Общая и бионеорганическая химия

В практической части учебно-методического пособия приведены описания лабораторных работ, рекомендации по оформлению отчетов к ним. в теоретической части дано краткое описание биологической роли химических элементов и применения их соединений в медицине. адресовано студентам бакалавриата, осваивающим дисциплину «общая и бионеорганическая химия», которая является частью образовательного модуля «Физико-химические основы жизни».

Дисциплина «Общая и бионеорганическая химия» является первой дисциплиной образовательного модуля «Физико-химические основы жизни», входящего в базовую часть учебного плана студентов, обучающихся по направлению «Биология» в Институте естественных наук УрФУ.

В начальных разделах дисциплины, посвященных изучению общей химии, излагаются основные понятия, теории и законы химии, основу которых составляют учение о строении атома и периодический закон Д. И. Менделеева. В последующих разделах детально рассматриваются строение и свойства химических элементов и их важнейших соединений. Особое внимание уделяется изучению неорганической химии именно биологически значимых элементов.

Таким образом, в основе дисциплины «Общая и бионеорганическая химия» лежат базовые компоненты содержания химической науки:

– индивидуальность химических объектов, проявляющаяся через качественные особенности их свойств и превращений;

– внутренняя активность и реакционная способность веществ, объяснение их на основе структурной, энергетической и кинетической теорий;

– взаимосвязь свойств веществ, их состава и строения;

– качественное и количественное описание химических объектов в их единстве как отражение этой взаимосвязи;

– качественные скачки, происходящие под влиянием количественных изменений;

– дискретность и непрерывность организации вещества.

В программу дисциплины включены также элементы бионеорганической химии, которая является междисциплинарной областью знания, развивается на стыке биологии, химии, медицины, биохимии, молекулярной биологии и является своеобразным мостом между неорганической химией и биохимией.

Занятия по дисциплине «Общая и бионеорганическая химия» проводятся в виде лекций и лабораторных работ.

Настоящее учебно-методическое пособие включает программу дисциплины и перечень вопросов для самостоятельной подготовки студентов по ряду разделов общей химии. Приводятся описания лабораторных работ, направленных на закрепление знаний по химии биогенных элементов, а также на формирование умений проведения лабораторного эксперимента. В описание каждой лабораторной работы включены домашние задания по подготовке к занятию. В заключительной части пособия представлен раздел, содержащий краткое описание биологической роли химических элементов и применения их соединений в медицине. В приложение включена справочная информация (таблицы произведений растворимости, степеней диссоциации электролитов, констант комплексных соединений).

Основные положения атомно-молекулярного учения. Основные понятия химии: атом, молекула, химический элемент, простое и сложное вещество, химическое соединение. Основные стехиометрические законы.

История развития представлений о строении атома. Модели строения атома. Двойственная природа электрона. Принцип неопределенности Гейзенберга. Уравнение Шредингера.

Понятие об электронном облаке. Квантовые числа как характеристики состояния электрона в атоме. s-, p-, d-, f-Элементы. Электронная конфигурация атома. Правила заполнения электронных оболочек атомов. Электронные и энергетические формулы атомов и ионов.

Периодический закон Д. И. Менделеева. Физический смысл порядкового номера, номера группы и периода. Периодичность свойств атомов элементов. Изменение атомных и ионных радиусов по периодам и группам. Энергия ионизации и сродство к электрону. Закономерности их изменения по периодам и группам. Понятие об электроотрицательности элементов.

Природа химической связи и механизм образования химической связи. Валентные и невалентные силы сцепления. Основные типы химической связи.

Ковалентная связь. Обменный и донорно-акцепторный механизмы образования связи.
– и -Связи.

Количественные характеристики химических связей. Энергия связи. Длина связи. Кратность связи. Валентный угол. Полярность связи.

Ионная связь. Межмолекулярное взаимодействие. Водородная связь. Металлическая связь.

Скорость химических реакций и факторы, ее определяющие. Константа скорости химической реакции. Катализ и катализаторы.

Химическое равновесие, константа равновесия.

Растворение как физико-химический процесс. Растворимость веществ. Способы выражения состава растворов.

Электролитическая диссоциация. Сильные и слабые электролиты. Степень диссоциации электролитов. Факторы, определяющие степень диссоциации. Основные представления теории сильных электролитов. Константа диссоциации. Ионное произведение воды.