Учебно-методического комплекса дисциплины Рабочая учебная программа Приложение №1 «Тематический план лекций»; Тематический план практических занятий; Приложение №2 Методические рекомендации для преподавателей по дисциплине
Скачать 1.96 Mb.
|
| Тема занятия: ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА d-ЭЛЕМЕНТОВ I-II ГРУПП ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ И ИХ СОЕДИНЕНИЙ. Актуальность темы. Знание химии d-элементов очень важно для профессиональной деятельности медиков, провизоров, биологов. К d-элементам I-II групп относятся Cu, Ag, Au, Zn, Co, Hg. Медь и цинк по значимости являются металлами жизни, необходимыми микроэлементами растительных и животных организмов. В настоящее время известно около 25 медьсодержащих белков и ферментов; часть из них составляет группу оксигеназ и гидроксилаз, катализирующих взаимодействие кислорода с субстратом. К группе оксидаз, катализирующих окислительно-восстановительные реакции, относится важнейший дыхательный фермент цитохромоксидаза. Медь вместе с железом участвует в кроветворении. Цинк входит в состав гормона инсулина; более 40 металлоферментов (карбоангидразы, карбоксипептидазы, коллагеназы и др.) содержат цинк. Он необходим для поддержания нормальной концентрации витамина А в плазме крови. Цинк оказывает влияние на синтез нуклеиновых кислот, хранение и передачу генетической информации, играя роль своеобразного биологического переключателя. Многие соединения d-элементов I-II групп используются как лекарственные препараты. Соединения серебра применяются как вяжущие, прижигающие и бактерицидные средства. Коллоидные соединения серебра используют при конъюнктивитах, инфекционных заболеваниях слизистых оболочек носа, зева и др. Соединения золота находят применение в химиотерапии для лечения инфекционного полиартрита, кожных и венерических заболеваний. Сульфат цинка используют для изготовления глазных капель, хлорид цинка — в стоматологической практике, как прижигающее средство. Некоторые d-элементы (Hg, Cd) и их соединения являются токсичными. Их токсичность обусловлена тем, что они вытесняют ионы биометаллов (Zn2+ , Ca2+ , Mg2+ и др.) из менее прочных биокомплексов, образуя более прочные связи с серу- и азотсодержащими лигандами белков, а значит, и меняют их функции. Цель занятия Сформировать системные знания физико-химических свойствах d-элементов I-II групп и их соединений, химизме действия важных лекарственных препаратов на основе соединений d-элементов, их биологической роли. Студент должен знать: 1. Общие свойства d-элементов I-II групп и зависимость химических свойств от свойств атомов. 2. Способность d-элементов этих групп к комплексообразованию. 3. Химизм действия важных лекарственных препаратов на основе d-элементов I-II групп. 4. Биологическую роль d-элементов I-II групп и их соединений. Студент должен уметь: 1. Прогнозировать токсическое действия соединений d-элементов. 2. Характеризовать химическую активности металлов в рядах Cu- Ag- Au и Zn-Cd- Hg. 3. Проводить простейший эксперимент по изучению физико-химических свойств d-элементов и их соединений. Вопросы для подготовки и обсуждения на занятии 1. Характеристика d-элементов : Cu, Ag, Zn, Hg – положение в периодической системе, строение атомов, степени окисления. 2. Сравнительная химическая активность металлов в рядах Cu-Ag-Au и Zn- Cd -Hg. 3. Способность d-элементов I-II групп к комплексообразованию; примеры комплексных соединений d-элементов. 4. Биологическая роль d-элементов I-II групп и их соединений. Вопросы и задачи для самостоятельного решения 1. Почему элементы I A и I B групп значительно отличаются по химическим свойствам? Ответ подтвердите химическими реакциями. 2. Составьте электронную и электронно-графическую формулу атома цинка. Какая степень окисления и координационное число характерно для цинка? 3. 