Занятие 20. Зачетное занятие.
Вопросы к экзамену по неорганической химии для студентов 1-го курса медико-биологического факультета
1. Энергетика химических процессов. Основные понятия и определения: термодинамическая система (гомогенная, гетерогенная, открытая, закрытая, изолированная).Законы термохимии. Закон Гесса. Следствия из закона Гесса.
2. Термохимические расчеты.Внутренняя энергия системы. Теплота. Работа. Первый закон термодинамики. Понятие об энтропии как мере неупорядоченности системы
(уравнение Больцмана).
3. Энергия Гиббса как критерий самопроизвольного протекания процесса и термодинамической устойчивости химических соединений.
4. Химическое равновесие. Константа химического равновесия. Закон действующих масс. Сдвиг химического равновесия. Константа химического равновесия и ее связь со стандартным изменением энергии Гиббса процесса. Определение направления протекания реакции в системе при данных условиях. Зависимость энергии Гиббса процесса и константы равновесия от температуры. Принцип Ле Шателье.
5. Факторы, влияющие на скорость химических реакций (температура, концентрация, катализаторы).
6. Квантово-механическая модель атома. Строение ядер и электронных оболочек. Периодический закон Переодический закон Д.И.Менделеева и его трактовка на основе современной квантово-механической теории строения атомов. Структура ПСЭ: периоды, ряды, семейства, s-, p-,d-, f- классификация элементов.
7. Типы химических связей связей и физико-химические свойства соединений с ковалентной металлической связью. Экспериментальные характеристики связей: энергия связи, длина, направленность. Экспериментальная кривая потенциальной энергии молекулы диводорода (двухэлектронная химическая связь по Гайтлеру-Лондону на примере молекулы диводорода).
8. Химическая связь и строение молекул. Типы химической связи. Описание молекул методом валентных связей (МВС). Направленность связи как следствие условия максимального перекрывания орбиталей. Сигма и пи- связи и их образование при перекрывании s-, p-, d-орбиталей. Кратность связей в методе валентных связей. Поляризуемость и полярность ковалентной связи. Эффективные заряды атомов в молекулах. Полярность молекул.Гибридизация атомных орбиталей. МВС и Метод молекулярных орбиталей.
9. Свойства s-элементов. Изменение свойств элементов IIагруппы в сравнении с Iа. Характеристики катионов М+ и М2+. Ионы М + и М2+ в водных растворах, энергия гидратации ионов, жесткость. Взаимодействие металлов с кислородом, образование оксидов, пероксидов, надпероксидов. Взаимодействие с водой этих соединений. Гидроксиды щелочных и щелочно-земельных металлов. Гидриды щелочных и щелочно-земельных металлов и их восстановительные свойства. Взаимодействие щелочных и щелочно-земельных металлов: сульфаты, галогениды, карбонаты, фосфаты. Реакция с комплексонами (на примере натрия этилендиаминтетраацетата).
10. Биологическая роль s-элементо-металлов в минеральном балансе организма. Макро- и микро-s-элементы. Поступление в организм с водой, жесткость воды, единицы ее измерения, пределы влияния на живые организмы и протекание реакции в водных растворах методы устранения жесткости. Соединения кальция в костной ткани, сходство ионов кальция и стронция, изоморфное замещение (проблема стронция-90). Ядовитость бериллия. Химические основы применения соединений лития, натрия, калия, магния, кальция, бария в медицине.
11. Свойства р-элементов. Фосфор .. Общая характеристика. Аллотропы фосфора, их химическая активность. Фосфиды. Фосфин. Сравнение с соответствующими соединениями азота. Соединения фосфора с положительными степенями окислениями (СО). Фосфорноватистая (гипофосфористая) и фосфористая кислоты, строение молекул, КО и ОВ свойства. Дифосфорная (пирофосфосфорная) кислота. Изополи- и гетерополифосфатные кислоты. Метафосфорные кислоты, сравнение с азотной кислотой. Производные фосфорной кислоты в живых организмах.
