Самостійна робота на занятті.

Виконати лабораторні роботи:

1. Якісна реакція на SO₄^2-.

2. Виявлення аніону S₂O₃².

3. Виявлення аніону CO₃^2-.

4. Характерні реакції NO₂^-.

5. Реакції аніонів VІІ-ї групи.

Методика виконання лабораторної роботи

Робота 1. Якісна реакція на SO₄^2-.

В пробірку внести декілька крапель розчину сульфату натрію і додати 1 краплю розчину хлориду барію. Записати рівняння реакції і спостереження.

Робота 2. Виявлення аніону S₂O₃^2-.

В пробірку внести декілька крапель розчину тіосульфату натрію і додати 1 краплю розчину хлоридної кислоти. Записати рівняння реакції і спостереження.

Робота 3. Виявлення аніону CO₃^2-.

В пробірку внести декілька крапель розчину карбонату натрію і додати 1 краплю розчину хлоридної кислоти. Записати рівняння реакції і спостереження.

Робота 4. Характерна реакція NO₂^-

Дія КІ в середовищі H₂SO₄. В пробірку внести декілька крапель розчину нітриту натрію. Додати таку ж кількість розчину йодиду калію і конц. H₂SO₄. Записати рівняння реакції, скласти електронний баланс, визначити окисник і відновник.

Робота 5. Реакції аніонів VІІ-ї групи.

В три пробірки внести по декілька крапель розчинів солей з аніонами Cl^-, Br^-, I^- і додати по краплині розчину нітрату срібла.

До одержаних осадів додати розчин гідроксиду амонію. Відмітьте, які із осадів розчинилися внаслідок утворення комплексних сполук.

Напишіть рівняння відповідних хімічних реакцій, зробіть висновк.

Література:

1. Клименко А.О., Мельник М.В., Павлюк В.М., Нечитайло Л.Я., Хопта Н.С., Коцаба М.В. Навчально-методичний посібник з фізичної та колоїдної хімії для студентів вищих медичних навчальних закладів. Івано-Франківськ, 2004.

2. Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія, Вінниця, «Нова книга», 2006.

3. Хімія. Під ред. Слободяника М.С., К., 2003.

4. Ерстенюк А.М., Сиротинська І.Д., Мельник М.В., та інші. Навчально-методичний посібник з хімії. Івано-Франківськ, 2010.

РОЗДІЛ 2

Біогенні d-елементи; біологічна роль, застосування в медицині.

1.Розміщення d- елементів в періодичній системі .

До d-елементів відносяться елементи побічних підгруп І-VIII груп .

2.Особливості електронної структури:

• В атомах d-елементів заповнюється електронами d-підрівень передостаннього енергетичного рівня.

• Валентні електрони (електрони, що беруть участь в утворенні хім. зв’язків) у d-елементів розміщені на s-підрівні останнього енергетичного рівня і на d-підрівні передостаннього енергетичного рівня.

• Відносно великі атомні радіуси.

• Невисоке значення потенціалу іонізації.

Ці особливості визначають металічні властивості d-елементів. Отже, всі d-елементи – метали, легко віддають валентні електрони при утворенні хім. зв’язку.

Напр.: ⁵⁶ Fe +26 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s²

3.Фізичні властивості :

• значна твердість і міцність;

• високі температури плавлення і кипіння;

• високі тепло-і електропровідності;

• металічний блиск.

4. Хімічні властивості d-елементів і їх сполук виходячи з будови атомів

4.1. Прості речовини мають металічні властивості, які проявляються різною мірою в залежності від активності металу. За розміщенням в електрохімічному ряді напруг металів більшість d-елементів відноситься до металів середньої активності, а деякі – до неактивних ( мідь, ртуть, срібло, золото, платина).

