химия Вайс 2. В. Ф. ВойноЯсенецкого Министерства здравоохранения России Кафедра биохимии с курсами медицинской, фармацевтической и токсикологической химии Вайс Е. Ф., Салмина А. Б. Общая и неорганическая химия Учебное пособие

• Название: В. Ф. ВойноЯсенецкого Министерства здравоохранения России Кафедра биохимии с курсами медицинской, фармацевтической и токсикологической химии Вайс Е. Ф., Салмина А. Б. Общая и неорганическая химия Учебное пособие
• Анкор: химия Вайс 2.doc
• Дата: 21.12.2017
• Размер: 1.22 Mb.
• Имя файла: химия Вайс 2.doc
• Тип: Учебное пособие; #12325
• страница: 1 из 21

ГБОУ ВПО

«Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В. Ф. Войно-Ясенецкого «

Министерства здравоохранения России


Кафедра биохимии с курсами медицинской, фармацевтической и токсикологической химии

Вайс Е.Ф., Салмина А.Б.
Общая и неорганическая химия

Учебное пособие, для студентов 1 курса, обучающихся

по специальности 060301-Фармация

( заочная форма обучения)

Красноярск

2013

УДК 54 (075.8)

ББК 24.1

В 14
Вайс Е.Ф. Общая и неорганическая химия: учеб, пособие для студентов 1 курса, обучающихся по специальности 060301- Фармация (заочная форма обучения)/ Е.Ф.Вайс, А.Б.Салмина – Красноярск : тип. КрасГМУ, 2013. -121 с.

Авторы: к.ф.м.н., доцент Вайс Е.Ф.

д.м. н, профессор Салмина А.Б.

Рецензенты:

зав кафедры неоганической химии СибГТУ

д.х.н., профессор В.А.Федоров
Зав. кафедрой химии КГПУ им. В.П. Астафьева

Д.х.н., профессор Горностаев Л.М.
председатель методической комиссии фармацевтического факультета

к.б.н., доцент Герцог Г.Е.


Утверждено к печати ЦКМС КрасГМУ (протокол № от 2013)

КрасГМУ

2013

Содержание Стр

1.Введение 4

2.Цель и задачи дисциплины 4-5

3.Программа курса 5-11

Теоретическая часть

3.4. Кислотно-основные свойства воды. 17-19

3.5.Реакции нейтрализации. Гидролиз солей 19-22

3.1 Периодический закон. Строение атома 12-14

3.2. Химическая связь 14-16

3.3. Растворы. Растворимость веществ. 16-17

3.4. Основные классы неорганических соединений 17-22

Экспериментальная часть:

3.5. Метод нейтрализации. Лабораторная работа: Приготовление раствора Na₂CO₃ и определение его концентрации» 22-23

3.6. Кислотно0основные свойства воды 24-27

3.7. Гетерогенные реакции. Условия образования осадка.

ПР. Методы осаждения. Аргентометрия. 27-30

Лабораторная работа «Определение хлоридов в биологической

жидкости методом Фольгарда» 30-31

Тестовый контроль по Аргентометрии 31

3.8. Коллигативные свойства растворов. 23-27

Задачи на закон Вант-Гоффа и Рауля. 31-34

Контрольные вопросы для защиты лабораторной работы 35

Тесты по теме: коллигативные свойства растворов 35 -36

3.9 Окислительно-восстановитительные реакции. Окислительно-восстановительные методы количественного анализа. 36-38

Йодометрия 39-42

Типовые задачи 42-43

Лабораторная работа» Определение концентрации раствора пероксида водорода» 43

Контрольные вопросы для защиты лабораторной работы 44-45

Тесты по теме занятия 45-46

3.10. Комплексные соединения 46-49

Лабораторная работа «Определение жесткости воды и

концентрации ионов кальция в биологических жидкостях» 49-50

Контрольные вопросы и задачи по комплексонометрии 50-51

Тесты по комплексонометрии 51-52

3.11. S- элементы. 52-56

Ситуационные задачи 56-57

Тестовый контроль по теме S- элементы 57

3.12. d- элементы. 57-62

Ситуационные задачи 62-63

Тестовый контроль по теме: d- элементы 63-64

3.13. p - элементы. 65-79

Ситуационные задачи на Р- элементы 79

Тестовый контроль на Р – элементы 79-81

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1 81-102

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2 102-120

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

учебной дисциплины 121

Введение

Целью контрольных работ является окончательная проверка усвоения соответствующих разделов общей и неорганической химии.

