Биологическая роль d-элементов в организме и применение их соединений в медицине

                 З А Н Я Т И Е   N   14

ТЕМА:                    d-Элементы и их соединения

1. ЗНАЧИМОСТЬ ИЗУЧАЕМОЙ ТЕМЫ: Для поддержания жизнедеятель­ности организма нужны не только белки, жиры, углеводы, витамины и аминокислоты, но и определенный набор микроэлементов. Из d-эле­ментов важную роль в организме играют железо, кобальт, марганец, медь, цинк и молибден. В настоящее время установлена тесная связь между микроэлементами и ферментами, витаминами, гормонами, нукле­иновыми кислотами. Минеральные вещества либо повышают, либо пони­жают активность ферментов, влияют на обмен веществ, функции желез и т.д. При избытке или недостатке некоторых d-элементов в продук­тах питания возникают патологические изменения в организме.

Соединения d-элементов широко используются в качестве ле­карственных средств. В избыточных концентрациях они ядовиты.

Данная тема позволяет установить роль катионов металлов в возникновении и развитии различных процессов в организме, являет­ся теоретической базой для биохимии, фармакологии, некоторых кли­нических дисциплин.

2. ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: Приобрести навыки проведения качественных реакций обнаружения ионов d-элементов, научиться прогнозировать и объяснять биологическую роль d-элементов в организме и применение их соединений в медицине.

3. ЗАДАЧИ: После изучения темы

а) студент должен знать:

- строение атомов и ионов d-элементов, их физико-химические характеристики ( изменение атомных радиусов в подгруппах, измене­ние энергии ионизации, сродства к электрону, электроотрицатель­ности);

- положение d-элементов в ПС, закономерности изменения их свойств в группах и периодах;

- строение и свойства важнейших соединений d-элементов: гид­ридов, оксидов, гидроксидов, солей;

- химические свойства d-элементов и их важнейших соединений: окислительно-восстановительные реакции, реакции комплексообразо­вания, реакции гидролиза солей;

- биогенные функции и топографию биогенных d-элементов- био­металлов в организме человека;

- некоторые лекарственные препараты, содержащие d-элементы.

б) студент должен уметь:

- составлять электронные формулы атомов и катионов d-элемен­тов;

- находить в справочнике физико-химические характеристики атомов d-элементов и с их помощью проводить сравнение свойств;

- составлять уравнения ОВР с участием d-элементов методом полуреакций и определять их направление, пользуясь таблицей стан­дартных ОВ потенциалов;

- составлять уравнения гидролиза солей d-элементов и,  пользуясь справочными данными, рассчитывать константы гидролиза;

- составлять уравнения реакций комплексообразования с учас­тием катионов d-элементов, а также уметь дать оценку их термоди­намической устойчивости с помощью констант нестойкости;

- составлять уравнения химико-аналитических реакций катионов d-элементов: Cu²⁺, Ag⁺, Zn²⁺, Cr³⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Co²⁺, Ni²⁺ и описывать их аналитические эффекты;

- составлять описание биометаллов ( Cu, Fe, Zn, Mn, Mo, Co) по таблице 4.

в) приобрести практические навыки:

- по выполнению качественных (аналитических) реакций на ка­тионы d-элементов: Cu²⁺, Ag⁺, Zn²⁺, Cr³⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Co²⁺, Ni²⁺.

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕМЫ:

1. Положение d-элементов в ПС. Электронное строение атомов, катионов d-элементов. Физико-химические характеристики атомов d-элементов (R, I, F, ОЭО) и закономерности их изменения в груп­пах и периодах. Эффект d-сжатия.

2. Химические свойства d-элементов и их важнейших соединений (оксидов, гидроксидов и солей).

3. Химико-аналитические свойства катионов d-элементов.

УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА N 14

Химико-аналитические свойства ионов d-элементов

Ионы d-элементов I группы

К d-элементам I группы относятся Cu, Ag, Au. Структуру 2^х внешних электронных оболочек атомов этих элементов можно предста­вить формулой:

(n I) s²p⁶d¹⁰ns¹,

где n - номер периода, в котором находится данный элемент.

Элементы подгруппы меди проявляют степень окисления +1, +2, +3. Для меди наиболее характерна степень окисления +2, для сереб­ра +1, а для золота +3.

РЕАКЦИИ ИОНОВ МЕДИ (Cu²⁺)

Гидроксид   аммония NH₄OH, взятый в небольших количествах, об­разует с

растворами солей Cu²⁺ (имеет голубую окраску) осадок ос­новной соли гидроксосульфата меди (CuOH)₂SO₄ голубовато-зеленова­того цвета:

2 CuSO₄ + 2 NH₄OH  = (CuOH)₂SO₄ ↓ + (NH₄)₂SO₄

Осадок легко растворяется в избытке NH₄OH с образованием комп­лексного катиона тетраамминмеди (II) интенсивно-синего цвета:

(CuOH)₂SO₄ + (NH₄)₂SO₄ + 6 NH₄OH = 2 [Cu(NH₃)₄]SO₄ + 8 H₂O