3. Может ли цинк катализировать окислительно-восстановительные реакции? 4. Какие координационные числа имеет медь (I) и медь (II) в биологических комплексных соединениях? Может ли медь катализировать реакции с переносом электронов? 5. При действии на раствор нитрата цинка раствором едкого натра образуется белый осадок, который растворяется в избытке щелочи. Напишите уравнения реакций образования и растворения осадка. Какие еще вещества могут растворить образовавшийся осадок с получением комплексной соли? 6. Какой из металлов химически более активен — Ag и Au? Ответ подтвердите уравнениями соответствующих реакций. 7. Чем объяснить, что при действии хлорида натрия на раствор соли K[Ag(CN)2] не получается осадка хлорида серебра, тогда как сульфид натрия с тем же раствором дает осадок Ag2 S. 8. Кусочек серебряной монеты массой 0,3 г. растворили в азотной кислоте и осадили из полученного раствора серебро в виде AgCl .Масса осадка после промывания и высушивания равна 0,199 г. Определите массовую долю (в %) серебра в монете. 9. Сравните отношение цинка, кадмия и ртути к разбавленным и концентрированным кислотам: соляной, серной и азотной. Напишите уравнения соответствующих реакций. 9. Известно, что ртуть чрезвычайно ядовита. Каков механизм действия ртути, как яда? 10. Перечислите известные Вам цинксодержащие ферменты. Какую роль выполняют они в организме? Некоторые свойства соединений d-элементов I-II групп периодической системы. Медь и серебро входят в группу элементов I B. Медь — биогенный элемент. У атомов этих элементов близки по значению энергии d-электронов предпоследнего энергетического уровня и s-электронов внешнего энергетического уровня, поэтому они проявляют положительные степени окисления +1, +2. Медь и серебро малоактивны, являются слабыми восстановителями, их ионы Cu2+и Ag+ проявляют окислительные свойства. К хорошо растворимым соединениям серебра относятся нитраты, хлораты, перхлораты; практически нерастворимы галогениды, фосфаты; плохо растворимы сульфаты и карбонаты. Нерастворимые в воде хлорид и бромид серебра, а также его оксид, растворяются в растворе аммиака с образованием аммиакатов. Медь (I) образует нерастворимые галогениды и сульфиды. Нерастворимые галогениды меди (I) и гидроксид меди (II) растворяются в растворе аммиака с образованием комплексных соединений. Таким образом, ионы меди и серебра являются хорошими комплексообразователями. Цинк и ртуть расположены во II B группе периодической системы элементов. Цинк является биогенным элементом. В отличие от большинства d-элементов у цинка и ртути предпоследний электронный слой состоит из 18 электронов, что и определяет его высокую стабильность и особенности химических свойств этих элементов. Они проявляют постоянную валентность, равную двум, и положительную степень окисления +2. Однако существуют соединения ртути (I), содержащие ион Hg2+ . Это связанно с тем, что атомы ртути способны образовывать между собой связь, которая неполярна, а следовательно, не влияет на степень окисления. При работе с соединениями ртути и металлической ртутью следует быть очень осторожным, т. к. они ядовиты! Для цинка и ртути характерна способность к комплексообразованию. Лабораторная работа Образец оформления лабораторных опытов приведен в методической разработке по теме «Физико-химические свойства s-элементов и их соединений». Опыт 1. Получение и свойства гидроксида меди (II) В 3 пробирки берут по 2 капли раствора сульфата меди (II) , добавляют по 2 капли раствора гидроксида натрия, отмечают образование осадка гидроксида меди (II) Cu(OH)2 синего цвета. В одну из пробирок добавляют раствор серной (соляной) кислоты, в другую — избыток раствора гидроксида натрия, в третью — избыток раствора концентрированного едкого натра. Отмечают результат , записывают уравнения реакций и делают вывод о химическом (кислотно-основном ) характере гидроксида меди (II).  CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 ↓ + Na2SO4Cu(OH)2 + 2NaOH = Na2 [Cu(OH)4] конц. Опыт 2. Комплексные соединения меди. Обнаружение ионов Cu 2+ в растворе. К 2 каплям раствора сульфата меди (II) по каплям добавляют концентрированный раствор NH4OH до образования осадка сульфата гидроксомеди (II) (CuOH)2SO4 и затем отмечают растворение этого осадка при добавлении избытка реактива — образуется сульфат тетрааммин меди (II) - раствор синего цвета. CuSO4+ 4NH4 OH (изб.) = [Cu(NH3 )4]SO4 + 4H2O Опыт 3. Окислительные свойства соединений меди (II). К 2 каплям раствора сульфата меди (II) добавляют 2 капли раствора йодида калия. Записывают уравнение реакции. Отмечают результат — образование осадка и изменение окраски раствора и делают вывод об окислительно-восстановительных свойствах соединений меди (II). 2CuSO4 + 4KI = Cu2 I2 + I2 + 2K2 SO4 Cu2+ + 1 e = Cu+ 22 2I- - 2 e = I20 1 Опыт 4. Осаждение ионов Ag+ при действии щелочей. В 2 пробирки берут по 2 капли раствора нитрата серебра, прибавляют по 2 капли раствора едкого натра и наблюдают образование осадка оксида серебра (I) бурого цвета. На осадок в одной из пробирок действуют избытком раствора азотной кислоты, в другой — избытком щелочи, отмечают результат, записывают уравнение реакции и делают вывод о химическом (кислотно-основном) характере оксида и гидроксида серебра (I). 2AgNO3 + 2KOH = Ag2O↓ + 2KNO3 + H2O Опыт 5. Комплексные соединения серебра .Обнаружение ионов Ag+ в растворе. К 2 каплям раствора нитрата серебра добавляют 1 каплю раствора соляной кислоты и наблюдают образование осадка хлорида серебра AgCl белого цвета. К осадку прибавляют по каплям концентрированный раствор NH4OH до полного его растворения — образуется хлорид диамминсеребра (I), а затем разрушают это комплексное соединение добавлением избытка азотной кислоты и отмечают образование осадка. AgNO3 + HCl = AgCl ↓ + HNO3 AgCl ↓ + 2NH4OH = [Ag(NH3 )2 ]Cl + 2H2O [Ag(NH3 )2]Cl + 2HNO3 = AgCl ↓ + 2NH4NO3Опыт 6. Получение и свойства гидроксида цинка В 2 пробирки берут по 3 капли раствора сульфата цинка и по каплям добавляют раствор гидроксида натрия до образования осадка гидроксида цинка Zn(OH)2белого цвета . Затем в одну из пробирок добавляют избыток щелочи, наблюдая образование тетрагидроксоцинката(II) натрия, в другую раствор соляной (серной) кислоты. Отмечают результат, записывают уравнение реакций и делают вывод о химическом характере гидроксида цинка. ZnSO4 + 2NaOH = Zn(OH)2↓ + Na2SO4Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4] Тема занятия: ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Р-ЭЛЕМЕНТОВ Ш-IV ГРУПП ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ И ИХ СОЕДИНЕНИЙ. Актуальность темы р-элементы являются макро- и микроэлементами , их соединения входят в состав органов и тканей человека, играя весьма важную биологическую роль. Благодаря естественному отбору основу живых систем составляют только шесть элементов, из которых пять: углерод, кислород, азот, фосфор, сера – р-элементы, получившие название органогены. Связи, образуемые органогенами, чрезвычайно разнообразны, что определяет многообразие биомолекул в живых организмах. Органогены образуют в основном водорастворимые соединения, что способствует их концентрированию в живых организмах, содержащих более 60% воды. Из атомов органогенов построены молекулы таких важных в биологическом отношении соединений, как белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты и др. Из р-элементов III-IV групп наиболее важны бор, алюминий, углерод, кремний, олово, свинец. Биологическое действие бора ещё недостаточно изучено. Известно, что он усиливает действие инсулина, угнетает каталазу, уменьшает активность адреналина, инактивирует витамины B2 и B12. Из соединений бора борная кислота H3BO3 и тетраборат натрия Na2B4O7∙10H2O обладают слабо дезинфицирующими свойствами и применяются как антисептические средства в мазях и присыпках при заболевании кожи в виде 1-4 % водных растворов для полоскания и промывания полости рта, носа, а также в виде глазных капель. Некоторые препараты алюминия оказывают вяжущее, подсушивающее, дезинфицирующее действие и применяются наружно при воспалительных заболеваниях слизистых оболочек, при лечении ран, язв и т.