Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Занятие № 7
Методические указания для студентов
ТЕМА: Химия элементов d-блока. Лигандообменные процессы. Строение металлоферментов, биокомплексных соединений.
ЦЕЛЬ: Изучить положение d-элементов в периодической системе, их свойства и биологическое действие. На основе знаний координационной теории Вернера сформировать представление о ферментах как биокомплексных соединениях, их свойствах и роли в жизнедеятельности организма.
Теоретические вопросы:
Общая характеристика d- элементов. Изменение химической активности d-элементов вподгруппах в направлении сверху вниз. Степень окисления, закономерности изменения кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств d- элементов в зависимости от степени окисления. Роль d- элементов в организме. Характерные степени окисления для d-элементов, встречающихся в организме.
Классификация и номенклатура комплексных соединений. Координационная теория Вернера. Получение комплексных соединений. Природа химической связи в комплексных соединениях. Геометрическая форма комплексных соединений и гибридизация атомных орбиталей комплексообразователя (sp-, sp3-, sp3d2-, dsp2-). Поляризующая способность лигандов. Внутриорбитальные и внешнеорбитальные комплексы.
Представления о строении металлоферментов и других биокомплексных соединений: (гемоглобин, цианкобаламин, каталаза, цитохромы). Физико-химические принципы транспорта кислорода гемоглобином.
Метало-лигандный гомеостаз и причины его нарушения. Механизм токсического действия тяжёлых металлов и мышьяка. Термодинамические принципы хелатотерапии.
Общая характеристика d- элементов VI Б группы. Электронные формулы для хрома, молибдена, вольфрама и наиболее устойчивые их степени окисления. Характер соединений хрома в степени окисления +2, +3, +6. Биологическая роль Сг+3, Мо+6. Ксантиноксидаза и альдегидоксидаза - ферменты, содержащие Мо+6.
Общая характеристика элементов VII Б группы. Электронные формулы для марганца, технеция, рения. Наиболее устойчивые степени окисления для них. Изменение химической активности в ряду указанных элементов. Соединения марганца в степени окисления +2, +4, +6, +7. Окислительная активность перманганат- иона в зависимости от среды. Биологическая роль Мn+2 и соединения марганца, применяемые в медицине.
Элементы VIII группы. Семейство железа. Характерные степени окисления для железа, никеля, кобальта. Свойства соединений железа со степенью окисления +2, +3, +6. Характерные комплексные соединения для Fe+2, Fe+3. Биологическая роль Fe+2, Fe+3 и Co+3. Препараты железа, используемые в медицине. Механизм цитотоксического действия соединений платины.
Общая характеристика d-элементов1 Б группы. Электронные формулы и степени окисления для меди, серебра и золота. Координационные числа, тип гибридизации атомных орбиталей, структура соединений. Биологическая роль Сu+2. Оксигеназы и гидроксилазы. Церуллоплазмин. Их роль в биохимических процессах.
Общая характеристика d-элементов II Б группы. Электронные формулы для цинка, кадмия и ртути. Характерные степени окисления. Изменение кислотно-основных свойств от цинка к ртути. Строение комплексных соединений. Гидроксиды данных элементов и их свойства. Биологическая роль Zn+2. Карбоангидраза, строение активного центра металлофермента, биологическая роль. Карбоксипепсидаза. Механизм участия карбоксипепсидазы в реакциях гидролиза пептидных связей. Токсическое действие на организм Hg+2, Cd+2. Соединения цинка и ртути, применяемые в медицине.
Обучающие задачи и упражнения
Задача 1. Определите степень окисления комплексообразователя в комплексном соединении [Cо(NH3)5Br]SO4
Решение: Внешняя сфера SO4 2-, имеет заряд -2, значит внутренняя сфера [Cо(NH3)5Br] имеет заряд +2. [Cо(NH3)5Br]2+
Поскольку заряд внутренней сферы определяется как алгебраическая сумма заряда комплексообразователя и лигандов, можно определить степень окисления комплексообразователя, т.е. кобальта. Зная, что заряд NH3 равен 0, а для Br-1, степень окисления Со будет равна +3.