Приступать к выполнению очередной контрольной работы следует после изучения необходимого материала и решения достаточного количества задач из предлагаемого методического материала и рекомендуемой литературы.

В учебном пособии приведена программа курса, теоретический материал и рассмотрены по различным темам и варианты контрольных заданий для самостоятельного решения.

При оформлении контрольных работ нужно указать необходимые расчетные формулы. Каждый этап решения должен иметь пояснение. Обязательно приводить размерность всех найденных при расчете значений. На титульном листе контрольной работы должно быть указано наименование университета, факультета, фамилия, инициалы и шифр студента. В конце работы необходимо привести список используемой литературы, затем поставить дату окончания работы и свою подпись.

Контрольные работы по курсу сделаны 100 вариантами. Вариант, который должен выполнить студент определяется двумя последними цифрами шифра-номера зачетной книжки студента.

Объем контрольного задания устанавливается кафедрой. Контрольные задачи, включенные в методическое пособие, не охватывают всех разделов программы, поэтому для лучшего усвоения материала студентам, кроме обязательных контрольных задач, рекомендуется решать задачи на все разделы курса.

1. 
   Цель и задачи дисциплины
   

Данное пособие составлено на основании учебного плана 2012 специальности 060301 –фармация (провизор), форма обучения заочная. На основании данного учебного плана для курса общей и неорганической химии устанавливается преподавание в течение первого учебного семестра в объеме 171 учебного часа: 36 аудиторных часов и 135 – самостоятельная работа. Студент должен усвоить не только сумму знаний, необходимых ему в дальнейшей учебе и будущей практической деятельности, но и научиться самостоятельно, ставить вопросы и находить пути их теоретического и экспериментального решения.

В результате изучения дисциплины студенты должны знать:

1. Цели и задачи общей и неорганической химии, пути и способы их решения.

2. 
   Роль и значение методов общей и неорганической химии в фармации, в практической деятельности провизора, исследователя в области фармации.
   
3. 
   Основные разделы общей и неорганической химии. Основные понятия и методы общей и неорганической химии.
   
4. 
   Основные этапы развития общей и неорганической химии, ее современное состояние.
   
5. 
   Связь свойств соединений с положением составляющих элементов в Периодической системе элементов Д.И.Менделеева.
   
6. 
   Основу теории строения неорганических веществ, теории химической связи.
   
7. 
   Основные свойства химических элементов и их соединений.
   
8. 
   Основные типы неорганических соединений.
   
9. 
   Современную номенклатуру неорганических соединений.Основные литературные источники и справочную литературу по общей и неорганической химии.
   
10. 
    Основные правила охраны труда и техники безопасности при работе в химической лаборатории.
    

Студент должен уметь:

• 
  Самостоятельно работать с учебной и справочной литературой по общей и неорганической химии.
  
• 
  Владеть основными приемами и техникой выполнения экспериментов по общей и неорганической химии.
  
• 
  Пользоваться основными неорганическими реагентами, растворителями и химической посудой.
  
• 
  Готовить растворы с заданной концентрацией растворенных веществ.
  
• 
  Прогнозировать возможность выпадения осадков при смешивании растворов с известной концентрацией растворенных веществ.
  

Курс завершается зачетом по практическим навыкам, написанием тестов по пройденному материалу и ЭКЗАМЕНОМ.

2. 
   Программа курса «общая и неорганическая химия»
   
   0. 
      Предмет, задачи и методы химии. Место химии в системе естественных наук и фармацевтического образования. Значение химии для развития медицины и фармации.
      
   1. 
      Основные законы, положения и понятия химии и их приложение для решения профессиональных задач провизора. Эквивалент, фактор эквивалентности, молярная масса эквивалента, закон эквивалентов.
      
   2. 
      Чистота химических веществ. Условные обозначения степени чистоты, классификация веществ по чистоте. Научные основы оценки содержания примесей. Методы очистки химических веществ.
      
   3. 
      Номенклатура основных классов неорганических веществ.
      
   4. 
      Расчеты по химическим формулам и уравнениям.
      
   5. 
      Техника безопасности и правила работы в лабораториях химического профиля.
      
   6. 
      Обработка результатов наблюдений и измерений.
      