д. Углерод играет основополагающую роль в жизнедеятельности организма, где его содержание составляет около 20%. С биологической точки зрения углерод является органогеном № 1, входит в состав всех тканей и клеток в форме белков, углеводов, жиров, витаминов, гормонов. Углекислота, содержащаяся в крови, возбуждает дыхательный центр, расширяет мозговые сосуды, понижает возбудимость сердечной мышцы. Гидрокарбонаты калия и натрия входят в состав буферных систем крови и тканей, поддерживают постоянную величину водородного показателя pH. Уксусная кислота принимает участие в синтезе холестерина. Соединения олова, например PbF2, используются в стоматологии, как средство против кариеса. Ацетат и оксид свинца находят применение в медицинской практике как наружные вяжущие антисептические средства. Олово в сплавах с серебром, ртутью, медью, цинком и кадмием используется в зубоврачебной практике в качестве материала для зубных пломб. Некоторые соединения р-элементов являются токсичным для организма (например, оксид углерода (П), соединения свинца, диоксид кремния). Их токсичность обусловлена тем, что они образуют более прочные связи с белками, вытесняя при этом ионы биометаллов (Zn2+, Fe2+,Mg2+). Цель занятия Получить системные знания о строении и свойствах р-элементов III-IV групп и их соединений; изучить зависимость свойств от строения атомов и на этой основе научиться раскрывать химизм действия важных лекарственных препаратов, содержащих соединения р-элементов. Студент должен знать: 1. Свойства р-элементов Ш-IV группы ; 2. Зависимость химических свойств соединений р-элементов от строения их атомов; 3. Основные валентные состояния каждого элемента и характерные особенности образуемых им химических связей; 4. Изменение кислотно-основного характера оксидов и гидроксидов р-элементов по группам; 5. Изменение окислительно-востановительных свойств соединений р-элементов с изменением степени окисления;
Студент должен уметь: 1. Проводить простейший эксперимент по изучению физико-химических свойств р-элементов и их соединений. 2. Анализировать исследуемый раствор на присутствие ионов р-элементов. Вопросы для подготовки и обсуждения на занятии 1.Характеристика р-элементов Ш-IV групп – положение в периодической системе, строение атомов, степени окисления, закономерности изменения радиусов атомов, энергии ионизации и электоотрицательности по группам. 2.Химические свойства р-элементов и их соединений. 3.Изменение окислительно-востановительных свойств соединений р-элементов с изменением степени окисления. 4.Изменение кислотно-основных свойств оксидов и гидроксидов р-элементов по группам. 5.Изменение кислотно-основных свойств оксидов и гидроксидов р-элементов с изменением степени окисления. 6.Биологическая роль р-элементов III-IV групп; химические основы применения соединений р-элементов в медицине. Вопросы и задачи для самостоятельного решения 1. Напишите электронные формулы атомов следующих элементов: а) № 31 б) № 50. На основании этих формул укажите положение элементов в периодической системе (период, семейство, группу, подгруппу) 2. Напишите электронную формулу элемента, у которого внешняя структура атома: 5s24d105p1. Определите порядковый номер элемента, семейство, группу, подгруппу. 3. Почему для элементов Ш группы более характерна степень окисления +3, а не +1 ? 4. Почему для углерода, кремния и германия наиболее характерна степень окисления +4, а для свинца +2. 5. Как изменятся неметаллические свойства р-элементов Ш-IV группы сверху вниз по группе? 