Необходимый исходный уровень знаний и умений
1. Строение атома. 2. Типы химической связи: ковалентная (полярная, неполярная), ионная. 3. Растворы; способы выражения концентрации растворов: массовая доля, молярная и моляльная концентрации, молярная концентрация эквивалента. 4. Переход от одного способа выражения концентрации к другому. 5. Электролитическая диссоциация; неэлектролиты и электролиты; сильные и слабые электролиты.
Занятия 14, 15. Учение о растворах. Диффузия в растворах. Осмос. законы осмоса Содержание занятий: 1. Обсуждение вопросов по теме занятий. 2. Постановка демонстрационных опытов. 3. Решение задач по теме. 4. Реферативное сообщение по теме «Роль диффузии и осмоса в биологических системах». 5. Тестовый контроль по теме «Осмос».
Вопросы для подготовки и обсуждения на занятии 1. Диффузия в растворах. Факторы, влияющие на скорость диффузии. Закон Фика. Роль диффузии в процессах переноса вещества в биологических системах. 2. Сущность осмоса. Осмотическое давление разбавленных растворов неэлектролитов. Закон Вант-Гоффа. Гипо-, гипер- и изотонические растворы. Измерение осмотического давления. 3. Отклонение растворов электролитов от закона Вант-Гоффа. Изотонический коэффициент, его связь со степенью диссоциации электролита. Понятие об осмотической концентрации растворов. 4. Осмотическое давление растворов биополимеров. Онкотическое давление плазмы и сыворотки крови и его биологическая роль. 5. Роль осмоса и осмотического давления в биологических системах. Изоосмия организмов. Формирование отека. Плазмолиз, гемолиз. Применение в медицине гипер- и изотонических растворов. 6. Насыщенный пар, давление насыщенного пара над чистым растворителем. Относительное понижение давления насыщенного пара растворителя над разбавленным раствором нелетучего неэлектролита; закон Рауля. 7. Температуры кипения и замерзания растворов. Относительное повышение температуры кипения и понижение температуры замерзания (депрессии) разбавленных растворов неэлектролитов по сравнению с чистыми растворителями; следствия из закона Рауля. Эбуллиоскопическая и криоскопическая постоянные, их физический смысл. 8. Отклонение растворов электролитов от закона Рауля и его следствий. Изотонический коэффициент. 9. Взаимосвязь между коллигативными свойствами растворов. Осмометрия, криометрия и применение их в медико-биологических исследованиях. Практическая часть:
Выполнение демонстрационных опытов (в процессе обсуждения теоретического материала).
Опыт 1. Определение осмотического давления раствора сахарозы. Осмометр вынимают из штатива. Затем, наклонив его в сторону боковой (широкой) трубки, через отверстие этой трубки с помощью пипетки заполняют исследуемым раствором сахара. Продолжая держать осмометр в наклоненном положении, боковую (широкую) трубку плотно закрывают пробкой так, чтобы в ней не осталось пузырьков воздуха, а уровень раствора в капилляре был возможно ниже. Заполненный осмометр погружают в стакан с дистиллированной водой до нижнего уровня капилляра и закрепляют в штативе. Через 1,5-2 часа от начала опыта (когда осмос прекратится) измеряют высоту подъема раствора в капиллярной трубке от поверхности воды в стакане. Осмотическое давление раствора рассчитывают по формуле: Росм. = h · ρ · g(ПА), где: h – высота подъема раствора в капилляре (м); ρ – плотность исследуемого раствора (кг/м3); g – ускорение свободного падения тела (м/с2). Результаты опыта оформляют в виде таблицы, приводя подробный рисунок осмометра и расчет осмотического давления.
Опыт 2. Рост искусственной «клетки» Траубе. В цилиндр наливают 150-200 мл раствора CuSO4 и бросают кристаллик К4[Fe(CN)6]. За счет реакции 2CuSO4 + К4[Fe(CN)6] = Cu2[Fe(CN)6]↓ + 2К2SO4 на поверхности кристалла образуется сплошная пленка гексациано – (II) – феррата меди, пропускающая воду, но задерживающая частицы солей. Вследствие разности концентраций внутри оболочки и вне ее вода начинает поступать внутрь «клетки». Оболочка растягивается и разрывается в самом слабом месте. На этом месте вновь возникает пленка из Cu2[Fe(CN)6], и так постепенно развивается вытянутая полость, очертаниями напоминающая водоросль или гидру.
