ХИМИЯ
(модуль I)
Учебное пособие
Ростов-на-Дону
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Кафедра общей и клинической биохимии №1
с курсом неорганической и органической химии
З.И. Микашинович, Т.Д. Лосева, Н.Р. Телесманич,
Н.С. Ломаковский, О.Г. Саркисян, А.В. Летуновский,
Э.А. Решетникова, Т.Э. Харатян, Е.В. Ветрова
ХИМИЯ
(модуль I)
Учебное пособие
Ростов-на-Дону
ББК:
УДК:
Аз
Составлено на кафедре общей и клинической биохимии №1 З.И. Микашинович, Т.Д. Лосевой, Н.Р. Телесманич, Н.С. Ломаковским, О.Г. Саркисяном, А.В. Летуновским, Э.А. Решетниковой, Т.Э. Харатян, Е.В. ветровой. Химия (модуль I): Учебное пособие / З.И. Микашинович, Т.Д. Лосева, Н.Р. телесманич, Н.С. Ломаковский, О.Г. Саркисян, А.В. Летуновский, Э.А. Решетникова, Т.Э. Харатян, Е.В. Ветрова – Ростов н/Д: Изд-во РостГМУ, 2015. – 196 с.
Учебное пособие составлено на основании Федерального государственного образовательного стандарта по специальности 060101 «Лечебное дело» и 060103 «Педиатрия» в соответствии с учебным планом по дисциплине «Химия».
Предназначено для студентовй медицинских вузов.
Рецензенты:
Гафиятуллина Г.Ш., профессор по кафедре нормальной физиологии ГБОУ ВПО РостГМУ Минздрава России, д.м.н.;
Горошинская И.А., руководитель биохимической лаборатории ФГУ «Ростовский научно-исследовательский онкологический институт» Минздравсоцразвития России, д.б.н., профессор
Рекомендовано к печати редакционно-издательским Советом ГБОУ ВПО РостГМУ Минздрава России.
Утверждено центральной методической комиссией ГБОУ ВПО РостГМУ Минздрава России. Протокол №___ от ________. 2015 г.
Утверждено учебно-методическим Советом педиатрического факультета ГБОУ ВПО РостГМУ Минздрава России. Протокол №_______ от __________.2015 г.
Одобрено на заседании кафедры общей и клинической биохимии№1 с курсом неорганической и органической химии. Протокол №____ от _______________2015 г.
© ГБОУ ВПО РостГМУ Минздрава России, 2015
© Микашинович З.И., Лосева Т.Д., Н.Р. Телесманич,
Ломаковский Н.С., Саркисян О.Г., Летуновский А.В., Решетникова Э.А., Т.Э. Харатян, Е.В. Ветрова, 2015
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 9
1. СТРОЕНИЕ АТОМА И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ.
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ……………………………………………….10
1.1. Квантово-механическая модель строения атома…………………….10
1.2. Периодический закон Д.И. Менделеева…………………………….13
1.2.1. Периодическая система Д. И. Менделеева…………………….13
1.2.2. Типы химических элементов…………………………………...15
1.3. Химическая связь и типы взаимодействия молекул………………...17
1.3.1. Ковалентная связь……………………………………………….18
1.3.2. Ионная связь……………………………………………………..19
1.3.3. Металлическая связь…………………………………………….20
1.4. Биогенные элементы…………………………………………………..20
1.4.1. Классификация по количественному содержанию
в организме………………………………………………………20
1.4.2. Классификация по функциональной роли в организме……….26
1.5. Нарушения обмена микроэлементов (микроэлементозы)…………..27
2. ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ И КИНЕТИКИ…29
2.1. Термодинамические системы и процессы.
Стандартное состояние………………………………………………..29
2.2. Основные понятия термодинамики: внутренняя энергия,
работа, теплота………………………………………………………..31
2.3. Первое начало термодинамики. Энтальпия…………………………32
2.4. Закон Гесса. Применение первого начала термодинамики
к биосистемам………………………………………………………….34
2.5. Второе начало термодинамики. Энтропия. Энергия Гиббса.
прогнозирование направления самопроизвольно протекающих
процессов………………………………………………………………35
2.6. Примеры экзергонических и эндергонических
процессов, протекающих в организме. Принцип энергетического
сопряжения…………………………………………………………………….37
2.7. Скорость реакции: средняя и истинная.
Закон действующих масс…………………………………………….38
2.8. Классификация реакций, применяющихся в кинетике…………….41
2.9. Зависимость скорости реакции от концентрации.
Молекулярность элементарного акта реакции.
Порядок реакции. Кинетические уравнения реакций
первого и нулевого порядков. Период полупревращения………….44
2.10. Зависимость скорости реакции от температуры.
Температурный коэффициент скорости реакции и его
особенности для биохимических процессов.
Энергия активации…………………………………………………...47
2.11. Катализ гомогенный и гетерогенный.
Ферментативный катализ……………………………………………50
2.12. Химическое равновесие. Обратимые и необратимые
реакции……………………………………………………………….53
2.13. Константа химического равновесия. Прогнозирование
смещения химического равновесия…………………………………54
3. РАСТВОРЫ: КОЛЛИГАТИВНЫЕ СВОЙСТВА,
СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ.