6. Какие типы гибридизации атомных орбиталей характерны для углерода? Опишите с позиций метода валентных связей строение молекул CH4 , C2H6 , C2H4 , C2H2. 7. Допишите следующие окислительно-восстановительные реакции: а) Al+ CuSO4 → б) Fе3O4 + C → в) Al + NaOH + H2O → Составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель. 8.Какой объем CO2 (условия нормальные) можно получить из 210 г NaHCO3 :а) прокаливанием; б) действием кислоты? 9. Приведите химические реакции, объясняющие токсическое действие СО. 10. Объясните как изменяется токсичность элементов IVA группы с ростом атомной массы. 12. Объясните, какое влияние оказывает алюминий на ферментативные процессы? Некоторые свойства р-элементов Ш-IV групп р-элементы Ш группы главной подгруппы имеют строение валентной оболочки ns2np1. В невозбужденном состоянии проявляют степень окисления +1; однако, за исключением таллия, для них более характерна степень окисления +3. Наиболее важными из этих элементов являются бор и алюминий. Бор – биогенный микроэлемент. Оксид бора B2O3 имеет кислотный характер, при растворении в воде образует ортоборную кислоту H3BO3; последняя при нагревании легко теряет воду и превращается в метаборную кислоту HBO2, затем – в тетраборную H2B4O7. Алюминий- амфотерный элемент с более выраженными металлическими свойствами. Оксид и гидроксид алюминия амфотерны, при растворении в щелочах образуют гидроксокомплексы. Оксиды и гидроксиды галлия, индия и таллия также являются амфотерными соединениями. Строение внешней оболочки р-элементов IV группы — ns2np2 . В невозбужденном состоянии проявляют степень окисления +2 , при возбуждении (+4). Для углерода, кремния и германия наиболее характерна степень окисления +4 , для олова и свинца (+2).Для элементов IVА группы характерна и отрицательная степень окисления (-4). Соединения углерода и кремния, в которых степень окисления +2, немногочисленны и сравнительно малостойки. Оксиды и гидроксиды углерода (IV) и кремния (IV) проявляют кислотные свойства. Угольная кислота Н2СО3 , метакремниевая Н2SiO3 и ортокремниевая H4SiO4 – слабые кислоты,причем кремниевые кислоты слабее угольной. Олово (II) и свинец (II), оксиды SnO и PbO амфотерны , так же как и соответствующие им гидроксиды Sn(OH)2 и Pb(OH)2. Соли свинца (II)- ацетат, нитрат — хорошо растворимы в воде, мало растворимы хлорид и фторид, практически нерастворимы сульфат, карбонат, хромат, сульфид. Оксиды и гидроксиды олова (IV) и свинца (IV) так же амфотерны с преобладанием кислотных свойств. Для соединений углерода,олова, свинца в степени окисления +2 характерны восстановительные свойства, в степени окисления +4 — окислительные. Практическая часть Лабораторная работа Образец оформления лабораторных опытов приведён в методической разработке по теме «Физико-химические свойства s-элементов и их соединений». Опыт 1. Обнаружение борат-ионов. Получение окрашенного пламени В фарфоровом тигле выпаривают досуха на песчаной бане 8 капель раствора тетрабората натрия — Na2B4O7 . По охлаждении тигля к сухому остатку добавляют 5 капель концентрированной серной кислоты , 7 капель этилового спирта и смесь осторожно перемешивают стеклянной палочкой. Затем наливают на поверхность смеси еще 6 капель спирта и поджигают его. Пламя горящего спирта окрасится по краям в характерный зеленый цвет. Эта окраска обусловлена летучим этиловым эфиром борной кислоты. Na2B4O7 + H2SO4 + 5H2O = Na2SO4 +4H3BO3 H3BO3 + 3C2H5OH = (C2H5O)3 B+3H2O Опыт 2. Получение и изучение кислотно-основных свойств гидроксида алюминия. Осаждение ионов Al3+ из раствора тетрагидроксоалюмината(III) натрия. В 2 пробирки вносят по 4 капли раствора сульфата алюминия и прибавляют по каплям раствор гидроксида натрия (все время осторожно встряхивая пробирку) до образования осадка Al(OH)3 белого цвета. В одну пробирку добавляют избыток