Задачи для самостоятельного решения
1. Будут ли изотоничны водные растворы двух нелетучих неэлектролитов (М1 > М2), если температуры растворов и массовые доли этих веществ в растворах одинаковы? Если, на ваш взгляд, растворы неизотоничны, то в котором из них – первом или втором – осмотическое давление выше? Почему? 2. Как будет меняться во времени осмотическое давление подкисленного раствора сахарозы при 80º С? Ответ мотивируйте. 3. Опишите поведение эритроцитов при 37ºС в водных растворах следующих веществ: · Рибозы, ω = 5%, плотность 1,012 г/мл; · Нитрата натрия, ω = 3%, плотность 1,02 г/мл, α = 1; · Мочевины, С = 0,303 моль/л. 4. Раствор, полученный растворением 100 г органического вещества в 2600 мл воды, обладает при 20˚С осмотическим давлением 0,01 атм. и плотностью 1,01 г/мл. Определить молярную массу органического вещества. 5. Какую массу глюкозы следует взять для приготовления 0,6 л водного раствора, изотоничного плазме крови при t = 37˚С? 6. При 20˚С смешали 1 л раствора сахарозы, осмотическое давление которого 2,4 атм., с 3 л раствора KCI, осмотическое давление которого 4,8 атм. Найти осмотическое давление смешанного раствора, если α (KCI) = 1. 7. Будут ли изотоничны плазме крови при температуре 37˚С следующие растворы: · 5%-й водный раствор фруктозы (ρ = 1,08 г/мл); · водный раствор, содержащий в 0,1 л раствора дезоксирибозу массой 1,34 г; · раствор галактозы с молярной концентрацией 0,303 моль/л; · водный раствор карбоната калия с массовой долей К2СО3 1,7% и плотностью 1,1 г/мл ,α(К2СО3) = 1). 8. Рассчитайте осмотическое давление при 37˚С (R=0,082): а) 0,1 М раствора СаCI2 , α(СаCI2) = 1; б) внутриклеточной жидкости, если состав раствора (ммоль/л): [Na+] = 35; [К+] = 115; [Сa2+] = 5; [CIˉ] = 25; [НСО3ˉ] = 20; [Н2РО4ˉ] = 100; [SO42-] = 10 в) раствора, в 2 л которого содержится 90 г глюкозы (М.= 180 г/моль). 9. Не производя расчетов, укажите, какой из трех растворов с одинаковой массовой долей – хлорида бария, хлорида магния, хлорида кальция – имеет минимальную и максимальную температуру замерзания. Ответ мотивируйте. 10. Многие моносахариды отвечают простейшей формуле Сn(Н2О)n. Выведите молекулярную формулу ксилозы, водный раствор которой с массовой долей вещества 1,96% замерзает при - 0,248˚С. 11. Чему равна температура замерзания водного раствора, содержащего глюкозу с массовой долей 3%, если Кв = 1,86. 12. Какую массу сахарозы следует растворить в 250 г воды, чтобы получить раствор, кипящий при 100,2˚С. При какой температуре будет замерзать этот раствор? 13. Понижение температуры замерзания плазмы крови равно 0,56˚С. Рассчитайте массу воды, которую необходимо добавить к 100 г 12%-го раствора глюкозы (ρ = 1,046 г/мл), для получения раствора, изотоничного крови при 37˚С. 14. Вычислите массовую долю водного раствора этиленгликоля, замерзающего при - 1˚С. 15. Как можно вычислить величину осмотического давления раствора нелетучего неэлектролита, если известна депрессия (ΔТзам.) раствора?
Занятие 16. Окислительно-восстановительные реакции.
