Фармация - Нижегородская государственная медицинская

Государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Нижегородская государственная медицинская академия»
Министерства здравоохранения и социального развития
Российской Федерации
1.
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной
работе
профессор С.Н. Цыбусов
______________________________
«___» ______________ 20__г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине ФИЗИЧЕСКАЯ И КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ. ВАРИАТИВНАЯ ЧАСТЬ,
ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПОДГОТОВКИ (СПЕЦИАЛЬНОСТИ)
060105 - МЕДИКО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЕ ДЕЛО
(КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) «СПЕЦИАЛИСТ»)
ФАКУЛЬТЕТ МЕДИКО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИЙ
форма обучения - очная
2012
Рабочая программа разработана в соответствии с ФГОС ВПО по специаль-ности 060105 МЕДИКО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЕ
ДЕЛО утвержденным приказом Министерства образования и науки Российской Федерации № 847 от 12 августа 2010 г.
Красильникова Е.В..., к.х.н., доцент, доцент
Гордецов А.С., д.х.н., заведующий кафедрой, профессор
Программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры
Протокол 1 от 30 августа 2011 г.
Заведующий кафедрой, д.х.н., профессор Гордецов А.С. ________________________
«____» ____________20__г.
СОГЛАСОВАНО
Председатель цикловой методической комиссии
д.м.н., доцент Ловцова Л.В.
_________________________
«___» ______________ 20__г.
СОГЛАСОВАНО
Начальник УМУ___________________
«___» ______________ 20__
1. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Семестры
Всего часов /
зачетных единиц
Вид учебной работы
72
Аудиторные занятия (всего)
I вариат.
часть
72
-
В том числе:
-
Лекции (Л)
21
21
Практические занятия (ПЗ)
25
25
Лабораторные работы (ЛР)
26
26
Самостоятельная работа (всего)
21
21
Вид промежуточной аттестации
Общая трудоемкость
экзамен
часы
зачетные
единицы
93
2,6
экзамен
93
2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Содержание разделов дисциплины
Мо
ду
ль
№
I.
Название
раздела
(модуля)
дисциплины
базовой части
ФГОС
Элементы
химической
термодинамики
, и химической
кинетики,
межмолекулярные
взаимодействия
и
агрегатные
состояния
вещества
Содержание раздела
Предмет и методы химической термодинамики. Взаимосвязь между процессами
обмена веществ и энергии в организме. Химическая термодинамика как теоретическая
основа биоэнергетики.
Основные понятия термодинамики. Интенсивные и экстенсивные параметры.
Функция состояния. Внутренняя энергия. Работа и теплота ― две формы передачи
энергии. Типы термодинамических систем (изолированные, закрытые, открытые). Типы
термодинамических процессов (изотермические, изобарные, изохорные). Стандартное
состояние открытых систем.
Первое начало термодинамики. Энтальпия. Стандартная энтальпия образования
вещества, стандартная энтальпия сгорания вещества. Стандартная энтальпия реакции.
Закон Гесса. Применение первого начала термодинамики к биосистемам.
Второе начало термодинамики. Обратимые и необратимые в термодинамическом
смысле процессы. Энтропия. Энергия Гиббса. Прогнозирование направления
самопроизвольно протекающих процессов в изолированной и закрытой системах; роль
энтальпийного и энтропийного факторов. Термодинамические условия равновесия.
Стандартная энергия Гиббса образования вещества, стандартная энергия Гиббса
биологического окисления вещества. Стандартная энергия Гиббса реакции. Примеры
экзергонических и эндергонических процессов, протекающих в организме. Принцип
энергетического сопряжения.
Химическое равновесие. Обратимые и необратимые по направлению реакции.
Термодинамические условия равновесия в изолированных и закрытых системах.
Константа химического равновесия. Общая константа последовательно и параллельно
протекающих процессов. Уравнения изотермы и изобары химической реакции. Прогнозирование смещения химического равновесия. Понятие о буферном действии,
гомеостазе и стационарном состоянии живого организма.
Предмет и основные понятия химической кинетики. Химическая кинетика как основа
для изучения скоростей и механизмов биохимических процессов. Скорость реакции,
средняя скорость реакции в интервале, истинная скорость. Классификации реакций,
применяющиеся в кинетике: реакции, гомогенные, гетерогенные и микрогетерогенные;
реакции простые и сложные (параллельные, последовательные, сопряженные, цепные).
Молекулярность элементарного акта реакции. Кинетические уравнения. Порядок
реакции. Период полупревращения. Зависимость скорости реакции от концентрации.