12. Химические всойства кислорода, серы, фосфора и их соединений. Кислород . Общая характеристика. Роль кислорода как одного из наиболее распространенных элементов и составной части большинства неорганических соединений. Особенности электронной структуры молекулы дикислорода. Химическая активность дикислорода. Трикислород (озон), химическая активность в сравнении с дикислородом (реакция с растворами иодов). Биологическая роль кислорода. Химические основы применения дикислорода и озона, а также соединений кислорода в медицине.
13. Сера .Общая характеристика. Способность к образованию гомоцепей.Водорода сульфид (сероводород), КО и ОВ свойства. Сульфиды металлов и неметаллов, их растворимость в воде и гидролиз. Полисульфиды, КО и Ов характеристика. Устойчивость. Сернистая кислота, сульфиты и водородсульфиты (гидросульфиты). Их КО и ОВ свойства Соединения серы (VI) - оксид, серная кислота и ее производные - сульфаты, КО и ОВ свойства. Олеум. Дисерная (пиросерная) кислота. Пероксомоно- и пероксодисерная кислота и соли. Окислительные свойства пероксосульфатов. Биологическая роль серы (сульфгидрильные группы и дисульфидные мостики в белках). Химические основы применения серы и ее соединений в медицине и химическом анализе.
14. Галогены. Хлор и его соединения. Кислородные кислоты хлора и их соли, изменение КО и ОВ свойств в зависимости от степени окисления галогена. Хлорная известь, хлораты, броматы и йодаты и их свойства.
15. Биологическая роль фтора, хлора, брома и иода. Понятие о химизме бактериоцидного действия хлора и иода. Применение в медицине,санитарии и фармации хлорной извести, хлорной воды, препаратов активного хлора, йода, а также соляной кислоты, фторидов, хлоридов,бромидов и иодидов.
16. Медико-биологическая роль кислорода, серы, фосфора.
17. Азот. Общая характеристика. Многообразие соединений с различнымистепенями окисления азота. Причина малой активности диазота. Соединения с отрацательными степенями окисления (СО). Аммиак, КО и ОВ характеристика,реакция замещения. Ион аммония и его соли, кислотные свойства Кислородсодержащие соединения азота. Оксиды азота . Азотистая кислота и нитриты. КО и ОВ свойства. Азотная кислота и нитраты. КО и ОВ характеристика. "Царская водка".
18. Свойства d-элементов. Современное содержание понятия комплексные соединения. СтруктураКС: центральный атом, лиганды, комплексный ион, внутренняя и внешняя сфера, координационное число центрального атома. Способность атома различных элементов к комплексообразованию, природа химической связи в КС. Образование и диссоциация КС в растворах, константы образования и нестойкости комплексов.
19. Теория Вернера. Химическая связь в комплесных соединениях. Метод валентных связей.Классификация и номенклатура комплексных соединений. Изомерия коомплексных соединений.
20. Основные комплексные соединения d-элементов и их медико-биологическая роль. Хелатные и макроциклические комплексные соединения. Биологическая роль комплексных соединений. .
21. Теория сильных электролитов. Активность электролитов и ионов. Ионная сила растворов электролитов.Применение закона действующих масс в аналитической химии. Основные типы равновесий, применяемых в анализе. Константы равновесий для различного типа реакций.
22. Теории кислот и оснований (Аррениуса, Льюиса, Бренстеда, Лоури).Константы кислотности и основности.Протолитическое равновесие. Протолитическая теория кислот и оснований.Ионное произхведение воды. рН водных растворов. Константа кислотности и основности.
23. Протолитическое равновесие в буферных растворах. Значение рН в буферных растворах, Буферная емкость, буферное действие. Роль буферных систем в организме человека. Использование буферных систем в анализе.
- Протолитическое равновесие в водных растворах солей. Степень и константа гидролиза.Расчет рН в растворах гидролизующихся солей.Степень и константа гидролиза.
- Окислительно-восстановительные системы. Типы окислительно-восстановительных электродов и их потенциалов. Потенциал реакции. (Э.д.с. реакции). Направление протекания окислительно-восстановительных реакций.
