Ім'я файлу: Хімія усне.docx
Розширення: docx
Розмір: 558кб.
Дата: 15.03.2021
скачати
Пов'язані файли:
Пащекно І.О.docx
Розширення: docx
Розмір: 558кб.
Дата: 15.03.2021
скачати
Пов'язані файли:
Пащекно І.О.docx
Частина І
Пояснити механізм утворення ковалентного полярного зв’язку на прикладі хлороводню. Характеристики полярного зв’язку: енергія, довжина, полярність.
Ковалентний зв’язок виникає між атомами неметалічних елементів завдяки утворенню між атомами однієї або кількох спільних електронних пар. У разі полярного ковалентного зв’язку електонна хмара зв’язку зміщена в бік атома з більшою електронегативністю.
Якщо ж ковалентний зв’язок виникає між атомами елементів з різним значенням електронегативностей, електронна пара у просторі розташовується несиметрично, а зв’язок називають ковалентний полярний.
У разі полярного ковалентного зв’язку електронна хмара зв’язку зміщена в бік атома з більшою відносною електронегативністю.
Електронна пара зміщена в бік атома хлору, оскільки відносна електронегативність атома хлору (2,83) більша, ніж атома гідрогену (2,1).
Енергія зв’язку – нергія, яку потрібно затратити, щоб розірвати зв’язок, або яка виділяється при його утворенні.
Довжина зв’язку – найкоротша відстань між ядрами атомів, які утворюють ковалентний зв’язок. Чим менша довжина зв’язку, тим він міцніший.
Полярність зв’язку – асиметричний розподіл електронної хмари між ядрами атомів по осі зв’язку. Щільність електронної хмари зміщується в бік більш електронегативного елемента внаслідок чого молекула стає полярною.
Пояснити механізм утворення йонного зв’язку на прикладі хлориду натрію. Характеристика йонного зв’язку.
Іонний хімічний зв'язок, також йонний хімічний зв'язок — це тип хімічного зв'язку між позитивно та негативно зарядженими іонами. Атоми металічних елементів віддають електрони і перетворюються на позитивно заряджені йони – катіони. Атоми неметалічних елементів приєднують електрони і перетворюються на негативно заряджені йони – аніони.
Атоми Натрію і Хлору, з яких утворена дана сполука, різко відрізнається за електронегативністю: величина електронегативності атома Na — 1,01, атома СІ — 2,83. З електронних конфігурацій цих елементів видно, що для атому Na легше віддати 1 електрон, а атому Сl легше приєднати 1 електрон. Тому було встановлено, що при хімічній взаємодії атом Na віддає 1 електрон, а атом СІ приєднує його. Між іонами Na+ і CI- виникають сили електростатичного притягання, в результаті чого утворюється сполука NaCI.
На відміну від ковалентного зв'язку, іонний не має напрямленості в просторі та кратності. Енергія іонного зв'язку визначається кулонівськими силами притягання протилежно заряджених іонів. Вона залежить від значень енергії іонізації атома металу та спорідненості до електрона атома неметалу. Чим менша перша величина і більша друга, тим енергетично вигіднішим є утворення іонної сполуки, тим вищою є енергія зв'язку.
За звичайних умов іонні сполуки існують у вигляді твердих кристалічних речовин. Ці речовини мають високі температури плавлення та кипіння, тому вважаються нелеткими. Вони добре розчиняються у воді і погано або не розчиняються в неполярних розчинниках. У твердому стані іонні сполуки не проводять електричний струм.
Пояснити механізм утворення водневого зв’язку на прикладі води. Характеристика водневого зв’язку.
Водневий зв’язок є міжмолекулярним, тобто утворюється між молекулами (або між частинами однієї молекули). Водневий зв'язок — це взаємодія атома Гідрогену, сполученого з дуже електронегативним атомом однієї молекули (або її частини) зі значно електронегативним атомом із неподіленою електронною парою іншої молекули (або її частини).
