Тема занятия: Биогенные d - элементы и их соединения. Цель занятия: познакомиться с ролью биогенных d-элементов и их соединений в живых организмах, применением соединений d-элементов в медицинской практике. Познакомиться с методами качественного обнаружения катионов d- элементов, используемых в клинических и санитарно-гигиенических исследованиях. Сделайте записи в рабочей тетради по плану: дата; номер занятия; тема занятия; цель занятия; основные вопросы – это учебные вопросы занятия; краткое описание порядка выполнения лабораторных работ. Учебные вопросы занятия: 1. Общая характеристика d-элементов. Строение электронных оболочек, прогнозирование химических свойств: металличность и неметалличность, окислительно-восстановительные свойства, кислотно-основные свойства, комплексообразующие свойства. 2. Общая характеристика d-элементов VI В – группы. Биологическая роль d-элементов VI В – группы, их применение в медицине. 3. Общая характеристика d-элементов VII В – группы. Биологическая роль d-элементов VII В – группы, их применение в медицине. 4. Общая характеристика d-элементов VIII В – группы (семейство железа и семейство платины). Биологическая роль d-элементов семейства железа, их применение в медицине. 5. Общая характеристика d-элементов I В – группы. Биологическая роль d-элементов I В – группы, их применение в медицине. 6. Общая характеристика d-элементов II В – группы. Биологическая роль d-элементов II В – группы, их применение в медицине. 7. Лабораторная работа. Рекомендуемая литература: а) основная 1. Попков В. А. Общая химия: учеб. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. – 976 с. 2. Попков В.А. Общая химия [Электронный ресурс]: учеб. / В.А. Попков, С.А. Пузаков. М.: ГЭОТАР-Медиа,2010. - 976 с. – Режим доступа: http://www.studentlibrary.ru/book/ISBN9785970415702.html?SSr=45013379b60803afecdf5782 8011959 3. Тюкавкина Н. А. Биоорганическая химия. – М.: Дрофа, 2008. – 542 с. 4. Тюкавкина, Н. А. Биоорганическая химия [Электронный ресурс]: учеб. / Н. А. Тюкавкина, Ю. И. Бауков, С. Э. Зурабян. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2014. - 416 с. : ил. – Режим доступа: http://www.studentlibrary.ru/book/ISBN9785970427835.html?SSr=45013379b60803afecdf5782 8011959 б) дополнительная 1. Биоорганическая химия : рук.кпракт. занятиям [Текст] : учеб. пособие / под ред. проф. Н. А. Тюкавкиной. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2009. - 168 с. 2. Братцева И. А. Биоорганическая химия: учеб.пособие. – Ставрополь: Изд-во СтГМА, 2008. – 196 с. Жолнин, А.В. Общая химия [Текст] : учеб. / А. В.Жолнин ; под ред. В. А. Попкова, А.В. Жолнина. - М. : ГЭОТАР-Медиа,2012. - 400 с. По подготовке к данному занятию: Повторите материал довузовской подготовки по общей химии и химии элементов. Это очень важно, т.к. этот материал является базовой основой для получения новых знаний и на нем строится программа занятия. Обратите внимание на: обозначение химических элементов, их порядковый номер, атомную массу согласно периодической системе; формулы сложных веществ, образованных этими элементами; ионы d-элементов IB – VIIIB групп, их форма записи, величина и знак заряда простых и сложных ионов (анионов и катионов); составление уравнений реакций; образование осадков, изменений цвета растворов реагирующих веществ, согласно планируемым лабораторным работам. взаимосвязь темы занятия и медицинских аспектов; наличие специальной терминологии и ее расшифровке, синонимах, применяемых вами ранее. Проработайте рекомендованную литературу по нашей дисциплине.