Кинетические уравнения реакций первого, второго и кулевого порядков.
Экспериментальные методы определения скорости и константы скорости реакций.
Зависимость скорости реакции от температуры. Температурный коэффициент скорости
реакции и его особенности для биохимических процессов. Понятие о теории активных
соударении. Энергетический профиль реакции; энергия активации; уравнение
Аррениуса. Роль стерического фактора. Понятие о теории переходного состояния.
Катализ. Гомогенный и гетерогенный катализ. Энергетический профиль каталитической
реакции. Особенности каталитической активности ферментов. Уравнение Михаэлиса ―
Ментен и его анализ.
Понятие об автоколебательных процессах и их роли в организме.
II.
Вода,
ее
растворы,
их
коллигативные
свойства и роль
в окружающей
среде
и
жизнедеятельно
Электрическая проводимость растворов электролитов. Жидкости и ткани организма
как проводники электричества второго рода. Электрическая подвижность и
проводимость ионов. Закон Кольрауша. Кондуктометрия и ее применение в медикосанитарной практике.
Окислительно―восстановительные (ОВ) реакции. Сопряженные ОВ―пары и
ОВ―двойственность. Механизмы возникновения электродного и восстановительного
потенциала и их стандартные значения. Уравнение Нернста―Петерса. Сравнительная
III.
сти организма.
Основные типы
химических
реакций
и
равновесных
процессов и их
роль
в
функционирова
нии
живых
систем
и
биосферы
в
целом.
Основы
физической и
коллоидной
химии
биологических
систем.
Физико―химия
поверхностных
явлений,
дисперсных
систем
и
растворов ВМС
и
биополимеров в
функционирова
нии
живых
систем.
Грубодисперсные системы и
сила окислителей и восстановителей. Прогнозирование направления ОВ―реакций по
значению их ЭДС и взаимосвязь ЭДС с константой ОВ―процесса. Особенности и
классификация биохимических ОВ―реакций. Оксидоредуктазы, их коферменты и
кофакторы. Токсическое действие окислителей: нитраты, нитриты, оксиды азота,
активные формы кислорода. Свободно―радикальное окисление и антиоксидантные
системы организма, обеспечивающие ОВ―буферное действие в организме. Применение
ОВ―реакций в медико―санитарной практике.
Адсорбционные равновесия и процессы на подвижных границах раздела фаз.
Поверхностная энергия Гиббса и поверхностное натяжение. Адсорбция. Уравнение
Гиббса. Поверхностно―активные и поверхностно―неактивные вещества. Изменение
поверхностной активности в гомологических рядах (правило Траубе). Изотерма
адсорбции. Ориентация молекул в поверхностном слое и структура биомембран.
Адсорбционные равновесия на неподвижных границах раздела фаз. Физическая
адсорбция и хемосорбция. Адсорбция газов на твердых телах. Адсорбция из растворов.
Уравнение Ленгмюра. Зависимость величины адсорбции от различных факторов.
Правило
выравнивания
полярностей.
Избирательная
адсорбция.
Значение
адсорбционных процессов для жизнедеятельности. Физико―химические основы
адсорбционной терапии, гемосорбции, применения в медицине ионитов.
Классификация дисперсных систем. Классификация дисперсных систем по степени
дисперсности; по агрегатному состоянию фаз; по силе межмолекулярного
взаимодействия между дисперсной фазой и дисперсионной средой. Природа
коллоидного состояния.
Получение и свойства дисперсных систем. Получение суспензий, эмульсий,
коллоидных растворов. Диализ, электродиализ, ультрафильтрация. Физико―химические
принципы функционирования искусственной почки. Молекулярно―кинетические
свойства коллоидно―дисперсных систем: броуновское движение, диффузия,
их
роль
в
жизнедеятельно
сти организма и
в окружающей
среде.
осмотическое давление, седиментационное равновесие. Оптические свойства:
рассеивание света (Закон Рэлея). Электрокинетические свойства: электрофорез и
электроосмос; потенциал течения и потенциал седиментации. Строение двойного
электрического слоя. Электрокинетический потенциал и его зависимость от различных
факторов.
Устойчивость
дисперсных
систем.
Седиментационная,
агрегативная
и
конденсационная устойчивость лиозолей. Факторы, влияющие на устойчивость
лиозолей. Коагуляция. Порог коагуляции и его определение, правило Шульце―Гарди,
явление привыкания. Взаимная коагуляция. Понятие о современных теориях
коагуляции. Коллоидная защита и пептизация.