   7. 
      Основные способы выражения концентраций растворов. Молярная концентрация вещества и молярная концентрация эквивалента вещества.
      

Часть 1

Общая химия

1.2 Учение о растворах

1.2.1. Основные определения: раствор, растворитель, растворенное вещество. Растворимость. Растворы газообразных, жидких и твердых веществ. Вода как один из наиболее распространенных растворителей в биосфере и химической технологии. Роль водных растворов в жизнедеятельности организмов. Неводные растворители и растворы.

1.2.2. Процесс растворения как физико-химическое явление (Менделеев Д.И., Курнаков Н.С.).

1.2.3. Растворы газов в жидкостях. Законы Генри, И.М.Сеченова.

1.2.4. Растворы твердых веществ в жидкостях. Понятие о коллигативных (общих) свойствах растворов. Зависимость «свойство раствора – концентрация». Закон Вант – Гоффа об осмотическом давлении. Концентрационные эффекты растворов электролитов и их объяснение – теория электролитической диссоциации (Аррениус С.Б Каблуков И.А.). Роль осмоса в биосистемах. Плазмолиз, гемолиз, тургор. Гипо-, изо- и гипертонические растворы.

1.2.5. Теория растворов сильных электролитов. Ионная сила растворов, коэффициент активности и активность ионов сильных электролитов в растворах.

1.2.6. Равновесие между раствором и осадком малорастворимого электролита. Константа растворимости (ПР). Условия растворения и осаждения осадков.

1.2.7. Ионизация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель – рН; рН растворов сильных кислот, оснований и солей.

1.2.8. Растворы слабых электролитов. Применение ЗДМ к ионизации слабых электролитов. Константа ионизации. Ступенчатый характер ионизации.

1.2.9. Теории кислот и оснований (Аррениуса, Льюиса, Бренстеда и Лоури). Константы кислотности (К_а) и основности (К_b). Процессы ионизации, гидролиза, нейтрализации с точки зрения различных теорий кислот и оснований. рН слабых кислот, оснований, гидролизующихся солей.

1.2.10. Амфотерные электролиты (амфолиты).

1.3. Реакция с переносом электронов: окислительно-восстановительные (ОВ) реакции

1.3.1. Электронная теория окислительно-восстановительных реакций.

1.3.2. Окислительно-восстановительные свойства элементов и их соединений в зависимости от положения элемента в ПСЭ и степени окисления элементов в соединениях.

1.3.3. Сопряженные пары окислитель – восстановитель. Окислительно-восстановительная двойственность.

1.3.4. Представление о влиянии среды (рН) на направление окислительно-восстановительных реакций и характер образующих продуктов.

1.3.5. Роль окислительно-восстановительных процессов в метаболизме.

Раздел 2

Строение вещества

0. 
   Электронные оболочки атомов и периодический закон Д.И.Менделеева (ПЗ). Природа химической связи и строение химических соединений.
   
   0. 
      Основные этапы и диалектика развития представлений о строении атомов.
      
   1. 
      Квантовомеханическая модель строения атомов. Электронные формулы и электронно-структурные схемы атомов.
      
   2. 
      ПЗ Д.И.Менделеева и его трактовка на основе современной квантово – механической теории строения атомов.
      
   3. 
      Структура ПСЭ: периоды, группы, семейства: s-,p-.d-,f- классификация элементов. Длиннопериодный и короткопериодный варианты ПСЭ. Периодический характер изменения свойств атомов элементов: радиус, энергия ионизации, энергия сродства к электрону, относительная электроотрицательность (ОЭО). Определяющая роль внешних электронных оболочек для химических свойств элементов. Периодический характер изменения свойств простых веществ, оксидов и водородных соединений элементов.
      
   4. 
      Типы химических связей и физико-химические свойства соединений с ковалентной, ионной и металлической связью. Экспериментальные характеристики связей: энергия связи, длина, направленность.
      
   5. 
      Описание молекул методом валентных связей (МВС). Первичный и вторичный – донорно-акцепторный,- механизм образования ковалентной связи. Максимальная ковалентность элемента (насыщаемость ковалентной связи) и ее определение МАС. Направленность связи как следствие условия максимального перекрывания орбиталей. Сигма и пи- связи и их образование при перекрывании s-,p- и d-орбиталей. Кратность связей в методе валентных связей. Поляризуемость и полярность ковалентной связи. Эффективные заряды атомов в молекулах. Полярность молекул. Гибридизация атомных орбиталей. Устойчивость гибридизированных состояний различных атомов. Пространственное расположение атомов в молекулах.
      