- Гетерогенные равновесные системы. Растворимость и произведение растворимости, Взаимосвязь между ними.Условия образования осадковВлияние различных факторов на растворимость осадков (температура, природа растворителя, солевого эффекта, рН, присутствия комплексообразователей, окислителей и восстановителей. Использование гетерогенных равновесных систем в аналитической химии.
- Количественный анализ. Классификация методов. Требования.предъявляемые к реакциям в количественном анализе. Роль и значение количественного анализа .
- Сущность титриметрического метода анализа. Классификация методов. Требования к реакциям в титриметрических методах анализа.Приготовление и стандартизация растворов. Титранты, рабочие растворы.
- Способы титрования: прямое, обратное, заместительное. Сущность, примеры.
- Кислотно-основное титрование . Сущность данного метода. Реакции, используемые в данном методе, требования к ним.Точка эквивалентности в титровании, ее фиксация с помощью индикаторов.
- Теории кислотно-основных индикаторов, зона и точка перехода окраски индикаторов.
- Кривые кислотно-основного титрования, их расчет и построение по изменению значений рН. ациди-алкалиметрия в биологии и медицине .
- Окислительно-восстановительное титрование. Сущность, классификация. Основные требования к реакциям.Перманганатометрия. Сущность метода. Приготовление и стандартизация титрантов. Реакции перманганата в различных средах (рН).
- Иодометрия. Сущность метода, титранты, индикаторы.
- Применение перманганато- и иодометрии в биологии и медицине.
- Понятие об осадительном титровании. Сущность, титранты. Требования к реакциям. Метод Мора, Фольгарда, Фаянса. Основные титранты, индикаторы.
- Понятие о комплексиметрическом методе титрования. Сущность,требования к реакциям.
- Комплексоны, состав, свойства, механизм их действия.Приготовление титрантов в комплексонометрииметрии. Применение данного метода в биологии и медицине.
ЛИТЕРАТУРА
а). Основная литература:
1. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: учебник / под ред. Ю.А. Ершова.-2-е изд., испр. и доп. –М.: Высш.шк., 2011
2. Слесарев В.И. Химия: основы химии живого: учебник/В.И. Слесарев.-3-е изд., испр. – СПб.: Химиздат, 2000
3.Попков В.А. Общая химия: учеб. пособие для вузов /В.А. Попков, С.А. Пузаков.-М..: ГЭОТАР – Медиа, 2007.
4. Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия. Аналитика: учебник: в 2 кн. – 2-е изд., испр.-М.:Высш.шк., 2003
5. Попков В.А. Общая химия [Электронный ресурс] учебник /Попков В.А., Пузаков С.А.-М..:ГЭОТАР – Медиа, 2010., 976с. – Режим доступа: http: //studmedlib.ru
б). Дополнительная литература:
1. Ахметов Н.С. Лабораторные и семинарские занятия по общей и неорганической химии: учеб. Пособие /Н.С. Ахметов, М.К. Азизова, Л.И. Бадыгина. – 3-е изд., перераб. и доп.-М.:Высш.шк.: Академия, 1999.
2.Бабков А.В. практикум по общей химии с элементами количественного анализа: Учеб. пособие.-М.: Выс. Шк., 1978г.
3. Балецкая Л.Г. Неорганическая химия: учеб. пособие для студ. вузов/Л.Г. Балецкая.-Ростов н/Д:Феникс, 2010.
4. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии: учеб. пособие/ под. ред. В.А. Рабиновича, Х.Н. Рубиной.-Л.:Химия,1986.
5. Ленский А.С. Введение в бионерганическую и биофизическую химию: учеб. пособие-М.:Высш.шк.,1989.
6. Пономарев В.Д. Аналитическая химия: учебник: в 2 ч.-М.: Высш.шк., 1982.
7. Ершов О.А. Химия [Электронный ресурс] учебник /Ершов О.А., Иванов И.И. -М.:ГЭОТАР – Медиа, 2009., 100с. – Режим доступа: http: //studmedlib.ru
ПРИЛОЖЕНИЕ.
Приложение 1.
