ЛЕКЦИЯ № 18
Тема: 2.1.4. «Главная подгруппа IV группы.Соединения углерода и кремния.»
Тема: 2.1.5. «Элементы главной подгруппы III группы. Соединения бора и алюминия»
МОТИВАЦИЯ
По содержанию в земной коре углерод уступает многим элементам. Тем не менее значение углерода огромно из-за его исключительной роли в живой природе. Соединения углерода являются основой растительных и животных организмов. Входит в состав многих минералов. В виде оксида углерода углерод присутствует в воздухе. На земле нет ни одного элемента, который мог бы образовывать такое огромное число соединений (более трех миллионов), как углерод. Входит углерод и в состав некоторых лекарственных средств (р-р гидрокарбоната натрия и др.).
Кремний – один из самых распространенных в земной коре элементов (более 25 % массы). Если углерод – основной элемент органической жизни, то кремний имеет подобную роль в неживой природе. Многие природные силикаты в чистом виде являются драгоценными камнями (изумруд, топаз, алмаз и др.). Кремний широко применяется в технике для получения различных полупроводниковых материалов и сплавов. Соединения кремния применяются для изготовления стекла, цемента и др.
Алюминий присутствует почти во всех органах и тканях человека. Принимает участие в построении эпителиальной и соединительной ткани. Участвует в обмене фосфора.
Бор – микроэлемент, содержится в незначительных количествах в животных и растительных организмах.
Соединения бора и алюминия нашли применение в медицине. Знания этой темы необходимы для изучения специальных и химических дисциплин.
ЦЕЛИ:
1. В ходе лекции студенты должны получить представление об аллотропических изменениях углерода, явлении адсорбции, оксидах углерода, их получении и свойствах, о свойствах бора и алюминия и их соединений.
2. Обеспечить в ходе занятия усвоение следующих знаний:
- характеристика элементов IV III, групп главных подгрупп по положению в ПСХЭ им. Д.И. Менделеева;
- физические и химические свойства углерода и кремния, бора и алюминия;
- соли угольной кислоты;
- свойства борной кислоты;
- амфотерные свойства оксида и гидроксида алюминия.
ВПС:
Темы: «Классы неорганических соединений»,
«Гидролиз солей»,
«Теория электролитической диссоциации»
«Строение атома»
МПС:
А.х.: т. «Качественные реакции на анионы I, II, III групп»
т. «Метод кислотно-основного титрования»
Х.ф.: «Лекарственные средства IV и III групп ПСХЭ им. Д.И. Менделеева»
Т.л.: раздел «Жидкие лекарственные формы»:
т. «Растворы. Приготовление простых жидких лекарственных форм»,
т. «Приготовление неводных растворов»,
т. «Приготовление инъекционных растворов»,
т. «Асептическое приготовление лекарственных форм»
Ф-логия: т. «Антисептические и дизенфицирующие средства»,
т. «Вяжущие средства»,
т. «Средства, влияющие на функцию ЖКТ»
т. «Отхаркивающие средства»,
Х.о.: т. «Введение. Теория химического строения органических соединений А.М. Бутлерова. Классификация органических соединений»
Биология: т. «Химический состав клетки: неорганические вещества»
ВОПРОСЫ ДЛЯ АКТУАЛИЗАЦИИ ОПОРНЫХ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ.
1. Перечислите элементы главной подгруппы IV группы.
2. Какой количество электронов имеют элементы на внешнем энергетическом уровне?
3. Чему равна валентность элементов в невозбужденном стоянии?
4. Почему для углерода и кремния наиболее характерна валентность, равная четырем?
5. Какие из элементов IV группы главной подгруппы относятся к неметаллам?
6. Какие степени окисления характерны для углерода?
7. Дайте характеристику бора и алюминия исходя из их положения в ПСХЭ.
8. Чему равна валентность этих элементов в соединениях?
9. Соединения каких классов образуют элементы.
10. Приведите химические формулы оксидов бора и алюминия.
11. К каким тапам оксидов относятся B2O3 и Al2O3?
12. Что такое амфотерность?
13. Какой из изучаемых элементов образует амфотерные соединения?
14. Как подтвердить кислотный (основный) характер гидроксида?
ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ТЕМЫ
Фармацевт должен обладать общими компетенциями,включающими в себя способность (по базовой подготовке):
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и. нестандартных
ситуациях и нести за них ответственность..
ОК 4. Осуществлять поиск и. использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.
ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.
ОК 6. Работать в коллективе и в команде, эффективно общаться
с коллегами, руководством, потребителями.
ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и
личностного развития, заниматься' самообразованием, осознанно
планировать повышение своей квалификации.
-.