Електрохімічний ряд напруг металів

Li

K

Ba

Ca

Na

Mg

Al

Mn

Cr

Zn

Fe

Co

Sn

Pb

H2

Cu

Hg

Ag

Au

• Взаємодія з неметалами:

2Сu + O₂ = 2CuO

Zn + Cl₂ = ZnCl₂

• Взаємодія з розчинами кислот ( метали, що стоять до Н₂ ) :

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂ ↑

• Взаємодія з водою при нагріванні ( метали, що стоять до Н₂ ) :

3Fe + 4H₂O =Fe₃O₄ +4H₂ ↑

• Взаємодія з розчинами солей ( метали, що стоять ближче до початку ряду витісняють тих, що стоять за ними із розчинів їх солей):

Fe + Cu SO₄ = Fe SO₄ + Cu

4.2. Атоми d-елементів віддають валентні електрони при утворенні хімічного зв’язку, тому мають виключно позитивні ступені окислення. Найнижчий ступінь окиснення «0» - у простих речовин металів, найвищий – відповідає № групи. Для d-елементів характерна змінна валентність і ступінь окиснення.

Наприклад. : елемент Хром ( №24) група VI В :

Валентність:	ІІ	ІІІ	VI
Cr0	Cr+2	Cr+3	Cr+6
Проста речовина	Оксид CrO	Оксид Cr2O3	Оксид CrO3
	Основний	Амфотерний	Кислотний

Такі високі ст. ок. (+5; +6; +7) нехарактерні для металів головних підгруп. У d-елементів вони з’являються тому, що всі d-елементи віддають 2 зовнішні s-електрони ( ст. ок. +2), а також d-електрони передостаннього рівня ( ст. ок. +3; + 4; +5; +6; +7).

Змінна валентність d-елементів, тобто їх здатність утворювати сполуки з різними ступенями окиснення визначають окисно-відновні властивості d-елементів, які пов’язані з приєднанням або віддачею електронів.

Наприклад : елемент Манган ( № 25, група VII В ) утворює сполуку перманганат Калію KMn⁺⁷O₄ - це сильний окисник. Залежно від рН середовища приєднує різне число електронів:

У кислому ( рН<7 ) Mn⁺⁷ + 5 e^-→ Mn⁺²; утв. MnSO₄.

У нейтральному ( рН=7 ) Mn⁺⁷ + 3 e^-→ Mn⁺⁴: утв. MnО₂.

У лужному (рН>7 ) Mn⁺⁷ + 1 e^-→ Mn⁺⁶. утв. К₂MnО₄.

Отже, аніони металів d-елементів у найвищому ступені. окиснення є відомими і сильними окисниками : KMn⁺⁷O₄ ; K₂Cr₂ ⁺⁶O₇ .

Окисники – у хімічних реакціях приєднують електрони і при цьому відновлюються (переходять у нижчий ступінь окиснення).

Відновниками є катіони металів d-елементів у найнижчому та проміжних ступенях окиснення:

Fe⁺² – 1 e^- → Fe⁺³

Cr⁺² – 1 e^- → Cr⁺³

Cr⁺² – 4 e^- → Cr⁺⁶

Відновники – у хімічних реакціях віддають електрони і при цьому окиснюються

( переходять у вищий ступінь окиснення).

Сполуки металів d-елементів у проміжних ст. ок. можуть виступати як окисниками, так і відновниками.

3. Кислотно-основні властивості сполук також залежать від ступеня окиснення d-елементів:

у найнижчому – основні властивості;

у найвищому – кислотні властивості;

у проміжному – амфотерні властивості.

Cr+2	CrO	Основний оксид	Cr(OH)2	Основа
Cr+3	Cr2O3	Амфотерний оксид	Cr(OH)3	Амфотерна основа
Cr+6	CrO3	Кислотний оксид	H2CrO4 K2CrO4 K2Cr2O7	Кислота не стійка, існують солі хромати і дихромати

Характерним є утворення комплексних (координаційних) сполук.