Плотность и концентрация водных растворов хлорида натрия и хлористого водорода.
| NaCl p c,% M 1,0053 1 0,172 1,0125 2 0,346 1,0268 4 0,703 1,0413 6 1,069 1,0559 8 1,446 1,0707 10 1,834 1,0857 12 2,231 1,1009 14 2,639 1,1162 16 3,057 1,1319 18 3,489 1,1478 20 3,930 1,1640 22 4,384 1,1804 24 4,849 1,1972 26 5,329 | Хлористый водород p c,% M 1,0032 1 0,275 1,0082 2 0,553 1,0181 4 1,117 1,0279 6 1,692 1,0376 8 2,277 1,0474 10 2,872 1,0574 12 3,481 1,0675 14 4,099 1,0776 16 4,729 1,0878 18 5,371 1,0980 20 6,023 1,1083 22 6,684 1,1187 24 7,365 1,1290 26 8,051 1,1392 28 8,750 1,1493 30 9,454 1,1593 32 10,15 1,1691 34 10,93 1,1789 36 11,64 1,1885 38 12,39 1,1980 40 13,14 |
Приложение 2.
Давление насыщенного пара в зависимости от температуры.
| t,oC | P, мм рт. ст. | t,oC | P, мм рт. ст. |
| 9,21 | 17,53 | ||
| 12,79 | 18,65 | ||
| 13,62 | 19,83 | ||
| 14,53 | 21,09 | ||
| 15,48 | 22,38 | ||
| 16,48 |
Приложение 3.
| Вещество | H°f,298 , кДж/моль | S°298 , Дж/мольК | G°298 , кДж/моль |
| O2 (г..) | 205,0 | ||
| P2O5 (тв..) | -1492 | 114,5 | -1348,8 |
| H2O(ж.) | -285,8 | 70,1 | -237,3 |
| H2O(г.) | -241,8 | 188,7 | -228,6 |
| CaCO3 (тв..) | -1207 | 88,7 | -1127,7 |
| CaO(тв.) | -635,5 | 39,7 | -604,2 |
| CO2 (г.) | -393,5 | 213,7 | -394,4 |
| FeO(тв.) | -264,8 | 60,8 | -244,3 |
| C(графит.) | 5,7 | ||
| Fe(тв.) | |||
| HCl(г.) | -92,3 | 186,8 | -95,2 |
| Cl2 (г.) | 222,9 | ||
| NO(г.) | 90,3 | 210,6 | 86,6 |
| NO2 (г.) | 33,5 | 240,2 | 51,5 |
| Fe2O3 (тв.) | -822,2 | 87,4 | -740,3 |
| H2 (г.) | 130,5 | ||
| NH4NO3 (тв.) | -365,4 | -183,8 | |
| N2O (г.) | 82,0 | 219,9 | 104,1 |
| CO(г.) | -110,5 | 197,5 | -137,1 |
| Ca3(PO4)3 (тв.) | -4125 | -4195,3 | |
| H2S(г.) | -21,0 | 205,7 | -33,8 |
| SO2 (г.) | -296,9 | 248,1 | -300,2 |
| Al(тв.) | |||
| Al2O3 (ромб.) | -1676 | 50,9 | -1582 |
| SO3 (г.) | -395,8 | 256,7 | -371,2 |
| Al2(SO4)3 (тв.) | -3441,8 | 239,2 | -3100,87 |
| N2O4 (г.) | 9,6 | 303,8 | 98,4 |
| PbS(тв.) | -101 | -128,1 | |
| PbO(тв.) | -219,3 | 66,1 | -189,1 |
| Hg2Cl2 (тв.) | -266 | -323,2 | |
| HgCl2 (тв.) | -225 | -268,5 | |
| CaC2 (тв.) | -59,83 | 69,96 | -64,85 |
| N2 (г.) | 191,5 | ||
| NH3 (г.) | -46,2 | 192,6 | -16,7 |
| MgO(тв.) | -601,8 | 26,9 | -569,6 |
| MgCO3 (тв.) | -1096 | -1115,7 | |
| NiO(тв.) | -239,7 | 38,0 | -211,6 |
| CH4 (г.) | -74,9 | 186,2 | -50,8 |
| C2H6 (г.) | -89,7 | 229,5 | -32,9 |
| C2H4 (г.) | 52,3 | 219,4 | 68,1 |
| CH3OH(ж.) | -238,57 | 126,78 | -166,77 |
| C2H2 (г.) | 226,8 | 200,8 | 209.2 |
| C2H5OH (ж.) | -277,6 | 160,7 | -174,8 |
| C6H12O6(тв.) (глюкоза) | -1273,0 | - | -919,5 |
| C6H6 (ж.) | 82,9 | 269,2 | 129,7 |
| CH3COOH (ж.) | -484,09 | 159,83 | -389,36 |
| C3H8 (г.) | -103,85 | 269,91 | -23,53 |
Значение термодинамических величин.