Фармацевт должен' обладать профессиональными
компетенциями, соответствующими основным видам профессиональной деятельности (по базовой подготовке):
.
ПК 1.6. Соблюдать правила санитарно-гигиенического режима, охраны труда, техники безопасности и противопожарной безопасности.
ПК 2.3. Владеть обязательными видами внутриаптечного контроля
лекарственных средств.
ПК 2.4. Соблюдать правила санитарно-гигиенического режима, охраны труда, техники безопасности и противопожарной безопасности.
План лекции:
1. Общая характеристика элементов IV группы главной подгруппы ПСХЭ им. Д.И. Менделеева.
Характеристика углерода, исходя из его положения в ПСХЭ им. Д.И. Менделеева,сточки зрения теории строения атома,степени окисления.
2. Биологическая роль углерода.
3.Углерод: аллотропия, адсорбция,распространение в природе,получение,свойства.
4.Оксиды углерода,их получение, свойства.
5.Угольная кислота и ее соли.
6.Сравнительная характеристика карбонатов и гидрокарбонатов.Качественные реакции на карбонат- и гидрокарбонат-анионы.
7.Применение в медицине и народном хозяйстве углерода и его соединений.
8.Кремний.Распостранение в природе. Оксид кремния (IV). Кремневая кислота.Силикаты.
| 9.Общая характеристика элементов III группы, главной подгруппы ПСХЭ им. Д.И. Менделеева. Бор: Характеристика бора, исходя из его положения в ПСХЭ,с точки зрения теории строения атома,степени окисления, распространение в природе, биологическая роль, физические и химические свойства. | |
| 10.Соединения бора: оксид; борные кислоты и их соли. Качественные реакции на борат-, тетраборат-ионы. | |
| 11.Применение соединений бора в медицине и народном хозяйстве. | |
| 12.Характеристика алюминия, исходя из его положения в ПСХЭ им. Д.И. Менделеева,с точки зрения теории строения атома,степени окисления. 13.Алюминий: распространение в природе, биологическая роль, получение, физические и химические свойства. | |
| 14.Соединения алюминия.Качественная реакция на катион алюминия. | |
| 15.Применение соединений алюминия в медицине. Вопросы для самостоятельного конспектирования: 1. Углерод. Распространение в природе. Получение. Свойства. 2. Кремний. Распространение в природе. 3. Биологическая роль углерода. 4. Бор. Распространение в природе. Получение. Свойства. 5. Алюминий. Распространение в природе. Получение. Свойства. 6. Биологическая роль, применение в медицине и народном хозяйстве соединений бора и алюминия. |
1.Общая характеристика элементов IV группы главной подгруппы ПСХЭ им. Д.И. Менделеева.
Характеристика углерода, исходя из его положения в ПСХЭ им. Д.И. Менделеева,сточки зрения теории строения атома,степени окисления.
Главная подгруппа IV группы представлена р-элементами – углеродом, кремнием, германием, оловом и свинцом.
В своей наружной электронной оболочке атомы этих элементов содержат 4 ē, имеющих конфигурацию s2p2 и распределены так:
s p
s p
|
В нормальном состоянии элементы этой подгруппы проявляют валентность, равную 2. В возбужденном состоянии валентность возрастает до 4.
Энергия, затрачиваемая для перехода электрона, с избытком компенсируется энергией, выделяющейся вследствие образования четырех связей.
При переходе от углерода к свинцу радиусы нейтральных атомов возрастают, поэтому от С к Pb ослабевают неметаллические свойства и возрастают металлические. Из числа элементов этой подгруппы неметаллами являются только углерод и кремний. Олово и Pb относятся к металлам, а германий занимает промежуточное положение.
Углерод расположен между электроположительными элементами, находящимися в левой части, и электроотрицательными элементами, а находящимися в правой части таблицы. ЭО углерода равна 2, 5, т.е. он имеет равновероятную склонность как к отдаче, так и к присоединению ē.
Атомы углерода способны соединяться друг с другом практически в бесконечном числе, образуя разнообразные цепи из атомов.
Углерод и кремний, являясь неметаллами, проявляют в различных соединениях как положительные, так и отрицательные степени окисления.
В соединениях с более электроотрицательными элементами их степень окисления положительна, например:
C+4O2, C+2O, Si+4Cl4, а в соединениях с менее электроотрицательными элементами – отрицательна:
C-4H4, MgSi-4.
Т.О. степень окисления углерода может быть -4, 0, +2, +4.
Все элементы IV группы главной подгруппы образуют водородные соединения типа ЭН4.
Выводы:
1.Главная подгруппа IV группы представлена р-элементами – углеродом, кремнием, германием, оловом и свинцом.