Содержание занятия: 1. Обсуждение вопросов по теме занятия 2. Решение заданий по теме: «ОВР» 3. Контрольная работа «Окислительно-восстановительные реакции»
Вопросы для подготовки и обсуждении на занятии: 1. Понятия: окислитель, восстановитель, окисление, восстановление. Важнейшие окислители, восстановители. 2. Методы электронного баланса и электронно-ионный: сущность, принципы. Примеры реакции с использованием того и другого метода. 3. Прогнозирование протекания ОВР. 4. Укажите, какие из перечисленных реакций являются окислительно-восстановительными: а) FeCI3 + 3NaOH = Fe(OH)3 + 3NaCI б) 2FeCI2 + 6NaOH + CI2 = 2Fe(OH)3 + 6NaCI в) Zn + H2SO4(разб.) = ZnSO4 + Н2 г) Zn + 2H2SO4(конц.) = ZnSO4 + SO2 + 2Н2О д) Zn(ОН)2 + H2SO4 = ZnSO4 + 2Н2О Ответ мотивируйте и укажите в окислительно-восстановительных процессах, окислитель и восстановитель. 5. Укажите, какие из указанных процессов представляют собой окисление и какие восстановление: CI2 → 2CI‾; AI → AI3+; AI → AIО‾2; S2‾→S; Sn4+ → Sn2+; Fe3+ → Fe2+; NO‾3 → NO2; NO‾2 → NH3; NH3 → NO; 2I‾ → I2; CI‾ → CIO‾; CIO‾3 → CI2. 6. Укажите, какие из указанных веществ могут проявлять только окислительные свойства; только восстановительные свойства; проявляют окислительно-восстановительную двойственность: а) KMnO4, MnO2, P2O5, Na2S б) Na2SO3, H2SO4, H2S, SO2 в) Na2CrO4, KcrO2, K2Cr2O7, Cr г) NH3, HNO3, N2, NaNO2 7. Какие из указанных ионов играют роль окислителей, а какие восстановителей: S2‾, Fe3+, Ag+, Cu2+, CI‾, Br‾, I‾. 8. Составьте уравнения следующих окислительно-восстановительных реакций: а) KMnO4 + KNO2 + H2SO4 → MnSO4 + KNO3 + Н2О б) KMnO4 + KNO2 + H2O → MnO2 + KNO3 + KOH в) KIO3 + Na2SO3 + H2SO4 → I2 + Na2SO4 + K2SO4 + Н2О г) Bi2O3 + CI2 + KOH → KCI + KBiO3 + Н2О д) Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NH4NO3 + Н2О е) KIO3 + KI + H2SO4 → I2 + K2SO4 + Н2О ж) I2 + CI2 + Н2О → HIO3 + HCI з) Ca(OH)2 + CI2 → Ca(CIO)2 + CaCI2 + Н2О и) CrCI3 + Н2О2 + NaOH → Na2CrO4 + NaCI + Н2О к) K2MnO4 + Н2О → KMnO4 + MnO2 + KOH л) K2Cr2O7 + C2H5OH + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + CH3CHO + K2SO4 + Н2О
Тема занятия: СТРОЕНИЕ АТОМА. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ И СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ.
Актуальность темы Изучение химических явлений требует ответа на вопрос, почему и как быстро протекает процесс. Прогнозировать это с помощью методов термодинамики не представляется возможным, так как в этом случае не требуется привлечения знаний о строении вещества. Решение проблемы о быстроте протекания процесса основано на знании законов атомно-молекулярного строения вещества, которые необходимы для того, чтобы предсказать биохимические процессы, протекающие в организме. Все разнообразные объекты живой и неживой природы состоят из атомов тех или иных химических элементов. Наблюдаемые свойства различных веществ окружающего мира (способность к окислению, восстановлению, комплексообразованию, диссоциации, гидролизу, растворимости и т.д.) в конечном счёте определяются строением электронных оболочек атомов, образующих данное соединение. В природе редко встречаются изолированные атомы. Все вещества состоят из молекул, а в составе молекул имеются два и более атомов. Свойства всех веществ живой и неживой природы определяются не только строением их атомов, качественным и количественным составом, но и внутренней структурой молекул, типом химической связи между атомами, образующими молекулу того или иного соединения. Атомы, соединяясь в определенной последовательности, взаимно влияют друг на друга. Например, свойства атома водорода существенно меняются в зависимости от того, соединен ли он с атомом хлора (в молекуле HCl), серы ( в молекуле H2S), углерода (в молекуле CH4). В первом случае атом водорода легко отщепляется в водном растворе в виде иона H+; от молекулы H2S водород отщепляется значительно труднее; от молекулы метана отщепление иона водорода в водной среде практически не происходит. Различие в поведении этих соединений в водной среде объясняется степенью полярности связи между атомами: чем более полярна связь, тем легче она разрывается. От полярности связи зависит и скорость протекания реакций. Вещества с ионной и полярной ковалентной связью реагируют с большей скоростью, чем соединения с неполярными и малополярными связями в молекуле. Знание материала данной темы необходимо для изучения свойств комплексных соединений, s- , p- , d-элементов и их соединений, а также для освоения курса органической и аналитической химии, физиологии, медицинской физики и др.
Цель занятия Сформировать у студентов современные представления о строении атома, природе химической связи, её влиянии на строение и свойства химических соединений.