При необходимости обратитесь к дополнительной литературе, информационно-справочным материалам и поисковым системам в интернете, которые отвечают теме занятия. При отработке 1-го учебного вопроса обратите внимание на: 1. строение внешних электронных оболочек атомов элементов d-блока; 2. лантаноидное сжатие ионных радиусов d – элементов; 3. переменную валентность, разнообразие степеней окисления; 4. окислительно-восстановительные свойства элементов d-блока, устойчивость степени окисления в условиях организма, диспропорционирование промежуточных степеней окисления (Mn+3; Mn+6); 5. изменение в металлических и неметаллические, основных и кислотных свойств; 6. комплексообразующие способности d – элементов; 7. роль и действие металлоферментов: карбоангидразы, ксантиноксидазы, цитохромов. При отработке 2-го учебного вопроса обратите внимание на: 1. химические свойства хрома, молибдена, вольфрама: - кислотно-основные свойства; - окислительно-восстановительные свойства; - способность к комплексообразованию. 2. способность образования биокластеров и кластеров; 3. амфотерные свойства хрома; 4. окислительные свойства дихромовой кислоты; 5. различную окраску ионов хрома; 6. применение соединений хрома, молибдена, вольфрама в медицинской практике. При отработке 3-го учебного вопроса обратите внимание на: 1. общую характеристику марганца, технеция, рения; 2. электронное строение, переменную валентность и степень окисления; 3. основные, кислотные и амфотерные свойства элементов и их соединений; 4. химические свойства кислородных соединений марганца (диоксид перманганаты); 5. биологическую роль марганца и применение в медицине. марганца, При отработке 4-го учебного вопроса обратите внимание на: 1. общие закономерности по горизонтали ПС: семейство железа и семейство платины; 2. проявление степени окисления; 3. комплексообразующую способность; 4. химические свойства соединений железа, кобальта, никеля; 5. биологическую роль d-элементов семейства железа (строение гема; витамина В12). При отработке 5-го учебного вопроса обратите внимание на: 1. общую характеристику меди, серебра и золота; 2. электронную конфигурацию, химические свойства; 3. биологическую роль меди – медьсодержащие белки (оксидазы) и ферменты (оксигеназы, гидроксилазы); 4. бионеорганические комплексы серебра с белками – протеинаты, их медицинскую роль; 5. применение препарата золота при лечении злокачественных опухолей. При отработке 6-го учебного вопроса обратите внимание на: 1. особенность электронного строения цинка, кадмия, ртути возможности; 2. комплексообразующие свойства; 3. амфотерные свойства элементов II В группы и их соединений; 4. биологическую роль; 5. роль цинкосодержащего фермента – карбоангидразы. и их валентные Лабораторная работа Аналитические реакции ионов Ag+, Сu2+,Fe2+, Fe3+. а) аналитическая реакция Ag+. В пробирку к раствору соли серебра (1-2 капли) прибавьте 1-2 капли раствора соляной кислоты. Что при этом наблюдается? Напишите уравнение реакции в молекулярном и ионном виде. Часть осадка перенесите в другую пробирку и прилейте избыток раствора NH4OH. Опишите наблюдаемые процессы. Напишите уравнение реакции. Прибавьте к полученному раствору 5-6 капель концентрированной азотной кислоты. Что при этом наблюдается? Составьте уравнение реакции в молекулярном и ионном виде и объясните происходящие явления, исходя из реакций конкуренций конкурентных взаимодействий. б) реакция Cu2+. В пробирку поместите 1-2 капли раствора сульфата меди (II) и добавьте избыток водного раствора аммиака. Что при этом наблюдается? Напишите уравнения реакций в молекулярном и ионном виде. в) качественная реакция Fe2+. К 2-3 каплям раствора FeSO4 добавьте 1-2 капли HCl и 1-2 капли K3[Fe(CN)6]. Содержимое пробирки разбавьте дистиллированной водой. Каков цвет осадка? Проверьте его растворимость в кислотах и щелочах. Напишите уравнения реакций в молекулярной и ионной форме. Сделайте вывод. г) аналитические реакции Fe3+: 1. Реакция с K4[Fe(CN)6]. К 2-3 каплям раствора соли железа (III) добавьте 1-2 капли HCl и 2-3 капли реактива. Содержимое пробирки разбавьте водой. Напишите уравнение реакции в молекулярном и сокращенном ионном виде, указав признаки протекания реакции. 