раствора щелочи NaOHконц., в другую — несколько капель соляной (серной) кислоты, отмечают результат. Делают вывод о химическом характере гидроксида алюминия. Записывают уравнения реакций получения гидроксида алюминия и растворения его в щелочи и кислоте. Al(OH)3↓ + NaOH = Na [ Al(OH)4]К полученному раствору тетрагидроксоалюмината(III) натрия добавляют несколько капель насыщенного раствора хлорида аммония и при нагревании наблюдают выпадение осадка гидроксида алюминия Na [ Al(OH)4 ] + NH4 Cl= Al(OH)3↓ + NaCl + NH3↑ + H2OОпыт 3. Гидролиз раствора карбоната натрия На красную и синюю лакмусовую бумажки, положенные на предметное стекло, наносят по капле раствора карбоната натрия. По изменению цвета лакмуса делают вывод о реакции среды. Составляют молекулярные и ионные уравнения реакций гидролиза соли (I и II ступени). Опыт 4 . Свойства карбонат-ионов. Образование малорастворимых карбонатов — реакция с хлоридом бария. В 2 пробирки берут по 2 капли раствора карбоната натрия и добавляют по 2 капли раствора хлорида бария. Отмечают образование осадка BaCO3 белого цвета. Испытывают растворимость осадка в уксусной и соляной (азотной) кислотах. Записывают уравнения реакций образования осадка и растворения его в кислотах. Опыт 5. Восстановительные свойства соединений олова (II) К 2 каплям раствора хлорида олова (II) прибавляют по каплям раствор щелочи NaOHконц. до тех пор, пока выпавший осадок Sn(OH)2 полностью растворится в избытке щелочи. К полученному раствору тетрагидроксостанната(II) натрия прибавляют 2 капли раствора нитрата висмута(III) – Bi(NO3)3 . Отмечают образование черного осадка металлического висмута. В электронном уравнении указывают окислитель и восстановитель. SnCl2 + 2NaOH = Sn(OH)2↓ + 2NaCl Sn(OH)2 ↓ + 2NaOH = Na2 [Sn(OH)4] Bi(NO3)3 + 3NaOH = Bi(OH)3↓ + 3NaNO3 2Bi(OH)3 + 3Na2[Sn(OH)4] = 2Bi ↓ + 3Na2 [Sn(OH)6] Bi3+ + 3 e → Bi0 26 Sn2+ - 2 e → Sn4+ 3Опыт 6. Получение и изучение свойств гидроксида свинца(II) В 2 пробирки вносят по 2 капли раствора ацетата свинца (II) и прибавляют по каплям раствор гидроксида натрия до образования осадка гидроксида свинца (II) Pb(OH)2 белого цвета. В одну пробирку добавляют избыток щелочи NaOHконц. , в другую — несколько капель азотной кислоты. Отмечают результат и делают вывод о химическом характере гидроксида свинца. Записывают уравнения реакций получения гидроксида и его растворения в кислоте и щелочи (образуется гексагидроксоплюмбат(II) натрия).  Pb(OH)2↓ + 4NaOH Na4 [Pb(OH)6]Опыт 7. Обнаружение ионов Pb2+ – осаждение серной кислотой К 2 каплям раствора ацетата свинца (II) Pb(CH3COO)2 добавляют 2 капли раствора серной кислоты. К полученному осадку добавляют 8 капель раствора едкого натра NaOHконц , смесь нагревают и наблюдают растворение осадка. Pb (CH3COO)2 + H2SO4 = PbSO4↓ + 2CH3COOH PbSO4 ↓ + 6NaOH = Na4 [Pb(OH)6] + Na2SO4 |
Похожие:
 | Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования (гос впо)... | | Использование понятий, терминов и алгоритмов работы в области информационных автоматизированных медико-технологических систем подготовит... |
| Программа составлена в соответствии с требованиями фгос впо по направлению подготовки стоматология |  | Приложение 1 к рабочей учебной программе «Тематический план лекций», «Тематический план практических занятий» |
| | При разработке учебно – методического комплекса учебной дисциплины в основу положены | |
| I. Задачи и методические рекомендации для проведения практических занятий по семейному праву 8 | | Учебно – тематический план Родительские собрания Учебно-тематический план Родительского клуба Клуб |
| Рабочая учебная программа предназначена для реализации государственных требований к уровню подготовки и обязательному минимуму содержания... | | Включает рабочую программу дисциплины и учебно-тематический план для очной формы обучения; календарный план дисциплины; структуру... |