Біогенні s-елементи; біологічна роль, застосування в медицині

 

Робота  3. Виявлення аніону CO₃^2-.

В пробірку внести декілька крапель розчину карбонату натрію і додати 1 краплю розчину хлоридної кислоти. Записати рівняння реакції і спостереження.

 

Робота 4. Характерні реакції NO₂^-

а). Дія КІ в середовищі H₂SO₄.

В пробірку внести декілька крапель розчину нітриту натрію. Додати таку ж кількість розчину  йодиду калію і конц. H₂SO₄. Записати рівняння реакції, скласти електронний баланс, визначити окисник і відновник.

б). З дифеніламіном в середовищі H₂SO₄.

В пробірку внести декілька крапель розчину нітриту натрію. Додати таку ж кількість розчину дифеніламіну в конц. H₂SO₄.

Обережно! Дифеніламін приготовлений  на конц. H₂SO₄.

 

Робота 5. Реакції аніонів VІІ-ї групи.

В три пробірки внести по декілька крапель розчинів солей з аніонами Cl^-, Br^-, I^- і додати по краплині розчину нітрату срібла.

 До одержаних  осадів додати розчин гідроксиду  амонію. Відмітьте, які із осадів розчинилися внаслідок утворення комплексних сполук.

 

Напишіть рівняння відповідних  хімічних реакцій,  зробіть висновки.

 

 

 

 

 

Заняття №3

 

Тема: d-елементи. Якісні реакції на катіони і аніони d-елементів.

 

Актуальність  теми: Переважна кількість d-елементів міститься в органах і тканинах у вигляді комплексних сполук з білками і іншими біополімерами. З біологічної точки зору  комплексоутворюючі елементи є “організаторами життя”. Лікарю важливо знати будову і властивості комплексних сполук, оскільки металоорганічні комплекси приймають найактивнішу участь в обмінних процесах (залізопорфіриновий комплекс входить в склад гемоглобіну, кобальтопорфіриновий – головна частина вітаміну В₁₂). Відомо також, що шкідливі речовини виводяться з організму з допомогою лігандів, які зв’язують їх в комплекси. Встановлено, що каталітична дія мікроелемента зростає в мільйони разів при утворенні ним комплексів. Більшість d-елементів IV періоду мають гемопоетичні властивості (впливають на процеси кровотворення), багато з них беруть участь в окисно-відновних процесах, проявляють позитивну дію на імуногенез. Порушення певної рівноваги між мікроелементами в організмі призводить до виникнення патологічних станів, тому ці зміни можуть служити діагностичним тестом, а також прогнозом того чи іншого захворювання. Велика кількість d-елементів і їх сполук  отруйні для живих організмів, - вони проявляють несприятливу біологічну дію (Ni, Pd, Ag, Hg, Cd,та інші).

 

Навчальні цілі:

Знати: Особливості хімічних властивостей d-елементів, пов’язані з будовою їх атомів, біологічну роль і застосування в медицині сполук d-елементів; аналітичні реакції на катіони і аніони d-елементів; основні положення сучасної теорії комплексних сполук.

Вміти: Проводити якісні реакції на катіони і аніони d-елементів (дія їдких лугів в еквівалентній кількості та в надлишку та розчину аміаку на солі d-елементів, одержання берлінської лазурі, окиснення Cr³⁺ пероксидом гідрогену), складати формули комплексних сполук, писати рівняння реакцій їх утворення.

Базові знання, вміння, навички, необхідні для вивчення теми

Дисципліна	Знати	Вміти
Медична біологія	Макро- і мікроелементи. Біогенні елементи. Біороль Fe, Co, Ni, Cu, Zn в організмі людини.
Неорганічна  хімія	Основні класи  неорганічних сполук.Будова атомів d-елементів. Ступінь окиснення  елемента. Хімічні властивості d-елементів, їх сполук в залежності від ступеня окислення елемента.  Амфотерність.	Виконувати якісні реакції методом напівмікроаналізу. Записувати рівняння реакцій в молекулярній і йонній формах. Складати електронний  баланс окисно-відновного процесу.

 

Основні питання теми:

1. Загальна характеристика d-елементів, можливі ступені окиснення, властивості сполук.

2. Аналітичні  реакції на катіони Cu²⁺, Zn²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Cr³⁺, Ag⁺.