Розглянемо утворення водневого зв’язку на прикладі молекул води. У молекулі води між атомами Оксигену та Гідрогену зв’язок ковалентний. Через значну різницю електронегативностей (ΔΕΗ=3,44 - 2,20 = 1,44) цей зв’язок дуже полярний. Унаслідок цього на атомах Гідрогену наявний позитивний заряд і дефіцит електронної густини, а в атома Оксигену заряд негативний і є дві неподілені електронні пари:
Неподіленими електронними парами атом Оксигену притягується до атомів Гідрогену інших молекул води, і між молекулами води виникає додаткова взаємодія — водневий зв’язок,— який позначають крапками:
Водневий зв’язок:
• є міжмолекулярним і значно посилює притягання молекул;
• зумовлює підвищення температури кипіння;
• зумовлює підвищення розчинності речовин у воді
Класифікація біогенних елементів за вмістом в організмі людини. Навести приклади. Органогенні елементи
Залежно від середнього вмісту біогенних елементів виділено 3 основні групи:
макроелементи, вміст яких в організмі вище 10-2%; до них відносяться кисень, вуглець, водень, азот, кальцій, фосфор, сірка, калій, натрій, хлор, магній; ще більше вражає, що 99% живих тканин містять тільки шість елементів: С, Н, О, N, P, Са;
мікроелементи, вміст яких в організмі знаходиться в межах від 10-2 до 10-5%; до них відносяться кремній, йод, фтор, стронцій, залізо, марганець, мідь, цинк, рубідій, бром та ін .;
ультрамікроелементи, вміст яких в організмі нижче 10-2%; до них відносяться молібден, селен, титан, кобальт, цезій та ін.
Органогенні елементи — хімічні елементи, що становлять основу органічних сполук: карбон, гідроген, оксиген, нітроген, сульфур, фосфор.
Карбон — найважливіший хімічний елемент для органічних сполук. Органічні сполуки за визначенням — це сполуки карбону.
Роль гідрогену в органічних сполуках в основному полягає в зв'язуванні тих електронів атомів карбону, які не беруть участі в утворенні міжкарбонових зв'язків у складі полімерів. Однак, гідроген бере участь в утворенні нековалентних водневих зв'язків. Разом із карбоном та гідрогеном,
оксиген входить до багатьох органічних сполук у складі таких функціональних груп як гідроксильна, карбонільна, карбоксильна тощо.
Нітроген найчастіше входить до складу органічних речовин у формі аміногрупи або гетероциклу. Він є обов'язковим хімічним елементом у складі амінокислот — мономерних одиниць, з яких складаються білки. Нітроген входить також до складу ДНК та РНК.
Сульфур входить до складу деяких амінокислот, зокрема метіоніну і цистеїну. , тобто залишки ортофосфатної кислоти входять до складу таких органічних речовин як нуклеотиди, нуклеїнові кислоти, фосфоліпіди, фосфопротеїни тощо.
5. Властивості та біологічна роль деяких s-елементів (Калій, Натрій, Кальцій, Магній).
Всі лужні метали дуже реакційно здатні і на повітрі одразу окислюються. Натрій енергійно взаємодіє з водою і навіть плавиться завдяки теплоті, яка виділяється внаслідок реакції. Калій реагує з водою настільки активно, що водень, який виділяється при контактуванні з повітрям одразу займається. Магній – активний метал, легко взаємодіє з галогенами, при нагріванні згоряє на повітрі, окислюється сіркою і азотом. З холодною водою взаємодіє дуже повільно. Кальцій – активний метал, відноситься до лужноземельних металів. Має велику реакційну здатність, зберігають в посуді під шаром гасу.
НАТРІЙ
Загальна характеристика. Елемент ІА групи, 3 періоду ПС (s-елемент, лужний метал), характерний ступінь окиснення +1.
Топографія та вміст в організмі: 0,08% (55–60 г на 70 кг). Входить до складу кісток – 1,0%, м’язів – 0,26–0,78 %, кров 1970 мг/л. Близько 40% усієї кількості знаходиться у кістковій тканині та у позаклітинній рідині.
Добова потреба дорослих 1,0–1,5 г, зростає при підвищенні потовиділення. Нестача (гіпонатріємія) провокує втрату апетиту і смаку, хронічний пронос, судоми, спазми, нервові розлади, набряки, висипання на шкірі, слізливість, м’язову слабкість, погіршення пам’яті, часті інфекції Надлишок (гіпернатріємія) зумовлює розвиток гіпертонічної хвороби, інтенсифікацію процесів склерозу; підвищення ламкості судин, порушення водного балансу в організмі; хвороби нирок (набряки і каміння), спрагу. Токсичність: сполуки нетоксичні.