Ответ: +3
Задача 2. Определите заряд комплексного иона и тип гибридизации атомных орбиталей комплексообразователя в данном соединении: [Cu+2(H2O)4]x
Решение: Заряд лиганда Н2О равен 0, тогда заряд комплексного иона равен 2+ [Cu+2(H2O)4]2+
Координационное число равно 4, что определяет гибридизацию атомных орбиталей по типу sp3 .
Ответ: 2+, sp3 - гибридизация.
Задача 3. Запишите константу нестойкости для следующего соединения: Na2[Zn(OH)4]
Решение: В водном растворе соединение полностью диссоциирует на внешнюю и внутреннюю сферу: Na2[Zn(OH)4] 2Na+ + [Zn(OH)4]2-
Данный процесс называется первичной диссоциацией. Внутренняя среда диссоциирует слабо, этот процесс является обратимыми и он характеризуется константой равновесия, называемой константой нестойкости
[Zn(OH)4]2- Zn+2 + 4OH-
[Zn+2]∙ [OH-]4
К нест. =
[[Zn(OH)4]2-]
Задача 4. Существует два изомера состава CrCl2(NO2)(NH3)4. Один из них дает осадок с раствором нитрата серебра, другой не образует осадка. Чем можно объяснить это различие в поведении двух изомеров?
Ответ:
1. Cr(NH3)4 Cl2NO2 + AgNO3 Cr(NH3)Cl(NO2)NO3 + AgNO2 осадка нет
2. Cr(NH3)Cl(NO2)Cl + AgNO3 Cr(NH3)Cl(NO2)NO3 + AgCl
выпадает осадок, т.к. в комплексном соединении хлорид-ион находится во внешней сфере.
Задача 5. Британский антилюизит (БАЛ) используется как антидот при отравлении солями ртути. Запишите уравнение взаимодействия солей ртути с БАЛ в качестве лечебного средства.
Ответ
Задача 6. Сколько изомеров существует у иона Co(H2N-CH2-CH2-NH2)2Cl2+ ? Ответ обоснуйте и проиллюстрируйте.
Ответ: Существует 2 изомера транс (а)- и цис- изомер (б).
а- транс-изомер б –цис-изомер
Упражнения для самостоятельной работы
1. Определите степень окисления комплексообразователя, назовите комплексное соединение и выразите константу нестойкости:
K3[Fe(CN)6] [Co(H2O)6]Cl3 K4[Fe(CN)6] KFe[Fe(CN)6]
2. Отразите химизм взаимодействия унитиола (2,3-димеркаптопропансульфоната натрия) с солями Hg+2.
3. Из предложенных ниже молекул и ионов составьте комплексные соединения анионного, катионного и нейтрального типа (Pt+2, NН3, К+, С1-, Сu+2).
Назовите их.
4. В аналитической и медицинской практике используется ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота) и его соль Na2H2Т (трилон Б) С какими катионами: Со3+ (kн=2,51×10-41), Мg2+ (kн=7,59×10-10), Fe2+ (kн=6,31×10-15), Fe3+ (kн=5,89×10-25) он образует менее прочное комплексное соединение? Расположите комплексы по убыванию их прочности.
5. Укажите, в состав каких ферментов входит кобальт:
1) карбоангидразы; 2) витамина В12 3) цитохромов
4) супероксиддисмутазы; 5) ксантиноксидазы
6. При отравлениях ляписом (нитрат серебра) желудок промывают 2%-ным раствором хлорида натрия. Рассчитайте массу AgCl, которая получится при взаимодействии 0,1 г нитрата серебра с избытком хлорида натрия.
Ответ: m(AgCl)=0,084г
7.Сульфат цинка ZnSO4 применяется в виде 0,25% раствора, как глазные капли. Сколько нужно добавить воды к 25г раствора ZnSO4 c массовой долей 2%, чтобы приготовить глазные капли?