ГЕТЕРОГЕННЫЕ РАВНОВЕСИЯ………………………………………..56
3.1 Особенности физико-химических свойств воды…………………56
3.2. Растворимость, коэффициент растворимости.
Факторы, от которых зависит растворимость веществ………….59
3.3. Способы выражения концентрации растворов………………….62
3.4. Коллигативные свойства растворов……………………………...65
3.5. Теория растворов и сильных электролитов. Ионная сила
растворов, коэффициент активности и активность ионов……….73
3.6. Электрическая проводимость растворов. Жидкости и ткани
организма, как проводники электричества второго рода………..76
3.7. Ионное произведение воды……………………………………….79
3.8. Методы определения рН растворов. Индикаторы………………81
3.9. Гетерогенные равновесия. Константа растворимости.
Условия образования и растворения осадков……………………….84
4. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ХИМИЧЕСКИХ РАВНОВЕСИЙ И
ПРОЦЕССОВ В ФУНКЦИОНИРОВАНИИ ЖИВЫХ СИСТЕМ……….85
4.1. Протолитическая теория кислот и оснований.
Протолитические реакции. Понятия о кислотах и основаниях…….85
4.2. Ионизация слабых кислот и оснований. Константа
диссоциации слабых кислот и оснований.
Закон разведения Оствальда………………………………………….96
4.3. Гидролиз солей. Степень и константа гидролиза…………………..98
4.4. Амфолиты. Изоэлектрическая точка……………………………….103
4.5. Понятие о буферном действии, гомеостазе и
стационарном состоянии живого организма……………………….103
4.6. Буферные системы: определение, классификация………………...105
4.7. Зона буферного действия и буферная емкость.
Расчет рН протолитических систем………………………………..107
4.8. Механизм действия буферных систем……………………………..109
4.9. Буферные системы крови: гидрокарбонатная, фосфатная,
гемоглобиновая, белковая………………………………………...110
4.10. Механизм сопряженного действия буферных систем…………...112
4.11. Понятие о кислотно-основном состоянии организма:
рН крови, ацидоз, алкалоз, щелочной резерв крови……………...112
5. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ.
ХИМИЯ КОМПЛЕКСНЫХ СОЕДИНЕНИЙ…………………………...118
5.1. Типы окислительно-восстановительных (редокс) реакций
в организме человека……………………………………………..118
5.2. Механизм возникновения электродного и
редокс-потенциалов. Уравнения Нернста-Петерса…………….119
5.3. Сравнительная сила окислителей и восстановителей.
Прогнозирование направления редокс-процессов по
величинам редокс-потенциалов…………………………………..123
5.4. Физико-химические принципы транспорта электронов в
электронотранспортной цепи митохондрий………………………125
5.5. Основные положения координационной теории Вернера.
Природа химической связи в комплексных соединениях………127
5.6. Классификация и номенклатура комплексных соединений……...134
5.7. Изомерия и пространственное строение комплексных
соединений……………………………………………………………137
5.8. Полидентатные лиганды. Хелатирование.
Конкуренция за лиганд или за комплексообразователь…………..140
5.9. Классы комплексных соединений: внутрикомплексные,
макроциклические, многоядерные, сэндвичевые………………….143
5.10. Устойчивость комплексных соединений в растворах.
Константа нестойкости комплекса………………………………..147
5.11. Представления о строении металлоферментов и других
биокомплексных соединений……………………………………..…149
6. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДИСПЕРСНЫХ
СИСТЕМ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ЯВЛЕНИЙ………………………...152
6.1. Поверхностная энергия Гиббса и поверхностное натяжение
Сорбция. Абсорбция. Адсорбция……………………………………152
6.2. Адсорбция. Уравнение Ленгмюра ………………………………...154
6.3. Поверхностно-активные (ПАВ) и поверхностно-неактивные
вещества. Правило Траубе…………………………………………….160
6.4. Дисперсные системы и их классификация…………………………..162
6.5. Получение лиофобных коллоидных растворов.
Образование и строение мицелл……………………………………….165
6.6. Свойства лиофобных коллоидных растворов:
молекулярно-кинетические, оптические, диализ, электродиализ……...169
6.7. Устойчивость коллоидных растворов: седиментационная,
агрегативная. Факторы, влияющие на устойчивость лиозолей……173
6.8. Коагуляция. Пептизация…………………………………………….176
6.9. Грубодисперсные системы: суспензии, эмульсии, аэрозоли……..184
6.10. Электрокинетические явления в дисперсных системах:
электрофорез, электроосмос……………………………………….186
6.11. Мембраны и кровь как грубодисперсные системы………………189
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………………….195
ВВЕДЕНИЕ
Учебное пособие: «Химия (модуль I)» структурировано согласно разделам рабочей программы по учебной дисциплине: «Химия», содержит информационный блок к каждому практическому занятию.
Учебное пособие составлено на основании Федерального государственного образовательного стандарта по специальности 060101 «Лечебное дело» и 060103 «Педиатрия» в соответствии с учебным планом по дисциплине «Химия».
Предназначено для студентов медицинских вузов.
СТРОЕНИЕ АТОМА И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ.
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