Біологічна роль в організмі. Виконує "позаклітинні" функції: формування потенціалу дії шляхом обміну з іонами калію; транспорт вуглекислого газу; гідратація білків; солюбілізація (утворення розчинних у воді) органічних кислот. Регуляція осмотичного тиску і водного обміну, при порушенні яких розвиваються спрага, сухість слизових оболонок, набряклість шкіри. Натрій значно впливає і на білковий обмін. Усередині клітин Натрій необхідний для підтримки нейром’язової збудливості і роботи Na+–K+ -насоса, що забезпечують регуляцію клітинного обміну різних метаболітів. Від Натрію залежить транспорт амінокислот, вуглеводів, неорганічних та органічних аніонів через мембрани клітин. За дією на серцевий м’яз Натрій є антагоністом Калію. Натрій розслабляє міокард, а Калій скорочує. Нормальна робота серцевого м’яза (ритм) здійснюється при співвідношенні Натрію і Калію 0,5: 1 при рН крові 7,0–7,4. Обмін Натрію знаходиться під контролем щитовидної залози. При гіпофункції щитовидної залози відбувається його затримка в тканинах, при гіперфункції кількість Натрію в шкірі зменшується, а виділення з організму посилюється.
Використання у фармації та медицині. Натрій гідрогенкарбонат NaHCO3 (питна сода) – компонент штучних мінеральних вод і лимонадів, входить до складу деяких лікарських препаратів для нейтралізації підвищеної кислотності шлункового соку, використовується у випіканні хліба і виробництві мийних засобів та вогнегасників. Ізотоп 24Na застосовують у медичних дослідженнях при визначенні швидкості кровотоку і проникності судин. У медицині натрій хлорид NaCl застосовують у вигляді ізотонічного (0,9 %) розчину при зневодненні організму як дезінтоксикаційний засіб, для промивання ран, очей і слизової оболонки носа, підняття осмотичного тиску крові.
КАЛІЙ
Загальна характеристика. Елемент ІА групи, 3 періоду ПС (s-елемент, лужний метал), характерний ступінь окиснення +1. Топографія та вміст в організмі: 160–250 г (близько 0,22 %) – макроелемент. Майже 98% усієї кількості міститься у складі клітин (0,21 % у кістках, 1,6 % у м’язах; кров – 1620 мг/л). Добова потреба для дорослих 2–2,7 г, зростає до 5,0 г при значній розумовій активності. Вміст Калію в їжі жителів різних країн коливається від 1,8 до 5,6 г.
Нестача викликає порушення серцево-судинної діяльності (аритмія), загальну слабкість і нервозність, високу втомлюваність і безсоння; м’язову слабкість, судоми; спрагу і непереносимість цукру; суху шкіру і вугри; запори; підвищення рівня холестерину. Надлишок спричиняє порушення серцево-судинної діяльності; м’язову слабкість; «Калієве гальмування», затьмарення розуму, труднощі з вимовою. Підвищений вміст Калію в організмі (гіперкаліємія) зменшує збудження. Високі дози Калію пригнічують автоматизм і скорочувальну функцію міокарда. Токсичність: токсична доза сполук – 6 г; летальна доза – 14 г.
Біологічна роль в організмі. Калій є основним внутрішньоклітинним катіоном. Формує трансмембранний потенціал (Kin > Kout) і поширює його зміну по клітинній мембрані шляхом обміну з іонами натрію по градієнту концентрацій. Калій (разом з Na+ і Cl– ) є постійним елементом усіх клітин і тканин. В організмі ці елементи містяться у певному співвідношенні і забезпечують сталість внутрішнього середовища. Катіон К+ бере участь у підтримці гомеостазу (іонна рівновага, осмотичний тиск у рідинах організму). Іони Калію легко проникають крізь мембрану клітин, тому він є основним внутрішньоклітинним іоном. У плазмі крові, навпаки, вища концентрація катіонів Na+ . Це зумовлює виникнення мембранного потенціалу клітин. В організмі існує постійне співвідношення іонів Na+ i K+ , завдяки чому підтримується певний ритм роботи м’язів. При кожному їх скороченні іони К+ виходять із м’язового волокна, а на стадії спокою повертаються. Калій бере участь у підтримці електричної активності мозку, функціонуванні нервової тканини, скороченні скелетних і серцевого м’язів. Підтримує кислотнолужну рівновагу за конкурентної взаємодії іонів К+ і Na+ та К+ і Н+ ; помітно впливає на синтез білків, виконує роль каталізатора при обміні вуглеводів і білків; входить до складу деяких ферментів і регулює активність К+ -АТФ-ази, підтримує нормальний рівень кров’яного тиску; бере участь у забезпеченні видільної функції нирок.
КАЛЬЦІЙ
Загальна характеристика. Елемент ІІА групи, 4 періоду ПC (s-елемент, лужноземельний метал), характерний ступінь окиснення +2.