Ответ: 175 г воды.
8. Массовая доля цинка, входящего в состав яда кобры (ценное лекарство!), равно 0,5%. Сколько атомов цинка потребуется кобре для производства 1 капли (30мг) яда?
Ответ: N (Zn)=1,38×1018 атомов
Тестовые вопросы
1). Медь содержащий белок плазмы крови человека называется:
1) гемоглобин 2) цитохром 3) альбумин 4) церрулоплазмин
2) Какой микроэлемент входит в состав фермента ксантиноксидазы:
1) железо 2) серебро 3) кобальт 4) молибден
3) Какой металл входит в состав гемоглобина:
1) медь (II) 2) железо (II) 3) кобальт (III) 4) железо (III)
4) Какое эндемическое заболевание возникает при избытке Мо6+ в воде и почве?
1) кариес 2) подагра 3) эндемический зоб 4) анемия
5) Какой фермент катализирует процесс гидролиза пептидной связи?
1) глутатион 2) ксантиноксидаза 3)карбопепсидаза 4) каталаза
6) Какой фермент участвует в разложении пероксидов (H2O2)?
1) каталаза 2) инсулин 3) гидроксилаза 4) карбоангидраза
7) Какой раствор соли используют при отравлении ионами серебра?
1) NaCl 2) NaSO4 3) CH3COOH 4) KCl
8) Какая болезнь возникает при избыточном поступлении меди в организм?
1) анемия 2) медная анемия
3) Коновалова-Вильсона 4) остеопороз
9) Общее число электронов в ионе Cr 3+ равно:
1) 21 2) 27 3) 24 4) 52
10) Соль образуется при…
1) разложении пероксида водорода 3) обугливании сахара в серной кислоте
2) горении железа в хлоре 4) растворении негашеной извести в воде
11) При частичном восстановлении Сr2O3 образуется…
1) СrO 2) СrO4 2- 3) СrO2 – 4) Сr2O7 2-
12) Какие из приведенных оснований проявляют амфотерные свойства
1) Ca(OH)2 2) Zn(OH)2 3) KOH 4) Fe(OH)2 5) NH4OH
13) С кислотами и щелочами взаимодействует оксид …
1) хрома (VI) 2) магния 3) хрома (II) 4) хрома (III)
14) Эквивалент перманганата калия, если ион MnO-4 восстанавливается до Mn+2, равен ____
1) 1/5 2) ½ 3) 1/3 4) 1/4
15) Определите значение фактора эквивалентности для КMnO4 в кислой среде
1) ½ 2) 1/5 3) 3/4 4) 1,5 моль
16) Как меняется химическая активность d-элементов побочных подгрупп в направлении сверху вниз?
1) возрастает 2) не изменяется 3) уменьшается 4) изменяется дискретно
17) Какой оксид обладает основными свойствами
1) FeО3 2) CO2 3) P2O5 4) FeO 5) SO3
18) Гидроксид хрома (III) Сг(ОН)3 может проявлять в окислительно- восстановительных реакциях свойства ...
1) только окислителя 2) только восстановителя
3) и окислителя, и восстановителя 4) ни окислителя, ни восстановителя
19) Для ослабления процесса гидролиза хлорида железа (III) к раствору добавляют
1) HCl 2) Cl2 3) KOH 4) H2O
20) Сильным электролитом является водный раствор…
21) Хлорид меди (II) образуется при действии соляной кислоты на …
22) Одним из продуктов гидролиза нитрата железа (III) по второй ступени является: …
1) Fe(OH)3 2) FeOH(NO3)2 3) FeOH(NO3 4) Fe(OH)2NO3
Методические указания составлены доцентом Дарюхиной Е.Н., профессором Сторожок Н.М. 27.09.2011г.
Зав. кафедрой общей и
биоорганической химии, профессор Н.М.Сторожок
PAGE 1