Приложение 4.
Константы ионизации важнейших кислот и оснований.
| Вещество | К | рК | Вещество | К | рК | |
| H3PO4 K1 | 7,1 10-3 | 2,15 | NH4OH | 1,76 10-5 | 4,76 | |
| K2 | 6,2 10-8 | 7,21 | Al(OH)3 | 1,38 10-9 | 8,86 | |
| K3 | 2,2 10-13 | 12,67 | Ba(OH)2 | 2,3 10-1 | 0,64 | |
| H3BO3 | 5,8 10-10 | 9,24 | Fe(OH)2 | 1,3 10-4 | 1,3 10-4 | |
| H2CO3 K1 | 4,5 10-7 | 6,35 | Fe(OH)3 K1 | 1,82 10-11 | 10,74 | |
| K2 | 5,0 10-11 | 10,32 | K2 | 1,35 10-12 | 11,87 | |
| H2CrO4 K2 | 3,2 10-7 | 6,5 | Cd(OH)2 | 5,0 10-3 | 2,3 | |
| H2Cr2O7 K2 | 2,3 10-2 | 1,64 | Ca(OH)2 K2 | 4,3 10-2 | 1,37 | |
| H2S2O3 K2 | 1,3 10-2 | 1,74 | Mg(OH)2 K2 | 2,5 10-3 | 2,60 | |
| H2S K1 | 5,7 10-8 | 7,24 | Mn(OH)2 K2 | 5,0 10-4 | 3,30 | |
| K2 | 1,2 10-14 | 14,92 | Cu(OH)2 K2 | 3,4 10-7 | 6,67 | |
| H2SO3 K1 | 1,4 10-2 | 1,85 | Co(OH)2 K2 | 4,0 10-5 | 4,4 | |
| K2 | 6,2 10-8 | 7,20 | NaOH | 5,9 | - 0,77 | |
| H2SO4 K1 | 1,0 103 | - 3,00 | Ni(OH)2 K2 | 2,5 10-5 | 4,60 | |
| K2 | 1,2 10-2 | 1,92 | Pb(OH)2 K1 | 9,6 10-4 | 3,02 | |
| H2ZnO2 | 7,1 10-12 | 11,15 | K2 | 1,51 10-8 | 7,82 | |
| HNO2 | 6,9 10-4 | 3,16 | Cr(OH)3 K3 | 1,02 10-10 | 9,99 | |
| HNO3 | 4,36 10 | - 1,64 | Zn(OH)2 K2 | 1,5 10-9 | 8,83 | |
| HCl | 1,0 107 | - 7,0 | (CH2)N4 | 1,35 10-9 | 8,87 | |
| HBr | 1,0 109 | - 9,0 | ||||
| HI | 1,0 1011 | - 11,0 | ||||
| HCOOH | 1,8 10-4 | 3,75 | ||||
| С6Н5СООН | 6,3 10-5 | 4,2 | ||||
| Н3ВО3 | 7,1 10-10 1,8 10-13 1,6 10-14 | 9,15 12,17 13,80 | ||||
| HBrO3 | 2,0 10-1 | 0,70 | ||||
| HBrO | 2,2 10-9 | 8,66 | ||||
| HIO4 H5IO6 | 2,45 10-2 | 1,61 | ||||
| H2Cr2O7 | 2,2 10-2 | 1,64 | ||||
| H2C2O4 | 5,4 10-5 | 4,27 | ||||
| CH3COOH | 1,74 10-5 | 4,76 | ||||
Приложение 5.