Лиофильные коллоидные растворы ПАВ и ВМС, мицеллообразование в них и
зависимость формы мицелл от концентрации растворов, их жидкокристаллическое
состояние. Мицеллообразование в растворах ПАВ. Определение критической
концентрации мицеллообразования. Липосомы. Биологически важные ПАВ (мыла,
детергенты, желчные кислоты). Моющее действие растворов ПАВ.
Свойства растворов ВМС. Особенности растворения ВМС как следствие их
структуры. Форма макромолекул. Механизм набухания и растворения ВМС.
Зависимости величины набухания от различных факторов. Аномальная вязкость
растворов ВМС. Уравнение Штаудингера. Вязкость крови и других биологических
жидкостей. Осмотическое давление растворов биополимеров. Уравнение Галлера.
Полиэлектролиты. Изоэлектрическая точка и методы ее определения. Мембранное
равновесие Доннана. Онкотическое давление плазмы и сыворотки крови.
Устойчивость растворов биополимеров. Высаливание биополимеров из раствора.
Коацервация и ее роль в биологических системах. Гелеобразование в растворах ВМС.
Свойства гелей: синерезис и тиксотропия.
Грубодисперсные системы: суспензии, эмульсии, аэрозоли и их особенности, свойства
и роль в окружающей среде.
1.2. Наименование тем, их содержание, объем в часах лекционных занятий ,
№№,
п/п
1
2
3
4
5
Наименование темы
(объем в часах)
Содержание
Первое начало термодинамики. Энтальпия химических процессов. Закон Гесса,
Основы химической
следствия. Второе начало термодинамики. Энтропия. Энергия Гиббса.
термодинамики.Химическое
Прогнозирование направления самопроизвольно протекающих процессов.
равновесие.
Термодинамические
условия
равновесия.
Применимость
законов
термодинамики для живых (открытых) систем. Энд- и экзергонические процессы
4(часа)
в биохимии, принцип энергетического сопряжения.
Скорость химической реакции. Зависимость от концентрации реагирующих
Кинетика
химических
и веществ, температуры и наличия катализатора. Молекулярность и порядок
биохимических реакций.
химической реакции. Кинетические уравнения реакций нулевого, первого и
второго порядков. Простые и сложные реакции. Энергия активации. Уравнение
3(часа)
Аррениуса. Гомогенный и гетерогенный катализ. Понятие о ферментативном
катализе. Химическое равновесие. Константа химического равновесия.
Смещение равновесия при изменении температуры, давления и концентрации.
Уравнение изотермы и изобары химической реакции.
Поверхностное натяжение и адсорбция. Поверхностно-активные и поверхностноПоверхностные явления и
неактивные вещества. Адсорбция. Уравнение Гиббса. Изотерма адсорбции.
адсорбция
Практическое использование адсорбционных явлений. Значение для медицины.
(2часа)
Основы хроматографии. Хроматографические методы исследования в медицине
и биологии.
Коллоидно-дисперсные системы. Классификация коллоидных дисперсных систем. Полидисперсные системы.
(2часа)
Термодинамическая устойчивость. Способы получения и свойства КДС.
Коагуляция. Коллоидные системы организма.
Свойства растворов ВМС.
Свойства растворов ВМС. Механизм набухания и растворения ВМС. Вязкость
(2часа)
растворов ВМС. Осмотическое давление растворов ВМС. Уравнение Галлера.
Мембранное равновесие Доннана. Устойчивость растворов ВМС. Свойства
студней.
Механизм
возникновения
6
электродных
и
потенциалов.
УравнениеНернста.
Электрохимические
исследования..
(4 часа)
7
редокс- Электродные процессы. Электродный потенциал. Двойной электрический слой.
Уравнение Нернста. Гальванические элементы. Мембранный потенциал. Редокспотенциалы для бионеорганических и биоорганических систем. Потенциометрия.
методы рН-метрия.
Электропроводность растворов (удельная, молярная). Закон Кольрауша.
Кондуктометрия. Жидкости и ткани организма как проводники II рода.
Кондуктометрические способы исследования в медицине.
Протолитические, гетерогенные, Важнейшие биогенные элументы.
лигандные и редокс-равновесия с
участием важнейших биогенных
элементов
(4 часа)
1.3. Лабораторные занятия, их наименование, содержание, объем в часах
№№,
п/п
1,2
Наименование темы
(объем в часах)
Элементы
химической
термодинамики и биоэнергетики.
