Учебно-методического комплекса дисциплины Рабочая учебная программа Приложение №1 «Тематический план лекций»; Тематический план практических занятий; Приложение №2 Методические рекомендации для преподавателей по дисциплине

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. Характеристика энергетического состояния электрона в атоме системой квантовых чисел. Главное, орбитальное, магнитное и спиновое квантовые числа; их физический смысл и взаимосвязь. Многоэлектронные атомы. Последовательность заполнения атомных орбиталей электронами: принцип запрета Паули, принцип минимума энергии, правило Хунда. Электронные формулы и спиновые схемы атомов. Периодический закон Д.И.Менделеева. Связь между электронным строением атомов и положением элементов в периодической системе s-, p-, d -, f – семейства элементов. 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. Основные положения метода валентных связей. Направленность химической связи. Ϭ- и π- связи. Влияние направленности связи на пространственную конфигурацию молекул. Насыщаемость, кратность связи. Гибридизация атомных орбиталей. Типы гибридизации. Полярность и поляризуемость химической связи. Дипольный момент связи. 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. Комплексообразующая способность s-, p-,d- элементов, характер связи в комплексах с позиций метода валентных связей. Классификация комплексных соединений по различным признакам; 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» Название и № опыта Уравнения реакций(с указанием внешних признаков ) Результаты наблюдений Вывод. 1 2 3 4 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 5 Mn+7 + 5 e = Mn2+ 1

Похожие:

	Учебно-методического комплекса дисциплины I. Рабочая учебная программа... Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования (гос впо)...		Учебно-методического комплекса дисциплины I. Рабочая учебная программа... Использование понятий, терминов и алгоритмов работы в области информационных автоматизированных медико-технологических систем подготовит...
	Учебно-методического комплекса дисциплины • Рабочая учебная программа... Программа составлена в соответствии с требованиями фгос впо по направлению подготовки стоматология		Биофизика Приложение 1 к рабочей учебной программе «Тематический план лекций», «Тематический план практических занятий»
	Учебно-методического комплекса дисциплины рабочая программа учебной...		Тематический план дисциплины 8 При разработке учебно – методического комплекса учебной дисциплины в основу положены
	Литература по дисциплине «Семейное право» 5 Тематический план для... I. Задачи и методические рекомендации для проведения практических занятий по семейному праву 8		Программа «Семья!» Составили воспитатели: Хафизова Л. Р. Хузина А. Т. 2014 год Учебно – тематический план Родительские собрания Учебно-тематический план Родительского клуба Клуб
	Пояснительная записка 2 Планируемые результаты обучения дисциплине... Рабочая учебная программа предназначена для реализации государственных требований к уровню подготовки и обязательному минимуму содержания...		Учебно-методический комплекс по дисциплине «Организация и техника внешнеэкономических операций» Включает рабочую программу дисциплины и учебно-тематический план для очной формы обучения; календарный план дисциплины; структуру...