   6. 
      Описание молекул методом молекулярных орбиталей (ММО). Связывающие, разрыхляющие и несвязывающие МО, их энергия и форма. Энергетические диаграммы МО. Заполнение МО электронами в молекулах, образованных атомами и ионами элементов 1-го и 2-го периодов ПСЭ. Кратность связи в ММО. Метод молекулярных орбиталей как теоретическая основа молекулярной спектроскопии.
      
   7. 
      Молекулярные взаимодействия и их природа. Энергия молекулярного взаимодействия. Ориентационное, индукционное и дисперсионное взаимодействие. Водородная связь и ее разновидности. Биологическая роль водородной связи. Молекулярные комплексы и их роль в метаболических процессах.
      
1. 
   Комплексные соединения
   
   0. 
      Современное содержание понятия комплексные соединения (КС). Структура КС: центральный атом, лиганды, комплексный ион, внутренняя и внешняя сфера, координационное число центрального атома.
      
   1. 
      Способность атома различных элементов к комплексообразованию, природа химической связи в КС. Образование и диссоциация КС в растворах, константа образования и нестойкости комплексов.
      
   2. 
      Классификация и номенклатура КС. Комплексные кислоты, основания, соли. Хелатные и макроциклические КС.
      
   3. 
      Биологическая роль КС. Металлоферменты, понятие о строении их
      

активных центров. Химические основы применения в фармации и медицине.

ЧАСТЬ 2

ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ

Раздел 3

S- ЭЛЕМЕНТЫ
3.1 Водород

3.1.1. Общая характеристика. Особенности положения в ПСЭ, реакции с кислородом, галогенами, металлами, оксидами.

3.1.2. Вода как важнейшее соединение водорода, ее физические и химические свойства. Аквокомплексы и кристаллогидраты. Дистиллированная и апирогенная вода, их получение и применение в фармации. Природные воды, минеральные воды.

3.1.3. Характеристика и реакционная способность связи водорода с другими распространенными элементами: кислородом, азотом, углеродом, серой. Особенности поведения водорода в соединениях с сильно – и слабополярными связями. Ион водорода, ион оксония, ион аммония.

3.2. S- элементы – металлы

3.2.1. Общая характеристика. Изменение свойств элементов Па группы в сравнении с 1а. Характеристики катионов металлов, ионы металлов в водных растворах, энергия гидратации ионов, жесткость.

3.2.2. Взаимодействие металлов с кислородом, образование оксидов, пероксидов, гипероксидов. Взаимодействие с водой этих соединений. Гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов, амфотерность гидроксида бериллия. Гидриды щелочных и щелочноземельных металлов и их восстановительных свойства.

3.2.3. Взаимодействие щелочных и щелочно-земельных металлов с водой и кислотами. Соли щелочных и щелочноземельных металлов: сульфата, галогениды, карбонаты, фосфаты.

3.2.4. Ионы щелочных и щелочноземельных металлов как комплексообразователи. Ионофоры и их роль в мембранном переносе калия и натрия. Ионы магния и кальция как комплексообразователи. Реакция с комплексонами (на примере натрия этилендиаминтетраацетата).

3.2.5. Биологическая роль S-элементов-металлов в минеральном балансе организма. Макро- и микро-s-элементы. Поступление в организм с водой, жесткость воды, единицы ее измерения, пределы, влияния на живые организмы и протекание реакций в водных растворах, методы устранения жесткости. Соединения кальция в костной ткани, сходство ионов кальция и стронция, изоморфное замещение (проблема стронция-90).

Ядовитость бериллия. Химические основы применения соединений лития, натрия, калия, магния, кальция, бария в медицине и в фармации.

Раздел 4

d- ЭЛЕМЕНТЫ

4.1. Общая характеристика d-элементов. Элементы Ш –V групп.

4.1.1. Общая характеристика d-элементов (переходных элементов). Характерные особенности d-элементов: переменные степени окисления, образование комплексов, окраска соединений (причины ее возникновения). Вторичная периодичность в семействах d-элементов.

4.2. Элементы группы VI в

4.2.1. Общая характеристика группы.

4.2.2. Хром. Общая характеристика. Простое вещество и его химическая активность, способность к комплексообразованию.