( 4,85 ч )
Химическое равновесие.
( 4,85 ч )
3
Кинетика
химических
биохимических реакций.
Содержание
Основы
химической
термодинамики.
Начало
термодинамики.Расчеты
стандартных энтальпий, энтропий и энергий Гиббса химических реакций.
Определение теплового эффекта реакции нейтрализации. Определение теплоты
гидратации сульфата меди (II).
Химическое равновесие. Прогнозирование смещения равновесия.Влияние
изменения концентраций реагентов и температуры на смещение равновесия
(взаимодействие FeCl3 с роданидом калия, йода с крахмалом).
Основные законы химической кинетики. Катализ и биокатализ. Определение
зависимости скорости реакции от концентрации реагирующих веществ
и (взаимодействие хлорида железа (III) с иодидом калия, измерение скорости
разложения тиосульфата натрия). КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2.Химическая
термодинамика, кинетика равновесий
4,5
( 4,85 ч)
Химия
дисперсных
Поверхностные явления.
( 4,85 ч )
Коллоидные растворы.
систем. Определение поверхностного натяжения на границе раздела воздух – раствор
изоамилового спирта. Разделение смеси ионов методом колоночной
хроматографии. Получение коллоидных растворов. Очистка коллоидных
растворов методом диализа. Определение заряда частиц окрашенных золей.
(4,85 ч)
6
7
Растворы ВМС.
( 4,85ч )
Редокс – равновесия
и редокс - процессы в организме
Электрохимические методы
исследования
(4,85ч)
s-Элементы и их соединения.
8
( 4,85ч)
d-Элементы и их соединения
9
( 4,85ч )
p-Элементы и их соединения.
Свойства растворов ВМС. Определение молярной массы полимера
вискозиметрическим
методом.
Определение
изоэлектрической
точки
полиэлектролита.
КОНТРОЛЬ УСВОЕНИЯ ТЕМЫ: ТЕСТЫ
Механизм возникновения электродного и редокс-потенциалов. Потенциометрия.
Использование потенциометрических и кондуктометрических измерений в
медицине. Потенциометрическое титрование кислоты. Определение рН
биологических
жидкостей.
Электрическая
проводимость
растворов.
Кондуктометрия. Кондуктометрическое титрование
Закономерности распределения биогенных элементов по s-, p-, d- блокам
периодической системы. Химические свойства и биологическая роль катионов
элементов Iа и IIа групп (калия, натрия, магния, бария, кальция). Анализ
препарата, содержащего катионы s-элементов.Гетерогенные равновесия в
организме с участием s – элементов.
Окислительно-восстановительные свойства d-элементов и их значение в
биологических процессах. Аналитические реакции катионов хрома, марганца,
железа (II) и (III), серебра, ртути, меди и др. Анализ препарата, содержащего
катионы d-элементов. Лигандные и редокс – равновесия в организме с участием d
– элементов.
Химические свойства и биологическая роль p-элементов и их соединений.
10
(4,85 ч)
Аналитические реакции на элементы IIIа – VIIа групп. Реакции открытия
карбонатов, оксалатов, нитратов, нитритов, ортофосфатов, сульфидов, сульфитов,
сульфатов, тиосульфатов, хлоридов, бромидов, иодидов и др. Анализ препарата,
содержащего один из анионов р-элементов. Токсическое действие окислителей.
Применение редокс реакций для детоксикации.
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №4
“Биогенные элементы и их медико –
биологические значения”
3. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
1. В.А.Попков, С.А. Пузаков. Общая химия: Учебник для вузов –М.: ГЭОТАРМедиа, 2007.– 976 с.
2. Практикум по общей химии. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов:
Учеб. пособие для студентов медицинских спец. вузов /А.В.Бабков, В.А.Попков,
С.А.Пузаков, Л.И.Трофимова. Под ред. А.В.Бабкова, В.А.Попкова.–М.:Высшая
школа, 2006. – 237 с.
б) дополнительная литература
1. Ю.А.Ершов, В.А.Попков и др. Общая химия. М.: Высшая школа, 2008. –560 с.
2. Сборник задач и упражнений по общей химии / С.А.Пузаков, В.А.Попков,
А.А.Филиппова. – М.: Высшая школа, 2004.– 255 с.
3. программное обеспечение – нет.
4. базы данных, информационно-справочные и поисковые системы.
Chemlib/ru, Chemist.ru, ACD Labs, MSU.Chem/ru, и др.
- сайты учебных центров;
- сайты Высших учебных медицинских заведений.