Біологічна роль та застосування в медицині найважливіших d-елементів

Група.	Елемент	Біологічна роль і застосування в медицині
І В гр	Cu мікроелемент Добова потреба 2-3 мг	Посилює дію інсуліну, гормонів гіпофізу, які стимулюють розвиток статевих залоз. Впливає на ріст і розвиток організму. Сприяє синтезу білків (гемоглобіну), утворенню еритроцитів. Має інсуліноподібну дію. Впливає на водний і мінеральний обмін. Металокомпонент ферментів. Сприяє утворенню глікогену. CuSO4- антисептичний, кровоспинний засіб, очні краплі. Солі міді застосовують для лікування анемій, ендемічного зобу
	Ag	Ферментна отрута. Біороль мало вивчена. Бактерицидна дія (при конц.10-8мг∕л). Перев’язочний матеріал. AgNO3 –ляпіс, антисептичний засіб (офтальмологія, урологія, дерматологія, хірургія). Протаргол, коларгол.
	Au	Біороль мало вивчена. Бактерицидна дія. Солі пригнічують ферменти. Сплави Au використовуються в стоматології. 198Au - лікування лейкозів. Міститься у жіночому волоссі.
ІІІ В гр	Zn мікроелемент Добова потреба 10-15 мг	Впливає на діяльність ЗВС, розмноження, ріст і розвиток, статеве дозрівання. Участь у обміні білків. Входить до складу інсуліну і 40 інших ферментів. З віком вміст зменшується. Солі у великих концентраціях отруйні. ZnSO4 – очні краплі, бактерицидна дія. ZnCl2- антисептичний і припікаючий засіб. ZnО-мазі, присипки в дерматології.
	Cd	Біороль мало вивчена. Концентрується в печінці і нирках. Пригнічує більшість ферментів. Солі Cd знижують вміст аскорбінової кислоти і холестерину в крові. Токсичний, накопичується в організмі. Антагоніст цинку.
	Hg Добова потреба 0,02-0,05мг	Біороль мало вивчена. Концентрується в печінці. Впливає на процеси кровотворення. Блокує дію ферментів. Ртуть і розчинні солі дуже отруйні, накопичуються в організмі. HgCl2-сулема (отрута! ) дезинфекція, антисептичний засіб. Hgl2- для лікування сифілісу. Hg2Cl2 – каломель, послаблюючий, жовчо- і сечогінний засіб. HgО- в дерматології і офтальмології (мазь) .
ІІІ В гр	Y	Біороль мало вивчена. Радіоактивні нукліди застосовують для лікування злоякісних пухлин.
ІV B гр	Ti мікроелемент	Біороль мало вивчена. Міститься в жіночому молоці. Каталізує синтез гемоглобіну. Має протипухлинну дію. Сполуки нешкідливі (парфумерія). ТіО2- мазі, креми в косметології, дерматології.
V B гр	мікроелемент	Біороль мало вивчена. Вплив на вуглеводний, жировий обмін. Введення в організм викликає перерозподіл всіх мікроелементів. У великих дозах отруйний. Сполуки V використовуют для лікування туберкульозу.
VI Вгр	Cr мікроелемент	Вплив на кровотворення, ферменти, обмін глюкози. Входить до складу трипсину. Солі отруйні.
	Мо мікроелемент Добова потреба 0,15-0,3мг	Входить до складу ферментів. Посилює синтез гемоглобіну. Надлишок викликає ендемічну подагру, знижує концентрацію в крові заліза, міді, цинку, в кістках - фосфору. Вивчається взаємодія з вітамінами С і В12.
VII B гр	Mn мікроелемент Добова потреба 5-7 мг	Зв’язаний з ферментами, гормонами, вітамінами (В, Е). Впливає на жировий, білковий, вуглеводний обмін. Бере участь у синтезі аскорбінової кислоти. Позитивний вплив на розмноження, ріст і розвиток. Знижує відкладання жиру в організмі (дефіцит в раціоні – ожиріння). Інсуліноподібний ефект (знижує рівень глюкози, посилює синтез глікогену). Попереджує розвиток авітамінозу.
VIIІ B гр	Fe Добова потреба 15-20 мг	В складі гемоглобіну – 60-73%. Участь в окисно-відновних процесах (дихання). Недостача викликає анемії. В складі ферментів – каталази, пероксидази. Протианемічні засоби – препарати Fe з Cu, Co. Mn. FeCl2 – знижує проникність шкіри. FeCl3 – кровоспинний засіб. «Феррамід» - комплекс FeCl3 з амідом нікотинової кислоти.
	Со мікроелемент Добова потреба 0,05- 0,1 мг	Вплив на діяльність ферментів, гормонів, білковий, жировий, вуглеводний і мінеральний обмін. Збільшує кількість еритроцитів. Позитивний вплив на обмін вітамінів (С, РР,В12). Ціанкобаламін ( вітамін В12) містить 4,5% Со - кобальтопорфіриновий комплекс, роль в кровотворенні. Знижує тиск крові. Препарати Со з Mn застосовують при хворобах судин, печінки, гіпертонії. СоSO4 – при анеміях пов’язаних з вагітністю і пологами.
	Ni мікроелемент Добова потреба 0,7мг	Впливає на склад крові (збільшує кількість юних форм лейкоцитів і еритроцитів). У інфекційних хворих нормалізує вміст гемоглобіну. У здорових прискорює регенерацію білків плазми крові. Не впливає на кров’яний тиск. Входить до складу деяких ферментів (аргіназа). В малій конц. викликає гіпоглікемію, у великій – гіперглікемію.

