуклеотидов образует ДНК и РНК (посредством которых передается вся информация внутри клетки и по наследству); в составе гемоглобина участвует в транспорте кислорода от легких по органам и тканей. Кислород относится к элементам-органогенам. Его содержание составляет до 65% массы тела человека, то есть более 40 кг у взрослого. Кислород наиболее распространенный окислитель на Земле, в окружающей среде он представлен в двух формах – в виде соединений (земная кора и вода: оксиды, пероксиды, гидроксиды и т.д.) и в свободном виде (атмосфера). Фосфор относится к структурным (тканеобразующим) макроэлементам, его содержание в организме взрослого человека составляет около 700 г. Большая часть фосфора (85-90%) находится в костях и зубах, остальное – в мягких тканях и жидкостях. Около 70% общего фосфора в плазме крови входит в органические фосфолипиды, около 30% - представлено неорганическими соединениями (10% соединения с белком, 5% комплексы с кальцием или магнием, остальное – анионы ортофосфата). Сера является структурным макроэлементом, ее содержание в организме взрослого человека составляет около 140 г. Сера в значительных количествах также находится и в растениях, где она содержится виде неорганических и органических соединений (содержащие серу гликозиды, аминокислоты и пр.). Какие продукты содержат серу. Наиболее важными источниками серы являются: яйцо, кунжут, соя, курица, тунец, ростки пшеницы, овес, орехи, кукуруза, фасоль, капуста, чечевица, нежирная говядина, молоко, рыба, моллюски, сыры, гречневая крупа, хлебобулочные изделия. Хлор - один из важнейших биогенных макроэлементов, содержится во всех живых организмах. В организме взрослого человека содержание хлора составляет 50-60 г. Биологически активной формой хлора являются хлорид-ионы. Биологическая роль хлорид-ионов: 1)в связи с тем, что хлорид-ионы способны проникать через мембрану клеток, они вместе с ионами натрия и калия поддерживают осмотическое давление и регулируют водно-солевой обмен; 2)создают благоприятную среду в желудке для действия протеолитических ферментов желудочного сока; 3)благодаря наличию в мембранах клетоки митохондрий специальных хлорных каналов, хлорид ионы регулируют объем жидкости, трансэпителиальный транспорт ионов, создают и стабилизируют мембранный потенциал; 4)участвуют в создании и поддержании рН в клетках и биологических жидкостях организма. Бром является условно-эссенциальным микроэлементом. Это означает, что его биологическая функция известна (или признана), однако явлений дефицита брома не наблюдают. Всего в организме взрослого человека содержится около 200 мг брома, по организму он распределяется равномерно. Биологическая роль брома. Бром избирательно усиливает ряд тормозных процессов в центральной нервной системе (ранее препараты брома назначали как успокаивающее средство). Местонахождения: гипофиз. Биологическая роль йода. Основная биологическая роль йода заключается в синтезе гормонов щитовидной железы (тироксина и трийодтиронина), через которые он и реализует следующие эффекты:1)стимулирует рост и развитие организма; 2)регулирует рост и дифференцировку тканей; 3)повышает артериальное давление, а также частоту и силу сердечных сокращений; 4)регулирует (увеличивает) скорость протекания многих биохимических реакций; 5)регулирует обмен энергии, повышает температуру тела; 6)регулирует белковый, жировой, водно-электролитный обмен; 7)регулирует обмен витаминов; 8)повышает потребление тканями кислорода. |