2. Реакции с NH4SCN. К 2-3 каплям раствора соли железа (III) добавьте 1-2 капли HCl и 4-5 капель NH4SCN. Реакцию проводите в кислой среде, чтобы исключить выпадение осадка Fe(OH)3. Напишите уравнение реакции в молекулярном и сокращенном ионном виде, указав признаки протекания реакции. Сравните результат реакции с аналогичной реакцией на Fe2+. Контроль на входе. Химия d-элементов. Вариант №16 1 Назовите d-элементы — «металлы жизни». 1) Со, Na, Mn, Мо, Аu; 2) Со, Ni, Fe, Сu, Аu, Pt; 3) Fe, Mn, Co, Cr, Zn; 4) Fe, Сu, Co, Zn, Mn, Mo. 2 Какое утверждение является неправильным? 1) ионы меди образуют устойчивые комплексы с аминокислотами и белками; 2) в организме человека встречается медь только в степени окисления +2; 3) недостаток меди в организме приводит к нарушению остеогенеза; 4) катионы меди — активные комплексообразователи. 3 Какая пара солей серебра чувствительна к действию УФ и R-лучей? 1) AgCl, AgBr; 2) AgNO3, AgI; 3) Ag2S, AgCl 4) правильного ответа нет 4 Цинк входит в состав многих металлоферментов, которые катализируют реакции: а) переноса электронов; б) изомеризации; в) гидролиза; г) гидратации. 1) а; 2) а, б; 3) в, г; 4) в. 5 Потребность человека в меди составляет в сутки: 1) 0,5 - 1 мг; 2) 10 - 12 мг; 3) 2 - 4 мг; 4) 5 - 10 мг. ЭТАЛОН ОТВЕТА 1. Из 10 «металлов жизни» к d-элементам относятся: Fe, Сu, Co, Zn, Mn, Mo. Эти металлы в организме выполняют ряд каталитических и структурных функций. Ответ: 4. 2. Утверждение, что в организме человека встречается медь только в степени окисления +2, является неправильным так как, Cu+ входит в состав «голубых» белков, выделенных из бактерий. Медь (I) более прочно связывается с серосодержащими лигандами. Ответ: 2. 3. Большинство солей серебра мало или плохо растворимы. Растворы галогенидов серебра разлагаются под действием ультрафиолетовых и рентгеновских лучей: ℎ𝑣 2 𝐴𝑔𝐶𝑙 → 2𝐴𝑔 + 𝐶𝑙2 Еще более чувствительны к действию ультрафиолетовых и рентгеновских лучей кристаллы AgCl с примесью бромидов. Под действием кванта света в кристалле протекают реакции 𝐵𝑟 − + ℎ𝑣 → 𝐵𝑟 0 + 𝑒 − 𝐴𝑔+ + 𝑒 − → 𝐴𝑔0 2𝐴𝑔𝐵𝑟 → 2𝐴𝑔0 + 𝐵𝑟2 Ответ: 1. 4. Цинк входит в состав многих металлоферментов, которые катализируют реакции: гидролиза и гидратации. Ответ: 3. 5.Ежедневно организму требуется 2,5 -5,0 мг меди. При недостатке в организме меди может развиваться болезнь- медьдефицитная анемия. Ответ: 3. Контроль на выходе. Химия d-элементов. Вариант № 14 1. Для каких целей применяют соединения ртути в медицинской практике? Ответ поясните. 2. Важный дыхательный фермент цитохромоксидаза катализирует завершающий этап тканевого дыхания. Степень окисления какого элемента изменяется в ходе каталитического процесса? а) Fe б) Cu в) Co г) Mn 3. Элементы Fe, Co, Zn – это: а) макроэлементы; б) микроэлементы, «металлы жизни»; в) ультрамикроэлементы, выполняют регуляторную функцию; г) органогенные элементы. ЭТАЛОН ОТВЕТА 1. Использование соединений ртути в медицине основано на их вяжущем, прижигающем и антисептическом действии. Водный раствор хлорида ртути (II) (HgCl2, сулема) при больших разведениях (1:1000) применяют для дезинфекции. Для лечения кожных и венерических заболеваний применяют мази, содержащие оксид ртути (II) (HgО) и сульфид ртути (II) (HgS). 2. Цитохромоксидаза [Fe2+ЦХОCu+] состоит из семи белковых субъединиц и четырех связанных с ними активных центров: двух молекул гема, связывающих ионы железа, и двух ионов меди, непосредственно связанных с белковыми субъединицами. Цитохромоксидаза катализирует перенос электронов от окисляемого вещества на молекулярный кислород. В ходе каталитического процесса степени окисления меди и железа обратимо изменяются, а восстанавливающийся кислород, присоединяя протоны, превращается в воду: 2 [Fe2+ЦХОCu+] + О2 + 4Н+ → 2 [Fe3+ЦХОCu2+] + 2Н2О Ответ: А и Б. 3. Микроэлементы, «металлы жизни» - это элементы, содержание которых в организме находится в пределах от 10-3 – 10-5%. К ним относятся иод, медь, фтор, бром, стронций, барий, кобальт, цинк. Ответ: Б.