Студент должен знать: -систему квантовых чисел для характеристики энергетического состояния электрона в атоме; -порядок заполнения атомных орбиталей электронами в многоэлектронных атомах; -принцип составления электронных и электронно-графических (спиновых) схем атомов элементов и на их основе уметь определить положение элемента в периодической системе; -определение кратности, прочности и типа связи с позиций метода валентных связей; -влияние направленности связи на строение (пространственную конфигурацию) молекул; -основные положения метода ВС и метода МО.
Студент должен уметь: -определять тип гибридизации атомов элементов в простейших соединениях и её влияние на пространственную конфигурацию молекулы; -составлять схемы двухатомных( и многоатомных) частиц с позиций метода валентных связей
-составлять схемы двухатомных частиц с позиций метода молекулярных орбиталей; -предсказывать физико-химических свойства соединений в зависимости от типа химической связи.
Вопросы для подготовки и обсуждения на занятии 1.Основные этапы развития представлений о строении атома. Дуализм электрона. Уравнение де Бройля. Вероятностный характер движения электрона в атоме. Принцип неопределенности Гейзенберга. 1.Характеристика энергетического состояния электрона в атоме системой квантовых чисел. Главное, орбитальное, магнитное и спиновое квантовые числа; их физический смысл и взаимосвязь. 2.Многоэлектронные атомы. Последовательность заполнения атомных орбиталей электронами: принцип запрета Паули, принцип минимума энергии, правило Хунда. Электронные формулы и спиновые схемы атомов. 3.Периодический закон Д.И.Менделеева. Связь между электронным строением атомов и положением элементов в периодической системе s-, p-, d -, f – семейства элементов. 4.Периодичность изменения радиусов атомов и ионов, энергии ионизации и сродства к электрону, электроотрицательности в группах и периодах в периодической системе Д.И.Менделеева. Химическая связь. Механизм и способы образования ковалентной химической связи. Длина связи, энергия связи. 5.Основные положения метода валентных связей. Направленность химической связи. δ- и π- связи. Влияние направленности связи на пространственную конфигурацию молекул. Насыщаемость, кратность связи. 6.Гибридизация атомных орбиталей. Типы гибридизации. 7.Полярность и поляризуемость химической связи. Дипольный момент связи. 8.Метод молекулярных орбиталей; основные положения метода. Энергетические диаграммы молекулярных орбиталей. Кратность связи в методе молекулярных орбиталей.
Задачи для решения на занятии и самостоятельной работы 1.Написать электронную формулу атома, порядковый номер которого 20. Дать мотивированный ответ на вопрос: к какому семейству относится данный элемент и в какой группе и подгруппе находится. 2.Сколько свободных d-орбиталей имеет атом меди? Написать для него электронную формулу. Какое явление имеет место при заполнении электронами орбиталей данного атома? 3.Электронная формул атома………………4s23d104p3 . Написать полную электронную формулу; определить порядковый номер элемента, семейство, группу, подгруппу; ответ мотивировать. Написать спиновую схему данного элемента. 4. Почему хлор и марганец расположены в одной группе периодической системы, но в разных подгруппах? Ответ мотивируйте на основании их электронных формул. 5.Для атома углерода значение последовательных потенциалов ионизации, выраженных в вольтах, составляют : I1=11,3 B; I2=24,4 B; I3=47,9 B; I4=64,0 B; I5=392 B; Объяснить ход изменения потенциалов ионизации и чем вызван резкий скачок при переходе от J4 к J5 . 6. Что такое валентно-насыщенное и валентно-ненасыщенное состояние атома? Приведите примеры. Дайте определение максимальной валентности. 7. Возможно ли существование частицы AlCl4-? Ответ мотивируйте с позиции метода валентных связей. 8. Какова пространственная структура молекул: а) SO2, если дипольный момент молекулы µ=5,33.10-3 б) CO2, если дипольный момент молекулы µ=0. 9. Какой характер имеют связи в молекулах H2O и Br2 . Объясните строение молекул с позиций метода валентных связей и укажите для каждой из молекул направление смещения общей электронной пары. 10.Какие типы гибридизации атомных орбиталей Вы знаете? Покажите это на примере атома углерода и приведите примеры соединениий, в которых атом углерода имеет различный тип гибридизации. 11. С позиций метода молекулярных орбиталей покажите образование молекул кислорода, оксида углерода (II), оксида азота (II). Какова кратность связи в этих молекулах.
