Занятие № 4. Биогеннные d-элементы и их соединения.

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.