3. Аналітичні  реакції на аніони MnO₄^-, CrO₄^2-.

4. Основні положення теорії комплексних сполук.

5. Біологічна  роль d-елементів в організмі.

6. Застосування  сполук d-елементів в медицині. Лікарські препарати.

7.Техногенне  забруднення природного середовища, значення d-елементів як металів-токсикантів.

7. Напишіть рівняння реакції виявлення сполук Cr⁺⁶ за допомогою H₂O₂ в лужному середовищі. Складіть електронний баланс, вкажіть окисник і відновник.
8. Напишіть рівняння реакції виявлення сполук Mn⁺⁷ за допомогою Na₂SO₃ в кислому середовищі. Складіть електронний баланс, вкажіть окисник і відновник.
9. Для комплексної сполуки [Cu(NH₃)₄] (OH)₂ визначте заряди, вкажіть комплексоутворювач, комплексний йон, ліганди, координаційне число. Напишіть рівняння реакції одержання даної комплексної сполуки із розчину солі та гідроксиду амонію.

11.Заповнити  таблицю:

Елемент, вміст  в організмі людини, добова потреба	Біологічна роль	Застосування  в медицині	Лікарські препарати

 

Література:

1.Хухрянский  В.Г. Химия биогенных элементов., К., 1984.

2.Глінка М.Л.  Загальна хімія., К., 1982.

3.Хімія. Під ред. Слободяника М.С., К., 2003.

4.Сегеда А.С.  Аналітична хімія. Якісний і  кількісний аналіз. К., 2003.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заняття №4

Тема: Комплексоутворення в біологічних системах.

Актуальність  теми: Комплексні сполуки відіграють важливу роль в процесах життєдіяльності організмів, виконуючи важливу роль у вигляді ферментів і комплексів мікроелементів. Розуміння способу утворення і властивостей комплексних сполук дозволяє використовувати їх в хелатерапії та якісному і кількісному аналізі.

Навчальні цілі:

Знати: Основні теорії будови комплексних сполук, способи їх одержання, критерії стійкості і застосування.

Вміти: Пояснювати принципи будови комплексних сполук. Інтерпретувати особливості будови комплексних сполук як основи для їх застосування хелатотерапії.

Самостійна  позааудиторна робота студентів

1. Реакції комплексоутворення.
2. Теорія А.Вернера та сучасні уявлення про будову комплексних сполук.
3. Поняття про комплексоутворювач, ліганди.
4. Природа хімічного зв’язку в комплексних сполуках.
5. Класифікація комплексних сполук.
6. Комплексони. Одержання хелатних комплексів.
7. Застосування комплексонів в медицині.
8. Поняття про металолігандний гомеостаз. Залізо-, кобальто-, міде та цинковмісні біокомплексні сполуки, їх біологічна роль.

Контрольні  питання.

1. Які атоми можуть грати роль комплексоутворювача?
2. Які атоми можуть грати роль лігандів?
3. Які значення можуть мати координаційні числа?
4. Для комплексних сполук вкажіть:

а). комплексоутворювач і  його заряд;

б). ліганди;

в). координаційне число.

5. Що таке хелатні  комплекси?

6. Який вид зв’язку характерний в комплексних сполуках?

7. Напишіть рівняння  реакції взаємодії трилону Б  з катіонами Ca²⁺, Mg²⁺, Fe⁺³. Вкажіть умови проведення реакції.

8. Які природні залізо-, кобальто-, міде та цинковмісні біокомплекси вам відомі?

Самостійна робота на занятті.

Виконати лабораторні  роботи:

1. Одержати аміачні комплекси міді, срібла, цинку, хрому.
2. Якісне комплексонометричне визначення вмісту йонів Ca²⁺, Mg²⁺, Fe⁺³ за допомогою комплексону трилону Б.

Методика виконання  лабораторної роботи

Робота 1. Одержання аміачних комплексів.

В 4 пробірки вносять  по 2-3 краплі розчинів солей, що містять йони Cu²⁺, Zn²⁺, Cr⁺, Ag⁺ і додають еквівалентну кількість розчину аміаку. Що утворюється? Написати рівняння реакцій. В кожну пробірку внести ще 4 краплі концентрованого аміаку. Спостерігати розчинення осадів і появу характерних кольорів. Обґрунтуйте рівняннями реакцій.