Вопросы для самостоятельной работы 1.Особенности длинно- и короткопериодных вариантов периодической системы. 2.Межмолекулярные взаимодействия и их природа. Ориентационное, индукционное и дисперсионное взаимодействия. 3.Внутримолекулярная и межмолекулярная водородная связь; биологическая роль.
Тема занятия: КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ.
Актуальность темы Комплексные соединения широко используются в бионеорганической химии для изучения физико-химических свойств соединений s-, p-, d- элементов, в аналитической химии и клинических анализах – для обнаружения в исследуемых растворах катионов Fe2+, Fe3+,Cu2+ и др., которые с комплексными соединениями образуют характерные цветные осадки или растворы. Метод комплексообразования используется и для усиления или подавления окислительно-восстановительных функций окислителей и восстановителей. В частности, на этом основано применение комплексонов в качестве стабилизаторов при хранении крови. Находящиеся в крови катионы металлов, которые катализируют реакции окисления, связываются комплексонами в очень прочные внутрикомплексные соединения. Комплексные соединения применяются в клинической практике для выведения из организмов ионов токсических металлов, радиоактивных изотопов и продуктов их распада. Огромную роль комплексные соединения играют в жизнедеятельности живых организмов. Многие ферменты, витамины являются внутрикомплексными соединениями. К комплексным соединениям относится гем, который входит в состав гемоглобина крови.
Цель занятия Сформировать системные знания о физико-химических свойствах комплексных соединений, теории комплексообразования для обоснования протекающих в условиях живых систем процессов этого типа и для возможности использования комплексообразования при подборе лекарственных препаратов.
Студент должен знать: - строение комплексных соединений и характер связей в комплексах с позиций метода валентных связей; - классификацию и номенклатуру комплексных соединений - строение металлоферментов и их биологическую роль; - значение комплексных соединений в биологии и медицине. Студент должен уметь: - определять заряд комплексного иона и степень окисления комплексообразователя; - составлять уравнения диссоциации комплексных соединений; - делать выводы о физико-химических свойствах комплексных соединений на основании экспериментальных данных.
Вопросы для обсуждения на занятии: 1. Координационная теория Вернера: центральный ион (комплексообразователь), лиганды, координационное число комплексообразователя; дентатность лигандов. 2.Комплексообразующая способность s-, p-,d- элементов, характер связи в комплексах с позиций метода валентных связей. 3.Классификация комплексных соединений по различным признакам; 4.Номенклатура комплексных соединений. 5.Ионные равновесия в растворах комплексных соединений. Константы нестойкости и устойчивости комплексных соединений. 6.Биологическая роль комплексных соединений. Металлоферменты, понятие о строении их активных центров, основные принципы хелатотерапии.
Вопросы и задачи для решения на занятии и самостоятельной работы 1.Составьте формулы комплексных соединений, в которых: а) комплексообразователь – ион хрома (степень окисления хрома + 3, координационное число – 6 ), лиганды - ионы CN-, внешняя сфера – ионы К +; б) комплексообразователь - ион золота ( степень окисления золота + 3, координационное число - 4 ), лиганды – ионы Cl-, внешняя сфера – ионы Na+. 2. Определите степень окисления комплексообразователя в следующих комплексных ионах: [FeF6]4-; [Fe(PO4) 2]3-; [CoCl6]3-; [Zn(CN)6]4-. 3. Определите заряд (х) комплексных ионов : [Co2+Cl4]x; [Co3+(NO3)6]x; [Ni(SO4)2]х; [Cd(NH3)6]х. 4. Определите заряд комплексных ионов и напишите формулы соединений, подобрав соответствующие по заряду ионы внешней сферы: а) [Co+3(NH3)5Cl]x ; б) [Co3+(NH3)4 Cl2]x ; в) [Cu2+(H2O)4]x г) [Co3+(NH3)3 (NO2)3]x ; д) [Pt+4(NH3)3 Cl3]x ; е) [Fe+2(CN)6]x. 5. Дайте названия перечисленным ниже комплексным соединениям; укажите комплексообразователь, лиганды, внутреннюю координационную сферу, внешнюю сферу. Напишите уравнения первичной и вторичной диссоциации этих соединений в водных растворах и выражение констант нестойкости комплексных ионов. K3[Cu(CN)6] ; Na2[Pb(OH)4] ; Na3[AlF6] ; (NH4)3 [Co(CN)6] ; Na3[Bi I6] ; Na2[Fe(SCN)5H2O] ; K3[Fe F4Cl2] ; K3[Mn (C2O4)3] ; [Ni(NH3)6](NO3)2]; [Hg(NH3)6]Cl2; [Cr(H2O)5OH]Cl2; [Al(H2O)6](SO3)4; [Pd(H2O)(NH3)2Cl]Cl ; [Со(Н2О)(NН3)4СN]Вr2; [Рt(NН3)3СI]CI. 6. По приведенным ниже названиям составьте формулы комплексных соединений: гексацианоферрат(III) калия; тетрагидроксоплюмбат (II) натрия; тетрафтороаргентат (III) калия; октацианомолибдат (IV) калия; дитиоцианатодицианокупрат (II) бария; триамминтринитрокобальт; тетрацаноаурат(III) калия; бромопентанитроплатинат(IV) натрия; нитрат тиоцианатопентаамминкобальта (III); сульфат карбонаттетраамминхрома (III)
7. Имеются два водных раствора. В одном растворена соль K3[Fe(CN)6] , в другом – NH4Fe(SO4)2. К каждому раствору прилили раствор едкого кали. В одном из этих растворов произошла реакция и один из продуктов реакции выпал в осадок. Напишите молекулярное и ионное (полное и сокращенное) уравнения этой реакции.