4.2.3. Хром (П.Ш), кислотно-основная и окислительно-восстановительная характеристики соединений, способность к комплексообразованию.

4.2.4. Соединения хрома (VI) – оксид и дихромовая кислота, хроматы и дихроматы, КО и ОВ характеристика; окислительные свойства хроматов и дихроматов в зависимости от рН среды; окисление органических соединений (спиртов).

4.2.5. Биологическое значение d-элементов VI в группы. Химические основы применения соединений хрома, молибдена и вольфрама в фармации (фармацевтическом анализе).

4.3. Элементы группы VII в

4.3.1. Общая характеристика группы.

4.3.2. Марганец. Общая характеристика. Химическая активность простого вещества. Способность к комплексообразованию (карбонил марганца).

4.3.3. Марганец (П., Ш): КО и ОВ характеристика соединений, способность к комплексообразованию.

4.3.4. Соединения марганца (VI); манганаты, их образование, термическая устойчивость, диспропорционирование в растворе и условия стабилизации.

4.3.5. Соединения марганца (VII)- оксид, марганцовая кислота, перманганаты, КО и ОВ свойства, продукты восстановления перманганатов при различных рН, окисление органических соединений, термическое разложение. Химические основы применения калия перманганата и его раствора как антисептического средства и в фармацевтическом анализе.

4.4. Элементы группы VIII в4.4.1. Общая характеристика группы. Деление элементов VIII в группы на элементы семейства железа и платиновые металлы.

4.4.2. Общая характеристика элементов семейства железа.

4.4.3. Железо. Химическая активность простого вещества, способность к комплексообразованию.

4.4.4. Соединения железа (П и Ш) – КО и ОВ характеристика, способность к комплексообразованию. Комплексные соединения железа (П и Ш) с цианид и тиоцианат ионами. Гемоглобин и железосодержащие ферменты, химическая сущность их действия.

4.4.5. Железо (VI). Ферраты, получение и окислительные свойства.

4.4.6. Химические основы применения железа и железосодержащих препаратов в медицине и фармации (в том числе в фармацевтическом анализе).

4.4.7. Кобальт и никель. Химическая активность простых веществ в сравнении с железом. КО и ОВ характеристика, способность к комплексообразованию (реакция Чугаева). Никель и кобальт как микроэлементы (кофермент-В12). Химические основы применения соединений кобальта и никеля в медицине и фармации.

4.4.8. Общая характеристика элементов платины.

4.5. Элементы группы 1 в

4.5.1. Общая характеристика группы. Физические и химические свойства простых веществ.

4.5.2. Соединения меди (I,П), их КО и ОВ характеристика, способность к комплексообразованию. Комплексные соединения меди (П) с аммиаком, аминокислотами, многоатомными спиртами. Комплексный характер медьсодержащих ферментов и химизм их действия в метаболических реакциях. Природа окраски соединений меди. Химические основы применения соединений меди в медицине и фармации.

4.5.3. Соединения серебра, их КО и ОВ характеристики (бактерицидные свойства иона серебра). Способность к комплексообразованию, комплексные соединения серебра с галогенидами, аммиаком, тиосульфатами. Химические основы применения соединений серебра в качестве лечебных препаратов в фармацевтическом анализе.

4.5.4. Золото. Соединения золота (1) и золота (Ш), их КО и ОВ характеристика, способность к комплексообразованию. Химические основы применения в медицине и фармации золота и его соединений.

4.6. Элементы группы П в

4.6.1. Общая характеристика группы.

4.6.2. Цинк. Общая характеристика, химическая активность простого вещества. КО и ОВ характеристика соединений цинка. Комплексные соединения цинка. Комплексная природа цинкосодержащих ферментов и химизм их действия. Химические основы применения в медицине и в фармации соединений цинка. Кадмий и его соединения в сравнении с аналогичными соединениями цинка.

4.6.3. Ртуть. Общая характеристика. Отличие свойств от цинка и кадмия, а именно: пониженная химическая активность простого вещества, ковалентность образуемых связей с мягкими лигандами, образование связи между атомами ртути. Окисление ртути серой и азотной кислотой. Соединения ртути (1,П), их КО и ОВ характеристика, способность к комплексообразованию. Химизм токсического действия соединений кадмия и ртути. Химические основы применения соединения ртути в медицине и фармации.