Робота2 . Характерні комплекси катіонів заліза і міді.

У 2 пробірки вносимо 2-3 краплі розчинів солей Fe⁺³, Cu²⁺ і додаємо по кілька крапель розчинів жовтої кров’яної солі K₄[Fe(CN)₆]. Спостерігаємо появу характерного забарвлення, написати відповідні рівняння реакцій.

Робота3. Якісне визначення йонів кальцію і магнію за допомогою трилону Б.

В пробірку вносять 2-5 крапель розчину солі кальцію  або магнію, додають 5 крапель амонійного буферу (рН=10,0), 1-2 краплі індикатора хромогену темносинього. Спостерігається вишневе забарвлення, яке змінюється при додаванні розчину трилону Б на синє.

Написати формулу  одержаного комплексу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заняття 5

Тема: Величини, що характеризують кількісний склад розчинів. Приготування розчинів молярної концентрацій еквівалентів.

Актуальність теми: Розчини відіграють дуже важливу роль у різних процесах, у тому числі у життєдіяльності організмів, у техніці і побуті. В медичній практиці розчини використовують для діагностики, лікування, заміни втраченої крові, для наукових досліджень. Використання розчинів різної концентрації в лікарській практиці вимагає знання способів вираження концентрацій розчинів і вміння приготувати розчини необхідної концентрації для практичного використання.

Навчальні цілі:

Знати: основні положення про розчини і способи визначення концентрації розчинів.

Вміти: розрахувати необхідну кількість компонентів і приготувати розчини з заданою масовою часткою, молярною концентрацією та молярною концентрацією еквівалентів.

Самостійна  позааудиторна робота студентів.

1. Основні поняття про розчини, їх роль в живих організмах. Розчинники, розчинена речовина.
2. Механізм розчинення речовин.
3. Фактори, що визначають розчинність речовини.
4. Розчини насичені, ненасичені і пересичені; розведені і концентровані.
5. Основні способи вираження концентрації розчинів:

а) масова частка;

б) молярна  концентрація;

в) молярна  концентрація еквівалентів;

г) масова концентрація (титр);

д) моляльна концентрація.

6. Розрахунки пов’язані із виготовленням розчинів масової і молярної концентрацій.
7. Перерахунки різних способів вираження концентрації розчинів.

Контрольні  питання.

1. Розрахувати число еквівалентності та молярну масу еквівалентів для Н₂SO₄, NaОН, Na₂СО₃, Н₃РО₄, Na₂SО₄, Н₃ВО₃, Са₃(РО₄)₂, Н₂SiO₃, Аl₂(SО₄)₃ в реакціях, які йдуть до кінця.
2. Масова частка соляної кислоти  в шлунковому соці дорівнює 0,5 % (r=1,007г/см³). Обчислити молярну концентрацію еквівалента НCl в шлунковому соці.
3. Який об¢єм фізіологічного розчину NaCl (0,9 % розчин, r=1,0 г/см³) можна одержати із ампули фіксаналу (0,1 моль).
4. Яку масу кристалічної соди (Na₂СО₃^.10Н₂О) потрібно взяти для приготування 200 мл розчину з молярною концентрацією еквівалентів 0,2?
5. Масова частка соляної кислоти в шлунковому соці  дорівнює 0,55 % (r = 1,008 г/см³). Обчислити молярну концентрацію еквівалента НCl в шлунковому соці.
6. Який титр розчину, в 50 мл якого знаходиться 1,8 г сульфату натрію?

Самостійна  робота на занятті.

Виконати  лабораторні роботи:

1. Приготувати розчин з заданою масовою часткою.
2. Приготувати розчин з заданою молярною концентрацією.
3. Приготувати розчин з заданою молярною концентрацією еквівалентів.
4. Приготувати розчин з заданою молярною концентрацією еквівалентів з фіксаналу.

Методика  виконання роботи

Робота 1. Приготування розчину заданої масової концентрації.

Кожний студент, одержавши завдання на виготовлення розчину з заданою масовою часткою розчиненої речовини, розраховує масу речовини та масу розчинника. Зважує на терезах необхідну кількість речовини і розчиняє її в розрахованій масі розчинника (густина води 1,0 г/см³).