8. Из раствора комплексной соли PtCl4. 6NH3 нитрат серебра осаждает весь хлор в виде хлорида серебра, а из раствора соли PtCl4. 3NH3 – только ¼ часть входящего в её состав хлора. Написать координационные формулы этих солей, определить координационное число платины в каждой из них.
9. Вычислите массу серебра, содержащегося в виде ионов в растворе хлорида диамминсеребра(I) с концентрацией 0,3моль/л объёмом 750 мл.
10. Из сочетания частиц Cr3+ , H2O , Cl- , K+, можно составить 7 координационных формул комплексных соединений. Составьте формулы этих соединений, назовите их (координационное число комплексообразователя – 6).
Практическая часть
Лабораторная работа
Форма и образец оформления опытов: Тема: «Получение и физико-химические свойства комплексных соединений»
Опыт 1. Электролитическая диссоциация и устойчивость комплексных соединений в растворах. Гексацианоферрат(Ш) калия K3[Fe(CN)6] при диссоциации в растворах образует ионы К+ и [Fe(CN)6]3-. Для доказательства этого в две пробирки берут по 3 капли раствора K3[Fe(CN)6] . И первую пробирку добавляют 2 капли раствора едкого натра (реактив на ион Fe3+), а во вторую – 2 капли раствора гидротартрата натрия NaHC4H4O6 (реактив на ион К+) и отмечают результат их действия. Для сравнения выполняют в третьей пробирке реакцию обнаружения ионов Fe3+ в растворе хлорида железа (III). Полученные результаты сопоставляют, записывают уравнение диссоциации комплексного соединения и делают вывод об устойчивости комплексного иона [Fe(CN)6]3-.
Опыт 2. Катионные комплексные соединения; получение аммиаката никеля. В пробирку берут 3 капли раствора сульфата никеля NiSO4, добавляют по каплям разбавленный раствор NH4OH до образования осадка сульфата гидроксоникеля (NiOH)2SO4 и затем наблюдают растворение получившегося осадка при дальнейшем добавлении NH4OH – образуется сульфат гексаамминникеля(П). NiSO4 + 6NH4OH = [Ni(NH3)6] SO4 + 6H2O ИЗБЫТОК Записывают уравнение реакции, название и цвет комплексного соединения.
Опыт 3. Анионные комплексные соединения ; получение и исследование ацидокомплекса серебра. В 2 пробирки вносят по 1 капле раствора нитрата серебра AgNO3 и одну из них оставляют в качестве контрольной. В другую добавляют по каплям насыщенный раствор хлорида натрия и образовавшийся осадок AgCl растворяют при энергичном встряхивании в избытке реактива. В результате реакции образуется дихлороаргентат(I) натрия.
AgNO3 + 2NaCl = Na [AgCl2] + NaNO3 ИЗБЫТОК В обе пробирки добавляют реактив на ионы Ag+ - по одной капле едкого натра, отмечают результат и делают вывод о наличии ионов Ag+ в каждом из растворов. 2Ag+ + OH- = Ag2O + H+ БУРЫЙ Записывают уравнение реакции и указывают внешние признаки реакции.