Топографія та вміст в організмі: 2–4 % (за масою). Майже 99 % усієї кількості міститься у кістковій тканині і зубах, інших тканинах та органах (0,07 – 0,14 %), крові 2,25–2,5 ммоль/л (90 мг/л), з них 40–45 % зв’язані з білками плазми, 8– 10 % знаходяться у вигляді комплексів (наприклад, з цитрат-іонами) і 45–50 % – у вигляді катіону Ca2+ . Добова потреба для дорослих – 800 мг (дорослі жінки 1 г), дітей – 1 г, підлітків – 1,4 г, вагітних та лактуючих жінок – 1,5–2 г. Потреба зростає при підвищенні потовиділення, тривалому споживанні гормональних засобів, захворюваннях крові, кишківника, нирок, ендокринних залоз, алергічних захворюваннях та при підвищенні рухової активності. Нестача спричиняє важкі нервові розлади, які супроводжуються судомами, підвищенням збудливості; розм’якшенням кісток (рахіт); остеопорозом; захворюваннями паращитовидних залоз та наднирників. Надлишок спричиняє сечокам’яну хворобу; гіперкальціємію, що супроводжується нудотою, втратою апетиту, судомами та частим сечовиділенням; утворення каменів; пухлини легень і молочних залоз. Токсичність: сполуки нетоксичні.
Біологічна роль в організмі. Домінуюче положення визначається хімічними особливостями двозарядного іона і відносно невеликим радіусом атома, завдяки чому він може успішно конкурувати з радіонуклідами і важкими металами на всіх етапах метаболізму. Відіграє важливу роль для усіх форм життя: є основним елементом кісткової тканини (Ca5(PO4)3OH, CaCO3) та зубів (Ca5(PO4)3F), який посилює їх міцність, сприяє відновленню клітин усього організму, оскільки є компонентом ядра клітини, клітинних та тканинних рідин, спричиняє «злипання» клітин при утворенні тканин. Завдяки високій біологічній активності, виконує в організмі функції регуляції внутрішньоклітинних процесів, проникності клітинних мембран, нервової провідності і м’язових скорочень; забезпечує нормалізацію роботи ендокринних залоз, збільшення стійкості організму до інфекцій, підтримку стабільної серцевої діяльності (збудження та регуляція), формування кісткової тканини, мінералізацію зубів, участь у процесах згортання крові (за відсутності Са кров не згортається). Входить до складу багатьох біомолекул, утворюючи зв’язок через Оксиген з аніонами фосфатної, карбонатної та карбонових кислот. Метаболізм перебуває під впливом прищитовидних залоз, кальцитоніну (гормон щитовидної залози), кальциферолу (вітамін D). Використання у фармації та медицині. Дрібнодисперсний синтетичний кальцій карбонат CaCO3 використовують у виробництві косметичних засобів. Осаджений CaCO3 має виражену антацидну активність, підсилює секрецію шлункового соку, входить до складу зубних порошків. Кальцій хлорид CaCl2, у вигляді 10% застосовують при станах, пов’язаних з посиленим виведенням Кальцію з організму (при тривалій іммобілізації хворих), 26 при алергічних захворюваннях і ускладненнях, пов’язаних з прийомом деяких ліків (сироваткова хвороба, кропивниця, сінна лихоманка, ангіоневротичний набряк), при васкулітах (для зменшення проникності судинних стінок), при отруєннях солями Магнію, токсичних ураженнях печінки, недостатній функції паращитовидних залоз, що супроводжуються тетанією або спазмофілією.
МАГНІЙ
Загальна характеристика. Елемент ІІА групи, 3 періоду ПС (s-елемент, метал), характерний ступінь окиснення +2. Іон Mg2+ міститься у морський воді, надаючи їй гіркого присмаку, у природних розсолах, надає постійної твердості воді. Магній завжди міститься у рослинах – як комплексоутворювач входить до складу хлорофілу.