2.В своей наружной электронной оболочке атомы этих элементов содержат 4 ē, имеющих конфигурацию s2p2.
3. В нормальном состоянии элементы этой подгруппы проявляют валентность, равную 2. В возбужденном состоянии валентность возрастает до 4.
4.Атомы углерода способны соединяться друг с другом практически в бесконечном числе, образуя разнообразные цепи из атомов.
5.В соединениях с более электроотрицательными элементами степень окисления углерода и кремнияположительна, например:
C+4O2, C+2O, Si+4Cl4, а в соединениях с менее электроотрицательными элементами – отрицательна:
C-4H4, MgSi-4.
Т.О. степень окисления углерода может быть -4, 0, +2, +4.
6.Все элементы IV группы главной подгруппы образуют водородные соединения типа ЭН4.
2. Биологическая роль углерода.
По содержанию в земной коре углерод уступает многим элементам. Тем не менее значение углерода огромно из-за его исключительной роли в живой природе. Соединения углерода являются основой растительных и животных организмов. Входит в состав многих минералов. В виде оксида углерода углерод присутствует в воздухе. На земле нет ни одного элемента, который мог бы образовывать такое огромное число соединений (более трех миллионов), как углерод.
Выводы:
1.Соединения углерода являются основой растительных и животных организмов.
2.Входит в состав многих минералов.
3.В виде оксида углерода углерод присутствует в воздухе.
4. На земле нет ни одного элемента, который мог бы образовывать такое огромное число соединений (более трех миллионов), как углерод.
3.Углерод: аллотропия, адсорбция,распространение в природе,получение,свойства.
Углерод известен с глубокой древности. Он не принадлежит к самым распространенным в природе элементам – из общего числа атомов земной коры на его долю приходится лишь 0, 14%. Несмотря на это, значение углерода исключительно велико, т.к. его соединения являются основой всех живых организмов.
В природе встречается как в свободном виде – алмаз, графит, «аморфный» углерод (уголь древесный, сажа). Последний можно прибавить с некоторой натяжкой ввиду наличия примесей, так и в соединениях.
Углерод входит в животные и растительные ткани, в продукты их разрушения, входит в состав многих минералов, в состав болотного газа СН4 и воздуха (СО2).
Аллотропия – способность атомов одного и того же элемента образовывать несколько простых веществ.
Аллотропные видоизменения углерода: алмаз, графит (природные модификации углерода), карбин, поликумулен (последние два получены синтетическим путем).
У некоторых разновидностей «аморфного» углерода сильно выражена способность к адсорбции.
Адсорбция – способность твердого тела поглощать своей поверхностью газы, пары растворенные вещества.
Выводы:
1. Аллотропные видоизменения углерода: алмаз, графит (природные модификации углерода), карбин, поликумулен (последние два получены синтетическим путем).
2.У некоторых разновидностей «аморфного» углерода сильно выражена способность к адсорбции.
4.Оксиды углерода,их получение, свойства.
Оксид углерода (II) – С+2О – бесцветный газ, без запаха. Очень мало растворим в воде. Чрезвычайно ядовит.
Отравляющее действие СО состоит в том, что он необратимо взаимодействует с гемоглобином крови, которая после этого утрачивает способность переносить кислород от легких к тканям.
t0
Получение: 2 С + О2 → 2 СО
недост.
Реакция идет при нагревании на воздухе.
Оксид углерода (IV) – СО2 (углекислый газ) – бесцветный газ без запаха, в 1, 5 раза тяжелее воздуха, растворим в воде.
Получение:
1) С + О2 = СО2
изб.
2) при термическом разложении карбонатов (в промышленности):
Ca CO3 → CaO + CO2↑
3) в лаборатории:
CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + CO2↑ + H2O
При сильном охлаждении СО2 кристаллизуется в виде белой снегообразной массы. Такая масса в спрессованном виде испаряется очень медленно, сильно понижая температуру окружающей среды.
Этим объясняется ее применение в качестве «сухого льда».
Выводы:
1.Оксид углерода (II) – С+2О – бесцветный газ, без запаха. Очень мало растворим в воде. Чрезвычайно ядовит.
t0
2.Получение: 2 С + О2 → 2 СО
недост.
Реакция идет при нагревании на воздухе.
3.Оксид углерода (IV) – СО2 (углекислый газ) – бесцветный газ без запаха, в 1, 5 раза тяжелее воздуха, растворим в воде.
Получение:
1) С + О2 = СО2
изб.
2) при термическом разложении карбонатов (в промышленности):
Ca CO3 → CaO + CO2↑
3) в лаборатории:
CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + CO2↑ + H2O