Опыт 4. Анионные комплексные соединения ; получение гидроксокомплекса сурьмы. К 3 каплям раствора хлорида сурьмы (Ш) SbCl3 прибавляют по каплям раствор едкого натра, наблюдают образования осадка белого цвета и продолжают прибавление реактива до растворения его. При этом образуется гексагидроксостибиат(Ш) натрия. Записывают уравнение реакции и отмечают цвет раствора. SbCl3 + 6NaOH = Na3[Sb(OH)6] + 3NaCl ИЗБЫТОК
Опыт 5. Окислительно - восстановительные свойства комплексных соединений. К 4 каплям раствора перманганата калия добавляют 2 капли серной кислоты и по каплям раствор гексацианоферрата(П) калия K4[Fe(CN)6]. Отмечают изменение цвета раствора перманганата калия, указывают окислитель и восстановитель в данной реакции, записывают уравнение реакции. 5K4[Fe(CN)6] + KMnO4 + 4H2SO4 = 5K3[Fe(CN)6] + 3K2SO4+ MnSO4 + 4H2O.
Fe2+ - e = Fe3+ 5 Mn+7 + 5 e = Mn2+ 1
Тема занятия:ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА S-ЭЛЕМЕНТОВ И ИХ СОЕДИНЕНИЙ.
Актуальность темы S-элементы, такие как Na, K, Mg и Сa относятся к биогенным макро- элементам, постоянно присутствуют в организме человека либо в виде катионов, которые находятся в гидратированном состоянии, либо в виде центральных атомов сложных комплексных соединений. В виде свободных катионов находятся только натрий и калий, катионы кальция и магния встречаются как в свободном, так и в связанном состоянии. Ионы калия участвуют в передаче нервного импульса, сокращении сердечной мышцы, усиливая её сокращение, входят в состав буферных систем крови, обеспечивая постоянство её рН; ионы натрия участвуют в регуляции водно-солевого баланса, а в конечном итоге, в поддержании осмотического давления биологических жидкостей на постоянном уровне; ионы кальция участвуют в сокращении мышц, в том числе и сердечной мышцы, процессах свёртывания крови, в виде нерастворимых соединений образуют основное вещество костей и зубов; ионы магния входят в состав ферментов трансфераз, влияют на проницаемость ионов калия и натрия через клеточную мембрану, т.е.участвуют в генерации потенциала покоя и возбуждения клетки, способствуют превращению АТФ в АДФ и обратно и многих других процессах. Многие соединения S- элементов применяются в качестве лекарственных препаратов: изотонический р-р NaCl вводят при обезвоживании организма, а также в качестве кровезаменителя при больших потерях крови; NaHCO3 используют при ацидозе, диабете и др.; KCl применяется при гипокалиемии; Na2O2 и KO2 необходим для поглощения CO2 и регенерации кислорода в подводных лодках и космических кораблях; оксид магния MgO, карбонат кальция являются основными антацидными средствами, применяемыми для уменьшения кислотности желудочного сока и т.д. Таким образом, знание химии s-элементов позволяет сопоставить электронную структуру и свойства ионов этих элементов с особенностями их биологического и физиологического действия, что очень важно при изучении курсов биохимии, физиологии, фармакологии и токсикологии.
Цель занятия Сформировать системные знания о физико-химических свойствах s-элементов и их соединений, специфичности роли каждого элемента и его соединений в живых системах, применении их соединений в медицине; развить логичность и глубину мышления, выработать умение работать с литературой, химической посудой и реактивами.
Студент должен знать: -общие свойства s-элементов - зависимость химических свойств соединений s-элементов от строения их атомов; - методику проведения лабораторных опытов по изучению физико-химических свойств s-элементов и их соединений -биологическую роль s- элементов и применение их соединений в медицинской практике.
Студент должен уметь: - составлять уравнения химических реакций в молекулярном и ионном виде и определение возможности и полноты протекания химических процессов; -работать с химическими реактивами и посудой; -ставить простейший эксперимент; - на основании проделанных опытов уметь анализировать раствор на присутствие ионов s-элементов. Вопросы для подготовки и обсуждения на занятиях: 1.Введение в химию элементов. Химические элементы биосферы. 2.Положение в периодической системе s-элементов, электронное строение атомов, характерные степени окисления. 3.Закономерность изменения по группам и периодам: а) радиусов ионов s-элементов и их поляризующей способности. б) кислотно-основных свойств оксидов и гидроксидов s-элементов. 4.Физико-химические свойства H, Na, K, Be, Mg, Ca и их соединений. 5.Растворимость и гидролиз солей s-элементов. 6.Биологическая роль s-элементов и применение их соединений в медицине.