РОСЛИНИ, ЩО МІСТЯТЬ В ЗНАЧНИХ КІЛЬКОСТЯХ СПОЛУКИ d – ЕЛЕМЕНТІВ

Cu	Злаки, чай, фрукти, горіхи, соя, кава, корені алтеї лікарської, кропива, мати-й-мачуха, м’ята, подорожник, ожина, цикорій, обліпиха, шипшина.
Ag	мати-й-мачуха, чистотіл, брусниця, кріп городній, женьшень, арніка гірська.
Zn	Алоє, береза, перстач прямостоячий, чистотіл, смородина, бобові, лимонник китайський, овочі.
Cr	подорожник, м’ята, алтея лікарська, листя чорниці, конвалія, наперстянка.
Mn	Горіхи, мигдаль, м’ята перцева, петрушка, череда, конвалія звичайна, звіробій, алоє, обліпиха.
Mo	Бобові, злакові, плоди: шипшини, глоду, горобини, калини, бузини; спориш, барбарис, кропива, м’ята перцева.
Fe	Квасоля, гречка, шипшина.
Co	Бобові, злакові, суниці лісові, шипшина, ромашка аптечна.
Ni	Беладонна, кропива, м’ята перцева, плоди лимонника китайського, квіти глоду, чай, фрукти.

ХІМІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ - ОТРУТИ ДЛЯ ЖИВИХ ОРГАНІЗМІВ

ПЕРІОД	ГРУПА
	І	ІІ	ІІІ	ІV	V	VI	VIII
2		Be
4					As	Se	Ni
5	Ag	Cd			Sb	Te	Pd
6	Au	Ba/Hg	Tl	Pb	Bi		Pt

Заняття №3

Тема: Біогенні d-елементи; біологічна роль, застосування в медицині.

Актуальність теми: Переважна кількість d-елементів міститься в органах і тканинах у вигляді комплексних сполук з білками і іншими біополімерами. З біологічної точки зору комплексоутворюючі елементи є “організаторами життя”. Важливо знати будову і властивості комплексних сполук, оскільки металоорганічні комплекси приймають найактивнішу участь в обмінних процесах (залізопорфіриновий комплекс входить в склад гемоглобіну, кобальтопорфіриновий – головна частина вітаміну В₁₂). Відомо також, що шкідливі речовини виводяться з організму за допомогою лігандів, які зв’язують їх в комплекси. Встановлено, що каталітична дія мікроелемента зростає в мільйони разів при утворенні ним комплексів. Більшість d-елементів IV періоду мають гемопоетичні властивості (впливають на процеси кровотворення), багато з них беруть участь в окисно-відновних процесах, проявляють позитивну дію на імуногенез. Порушення певної рівноваги між мікроелементами в організмі призводить до виникнення патологічних станів, тому ці зміни можуть служити діагностичним тестом, а також прогнозом того чи іншого захворювання. Велика кількість d-елементів і їх сполук отруйні для живих організмів, - вони проявляють несприятливу біологічну дію (Ni, Pd, Ag, Hg, Cd,та інші).

Навчальні цілі:

Знати: Особливості хімічних властивостей d-елементів, пов’язані з будовою їх атомів, біологічну роль і застосування в медицині сполук d-елементів; аналітичні реакції на катіони і аніони d-елементів.

Вміти: Проводити якісні реакції на катіони і аніони d-елементів (Mn ²⁺, Cu ²⁺, Ag⁺ , Fe²⁺, Fe³⁺), записувати рівняння відповідних реакцій.