Топографія та вміст в організмі: 140 г (0,2%), 2/3 цієї кількості міститься у кістковій тканині, решта – у головному мозку, м’яких тканинах та рідинах. Входить до складу кісток (7–18) 10–2%, м’язів – 0,09%, крові – 37,8 мг/л. Добова потреба дорослої людини 250–500 мг. Потреба зростає при стресах, атеросклерозі, ішемічній хворобі серця, жовчнокам’яній і гіпертонічній хворобах. Нестача, навіть незначний дефіцит, може бути причиною серцевих хвороб, а серйозна нестача призводить до згубних наслідків, як правило, до інфаркту міокарда. Спричиняє захворювання кишківника; симптоми ниркової недостатності; дратівливість і порушення емоційного стану; посмикування м’язів, тремтіння рук, м’язові судоми, тремтіння і слабкість в м’язах; серцеву аритмію, спазмофілію; порушує структуру кісткової тканини; гіпертрофію плода; руйнує структуру рибосом; уповільнює алкогольну інтоксикацію. Надлишок значно пригнічує ріст. Дуже високий вміст у крові зумовлює «магнезіальний наркоз», або сонливість. При хворобах печінки може викликати сонливість, загальмованість, уповільнення пульсу, гіпотонію; параліч і асфіксію; вдихання парів викликає «ливарну лихоманку», зумовлену порушенням роботи нирок, а іноді – при лікуванні препаратами Li. Токсичність: сполуки нетоксичні.
Біологічна роль в організмі. Найважливіший внутрішньоклітинний елемент. Бере участь в обмінних процесах, тісно взаємодіючи з Калієм, Натрієм, Кальцієм; активатор багатьох ферментативних реакцій (гідроліз і перенесення фосфатної групи, функціонування Na+ -K+ -АТФ насоса, Са2+ -АТФ насоса, протонного насоса). Нормальний рівень Магнію необхідний для забезпечення "енергетики" життєво важливих процесів, регуляції нервово-м’язової провідності, тонусу гладких м’язів (судин, кишечника, жовчного і сечового міхура). Стимулює утворення білків і нуклеїнових кислот; регулює обмін білків, жирів і вуглеводів та зберігання і вивільнення АТФ; знижує збудження в нервових клітинах. Перешкоджає проходженню іонів кальцію через пресинаптичну мембрану (частина хімічного синапса утворена закінченням нейрона, що передає нервовий імпульс); контролює баланс внутрішньоклітинного калію; знижує кількість ацетилхоліну в нервовій тканині; розслабляє гладкі м’язи; знижує артеріальний тиск (особливо при його підвищенні); пригнічує агрегацію тромбоцитів; підвищує осмотичний тиск у просвіті кишечника; прискорює пасаж кишкового вмісту. Магній відомий як протистресовий біоелемент, здатний створювати позитивний психологічний настрій. Магній укріплює імунну систему, має антиаритмічну дію, сприяє відновленню сил після фізичних навантажень. Є фізіологічним антагоністом Кальцію. Ці два найближчі електронні аналоги, легко витісняють один одного зі сполук. Дефіцит Мg в дієті, багатій на Ca, обумовлює затримку останнього в усіх тканинах. 39 У рослинах Магній знаходиться у зв’язаній формі, у вигляді фосфатів у протоплазмі, у молекулі хлорофілу, а у формі неорганічних солей – у клітинному соку. Під впливом магнієвих добрив покращується синтез вітамінів А і С.
Використання у фармації та медицині. Входить до складу кровозамінних препаратів, які виявляють заспокійливу, снодійну, протисудомну, антацидну, знеболювальну, сечогінну, спазмолітичну та жовчогінну дію. Як макроелемент, входить до складу полівітамінних препаратів. Сполуки Магнію виявляють антифагоцитарну активність і також можуть бути гербіцидним метаболітом. Магній карбонат MgCO3 і магній оксид MgO застосовують для нейтралізації підвищеного вмісту хлоридної кислоту шлункового соку і як легкі послаблюючі. Алмагель, Риволокс, Алюмаг (містять Mg(OH)2) застосовують при виразках шлунка та дванадцятипалої кишки. Магній пероксид MgO2 призначають як дезінфікуючий засіб при диспепсії, бродінні у шлунку і при проносах. Магній сульфат («англійська сіль») MgSO4 застосовують як проносний, жовчогінний (при цьому введення препарату здійснюється через дуоденальний зонд) і болезаспокійливий засіб при спазмах жовчного міхура. Розчин вводять парентерально як протисудомний засіб при еклампсії, епілепсії, хореї, тетанії і як антиспастичні ліки при затримці сечовипускання, бронхіальній астмі, гіпертонічній хворобі.
6. Властивості та біологічна роль деяких р-елементів (Флуор, Хлор, Бром, Йод).
Галогени реагують з більшістю елементів, утворюючи галогеніди. Вони мають окиснювальні властивості, які зменшуються від Флуору до Астату. Неметалічний характер елементів і хімічна активність галогенів посилюється знизу догори.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 13