Вопросы и задания для решения на занятии и самостоятельной работы 1.Как изменяется поляризующая способность ионов s-элементов: а) с увеличением разряда (радиус ионов одинаков); б) с увеличением радиуса (заряд ионов одинаков). 2.У какого из ионов – Na+ или Mg2+, Ca2+ или Sr2+ - поляризующая способность выше? Почему? 3.На каких свойствах пероксида водорода основано его применение в медицине и химическом анализе? 4.Какова реакция среды (кислая, нейтральная, щелочная ) водного раствора пероксида натрия? Ответ мотивируйте соответствующим уравнением реакции. 5.Как и почему изменяются основные свойства в ряду LiOH – CsOH ? 6. Как и почему изменяются основные свойства гидроксидов металлов главной подгруппы II группы в ряду Be(OH)2 ----- Ba(OH)2? 7. Можно ли получить кальций восстановлением его оксида алюминием? Ответ обосновать расчетом энергии Гиббса реакции. 8. Какой тип гибридизации атомных орбиталей бериллия в соединениях: а)ВеСI2; б)К2[BeF4]? Опишите электронное строение и геометрическую структуру молекулы ВеСI2. 9. Объясните строение молекулы пероксида водорода; приведите примеры реакций, доказывающих его окислительно-восстановительную двойственность 10. С какими из перечисленных веществ реагирует карбонат лития в присутствии воды: СО, СО2,NО2, CaO, HCl, HCOOH, Na2CO3, SiO2? 11. Какие препараты применяют при повышенной кислотности желудочного сока и какие из них сопровождаются меньшим побочным действием? 12. При растворении гидрида щелочного металла массой 21,6 г в воде выделился газ объёмом 20,16л (н.у.). Установите формулу гидрида. 13. Натрий какой массы нужно растворить в воде объёмом 100 мл, чтобы получить раствор с массовой долей гидроксида натрия 10%? 14. Осуществите следующие превращения: Щелочной металл – оксид – гидроксид – средняя соль – кислая соль – средняя соль. 15.На чем основано применения сульфата кальция для изготовления гипсовых повязок? Ответ поясните с помощью химических реакций.
Некоторые свойства s-элементов Гидроксиды s-элементов IA группы растворимы в воде и являются сильными основаниями - щелочами. Сила оснований растет в группе сверху вниз. S-элементы IA группы с большинством кислот (HCl, HNO3, H2SO4 и т.д.) образуют хорошо растворимые в воде соли. Некоторые соединения натрия и калия трудно растворимы в воде. К ним относятся гексагидроксостибиат(V) натрия, натрий-уранил ацетат, гидротартрат калия, гексанитрокобальтат(Ш) калия или натрия и др. Растворимость и основные свойства гидроксидов s-элементов IIА группы закономерно возрастают по группе сверху вниз. Большинство соединений, образованных s-элементами IIА группы практически нерастворимы в воде. К хорошо растворимым в воде соединениям магния относятся хлорид, нитрат, сульфат, дигидрофосфат, оксалат, хромат, ацетат и др., а к трудно растворимым – гидроксид, фосфат, гидрофосфат, гидроксокарбонат и т.д. Эти соли не растворяются в воде, но растворяются в сильных и слабых кислотах. К хорошо растворимым в воде соединениям кальция относятся хлорид, нитрат, ацетат, гидрофосфат, хромат и др., к труднорастворимым – фосфат, гидрофосфат, карбонат, оксалат и др. Эти соли в воде не растворяются, но растворимы в сильных, а некоторые и в слабых кислотах. К соединениям стронция, хорошо растворимым в воде, относятся хлорид, нитрат, ацетат, дигидрофосфат и др., к трудно растворимым – сульфат, карбонат, оксалат, фосфат, гидрофосфат и др. Нерастворимые в воде соли растворяются в сильных (кроме сульфата), а некоторые и в слабых кислотах. Хромат стронция средней растворимости. Растворимые в воде соли бария – это хлорид, нитрат, ацетат, дигидрофосфат и др., труднорастворимые – сульфат, карбонат, оксалат, хромат, фосфат, гидрофосфат и др. Соли, которые нерастворимы в воде, растворяются (кроме сульфата) в сильных кислотах (НCI, НNO3).
Практическая часть
Лабораторная работа
Перед выполнением лабораторной работы необходимо ознакомиться с содержанием опытов и подготовить таблицу для оформления результатов работы.
В выводах необходимо отразить результаты наблюдений, характер образующихся продуктов, их растворимость, кислотно-основные и окислит
Популярное: Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1537)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |