Структура учебно-методического комплекса дисциплины
Рабочая учебная программа
Приложение № 1 «Тематический план лекций»; Тематический план практических занятий;
Приложение № 2 Методические рекомендации для преподавателей по дисциплине;
Приложение №3 Методические рекомендации для студентов по дисциплине;
Приложение №4 « Фонд оценочных средств»
Цель и задачи изучения дисциплины
Цель дисциплины – формирование у студентов современных,
систематизированных
знаний о химических явлениях и процессах, основных законах и
понятиях неорганической
химии, умений и навыков, необходимых для дальнейшего изучения
медико–биологических дисциплин и в будущей работе врача.
Задачами дисциплины являются:
формировать системные знания об основных закономерностя
строения неорганических соединений, их биологической роли,
типах химической связи, термодинамических системах и их
свойствах, свойствах растворов и закономерностях протекания
в них реакций (в том числе и в биологических системах);
формировать знание о роли и месте неорганической химии в
структуре естественно – научных и медико – биологических дисциплин;
формировать навыки организации и проведения самостоятельных
исследований;
формировать навыки работы с научной литературой;
научить использовать знания по предмету в практической деятельности.
Место дисциплины в структуре ООП
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО
по направлению подготовки «Медицинская биохимия». Дисциплина
«Неорганическая химия» относится к естественно – научному и
математическому циклу дисциплин по специальности «Медицинская биохимия»
высшего профессионального медицинского образования, изучается в первом семестре.
Входные знания, умения и компетенции студента для изучения дисциплины
«Неорганическая химия» связаны с предшествующей подготовкой по математике,
физике, информатике, биологии, философии.
Освоение дисциплины необходимо для дальнейшего освоения следующих
дисциплин: биологии, биохимии, биофизики, общей патологии, фармакологии.
Требования к уровню освоения содержания дисциплины
Компетенции, формируемые при изучении дисциплины:
ПК-1 Способен и готов выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих
в ходе профессиональной деятельности, анализировать результаты
естественнонаучных исследований, совершенствовать свои профессиональные знания
и навыки
ПК-24 Способен и готов прогнозировать направление и результат физико–
химических процессов и явлений, химических превращений биологических важных
веществ, происходящих в клетках различных тканей организма человека, решать
ситуационные задачи, моделирующие физико–химические процессы протекающие
в живом организме
ПК-26 Способен и готов работать на персональных компьютерах, использовать
основные пакеты программ, в том числе по обработке экспериментальных
и клинико – диагностических данных биохимических и медико–генетических
исследований
ПК-28 Способен и готов проводить аналитическую работу с информацией–
учебной, научной, нормативно справочной литературой и другими источниками.
В результате освоения дисциплин студент должен:
Знать:
различные способы выражения концентрации растворов;
современные представления о строении атома, видах химической связи, строении и свойствах комплексных соединений, окислительно – восстановительных реакциях;
основные законы термохимии, термодинамики, кинетики;
классификацию растворов, способы выражения их концентрации;
свойства буферных растворов и механизм их действия;
свойства наиболее важных S, p, d – элементов и их соединений, применение их в медицинской практике;
правила работы в химической лаборатории.
Уметь:
-готовить растворы заданной концентрации;
-титровать растворы;
-работать с химической посудой;
-пользоваться технохимическими и аналитическими весами;
-пользоваться горелкой;
-проводить простейшие количественные и качественные исследования;
-пользоваться методами статистической обработки данных эксперимента;
-производить расчёты: массы вещества по данным титриметрического анализа, стандартной энтальпии реакции, стандартной энергии Гиббса реакции, константы химического равновесия, равновесных и исходных концентраций, рН и рОН сильных и слабых электролитов, рН буферных растворов;
-составлять уравнения окислительно-восстановительных реакций(ОВР);
-прогнозировать направление ОВР;
- прогнозировать свойства неорганических соединений с учетом положения составляющих их элементов в периодической системе Д.И. Менделеева.
Владеть:
- техникой постановки простейшего эксперимента
Требования к уровню освоения содержания дисциплины
Коды формируемых компетенций
|
Компетенции
|
ОК-№
|
Общекультурные компетенции
|
1
|
Способность и готовность анализировать социально-значимые проблемы и процессы, использовать на практике методы гуманитарных, естественнонаучных, медико-биологических и клинических наук в различных видах профессиональной и социальной деятельности
|
4
|
Способность и готовность анализировать экономические проблемы и общественные процессы
|
5
|
Способность и готовность к логическому и аргументированному анализу, к публичной речи, ведению дискуссии и полемики
|
8
|
Способность и готовность осуществлять свою деятельность с учетом принятых в обществе моральных и правовых норм, соблюдать законы и нормативные правовые акты по работе с конфиденциальной информацией
|
ПК -№
|
Профессиональные компетенции
|
2
|
Способность и готовность выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, использовать для их решения соответствующий физико-химический и математический аппарат
|
3
|
Способность и готовность к формированию системного подхода к анализу медицинской информации, опираясь на всеобъемлющие принципы доказательной медицины, основанной на поиске решений с использованием теоретических знаний и практических умений в целях совершенствования профессиональной деятельности
|
5
|
Способность и готовность проводить и интерпретировать результаты современных лабораторно-инструментальных исследований
|
9
|
Способность и готовность к работе с медико-технической аппаратурой, используемой в работе с пациентами
|
11
|
Способность и готовность использовать методы оценки природных и медико-социальных факторов среды в развитии болезней у взрослого населения и подростков, проводить их коррекцию и осуществлять профилактические мероприятия по предупреждению заболеваний.
|
Объем дисциплины и виды учебной работы.
Общая трудоёмкость дисциплины составляет 5 зачётных единиц
Вид учебной работы
|
Всего часов
|
Семестр
|
Аудиторные занятия (всего)
|
96
|
1
|
В том числе
|
|
|
Лекции (л)
|
32
|
1
|
Практические занятия (ПЗ)
|
|
1
|
Лабораторные работы (ЛР)
|
64
|
1
|
Самостоятельная работа (всего)
|
48
|
1
|
В том числе
|
|
|
Реферат
|
24
|
1
|
Другие виды самостоятельной работы
|
24
|
1
|
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
|
36
|
Экзамен
|
Общая трудоемкость (час.)
часы
|
180
|
|
|
|
5. Содержание дисциплины
5.1 Содержание разделов дисциплины
№ п/п
|
Название раздела дисциплины базовой части ФГОС
|
Содержание раздела
|
1
|
Введение
|
Предмет, задачи и методы общей и неорганической химии, ее место в системе естественных наук, значение для развития медицины и биологии. Основные законы, положения и понятия общей и неорганической химии. Основные способы выражения концентраций растворов. Эквивалент, фактор эквивалентности, молярная масса эквивалента. Способы выражения концентрации растворов. Техника безопасности и правила работы в лабораториях химического профиля.
|
2
|
Энергетика, направление и глубина протекания химических реакций.
|
Основные понятия химической термодинамики. Поглощение и выделение различных видов энергии при химических превращениях. Теплота и работа.
Внутренняя энергия и энтальпия индивидуальных веществ и многокомпонентных систем. Стандартные состояния веществ и стандартные значения внутренней энергии и энтальпии. Теплоты химических реакций при постоянной температуре, давлении и объеме. Термохимические уравнения. Стандартные энтальпии образования и сгорания веществ.
Закон Гесса. Расчеты изменения стандартных энтальпий химических реакций и физико – химических превращений на основе закона Гесса.
Понятие об энтропии как мере неупорядоченности системы (уравнение Больцмана). Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца как критерий самопроизвольного протекания процесса и термодинамической устойчивости химических соединений. Стандартные энергии Гиббса образования веществ. Обратимые и необратимые химические реакции, состояние химического равновесия.
Закон действующих масс (ЗДМ). Константа химического равновесия и ее связь со стандартным изменением энергии Гиббса и энергии Гельмгольца процесса. Зависимость энергии Гиббса процесса и константы равновесия от температуры. Принцип Ле Шателье – Брауна.
|
3
|
Учение о растворах.
|
Основные определения: раствор, растворитель, растворенное вещество. Растворимость. Растворы газообразных, жидких и твердых веществ. Вода как один из наиболее распространенных растворителей. Роль водных растворов в жизнедеятельности организмов.
Процесс растворения как физико -химическое явление (Д.И. Менделеев, Н.С. Курнаков). Термодинамика процесса растворения.
Растворы газов в жидкостях. Законы Генри, Генри – Дальтона, И.М. Сеченова. Декомпрессивные состояния.
Растворы твердых веществ в жидкостях. Понятие коллигативных свойствах растворов. Закон Вант – Гоффа об осмотическом давлении. Роль осмоса в биосистемах. Плазмолиз, гемолиз, тургор. Гипо-, изо- и гипертонические растворы.
Теория растворов сильных электролитов. Ионная сила растворов, коэффициент активности и активность ионов.
Равновесие между раствором и осадком малорастворимого сильного электролита. Произведение растворимости. Условия растворения и образования осадков.
Ионизация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель. рН растворов сильных кислот и оснований.
Растворы слабых электролитов. Применение ЗДМ к ионизации слабых электролитов. Константа ионизации (диссоциации).
Теории кислот и оснований (Аррениуса, Льюиса, Бренстеда – Лоури). константы кислотности и основности. Процессы ионизации, гидролиза, нейтрализации с точки зрения различных теорий кислот и оснований. рН растворов слабых кислот, оснований, гидролизующих солей.
Буферные растворы. Их классификация. рН буферных систем. Уравнение Гендерсона – Гассельбаха для кислотного и основного буферов. Механизм действия буферных систем. Буферная емкость. Буферные системы в организме человека (гемоглобиновая, оксигемоглобиновая протеиновая, фосфатная, гидрокарбонатная). рН крови, ацидоз, алкалоз, кислотно – щелочной резерв крови. Буферные системы в химической практике и в живых организмах, их биологическое значение.
|
4
|
Окислительно – восстановительные реакции.
|
Электронная теория окислительно – восстановительных (ОВ) реакций.
Окислительно – восстановительные свойства элементов и их соединений в зависимости от положения элемента в Периодической системе элементов и степени окисления элементов в соединениях.
Сопряженные пары окислитель - восстановитель. Окислительно - восстановительная двойственность.
Стандартное изменение энергии Гиббса и Гельмгольца окислительно - восстановительные потенциалы (электродные потенциалы). Определение направления протекания ОВ реакций по разности ОВ потенциалов.
Влияние среды и внешних условий на направление окислительно - восстановительных реакций и характер образующих продуктов.
|
5
|
Строение вещества. Современные представления о строении атома и периодический закон Д.И. Менделеева. Природа химической связи и строение химических соединений.
|
Электронные оболочки атомов и периодический закон Д.И. Менделеева. Природа химической связи и строение химических соединений.
Основные этапы развития представлений о существовании и строении атомов.
Квантово – механическая модель строения атомов. Электронные формулы и электронно – структурные схемы атомов.
Периодический закон (ПЗ) Д.И. Менделеева и его трактовка на основе квантово – механической теории строения атомов.
Структура Периодической системы элементов (ПСЭ): периоды, группы, семейства, s-, p-, d-, f- квалификации элементов (блоки). Периодический характер изменения свойства атомов элементов: радиус, энергия ионизации, энергия сродства к электрону, относительная электроотрицательность (ОЭО).
Типы химических связей и физико - химические свойства соединений с ковалентной, ионной и металлической связью. Экспериментальные характеристики связей: энергия связи, длина, направленность.
Описание молекулы методом валентных связей (МВС). Механизм образования ковалентной связи. Насыщаемость ковалентной связи. Направленность ковалентной 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. Устойчивость гибридизированных состояний различных атомов. Пространственное расположение атомов в молекулах.
Описание молекул методом молекулярных орбиталей (ММО). Связывающие, разрыхляющие и несвязывающие МО, их энергия и форма. Энергические диаграммы МО. Заполнение МО электронами в молекулах, образованных атомами и ионами элементов 1-го и 2-го периодов ПСЭ. Кратность связи в ММО.
Межмолекулярные взаимодействия и их природа. Энергия межмолекулярного взаимодействия. Ориентационное, индукционное и дисперсионное взаимодействие. Водородная связь и ее разновидности. Биологическая роль водородной связи. Молекулярные комплексы и их роль в метаболических процессах.
|
6
|
Комплексные соединения.
Химия элементов.
|
Современное содержание понятия «комплексные соединения» (КС). Структура КС: центральный атом, лиганды, комплексный ион, внутренняя и внешняя сфера, координационное число центрального атома, дентатность лиганндов.
Способность атомов различных элементов к комплексообразованию. Природа химической связи в КС. Образование и диссоциация КС в растворах, константы образования и нестойкости комплексов.
Классификация и номенклатура КС. Комплексные кислоты, основания, соли. Карбонилы металлов. Хелатные комплексные соединения. Хелатотерапия.
|
7
|
S элементы.
|
Особенности положения в ПСЭ, реакции с кислородом, галогенами, металлами, азотом, углеродом, серой, оксидами.
Вода как важнейшее соединение водорода, ее физические и химические свойства. Аквакомплексы и кристаллогидраты. Особенности поведения водорода в соединениях с сильно и слабополярными связями. Ион водорода, ион
оксония, ион аммония.
Общая характеристика s элементов I и II групп. Изменение свойств элементов II А группы в сравнении с I А группы. характеристики катионов. Ионы s - металлов в водородных растворах; энергия гидратации ионов.
Взаимодействие металлов с кислородом, образование оксидов, пероксидов, гипероксидов (супероксидов, надпероксидов). Взаимодействие с водой этих соединений. Гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов; амфотерность гидроксида бериллия. Гидриды щелочных и щелочно –земельных металлов и их восстановительные свойства.
Взаимодействие щелочных и щелочно – земельных металлов с водой и кислотами. Соли щелочных и щелочно- земельных металлов: сульфаты, галогениды, карбонаты, фосфаты.
Ионы щелочных и щелочно- земельных металлов как комплексо- образователи. Ионоформы и их роль в мембранном переносе калия и натрия. Ионы магния и кальция как комплексообразователи.
Биологическая роль s- элементов- металлов в минеральном балансе организма. Макро- и микро- s- элементы. Соединения кальция в костной ткани, сходство ионов кальция и стронция, изоморфное замещения (проблема стронция -90).
Токсичность соединений беррилия. Химические основы применения соединений лития, натрия, калия, магния, кальция, бария в медицине и в фармации.
|
8
|
d –элементы.
|
Общая характеристика d –элементов, особенности d –элементов: переменные степени окисления, образование комплексов.
d –элементы III группы. Общая характеристика, сходство и отличие от s- элементов II группы.
d –элементы IV и V, групп. Общая характеристика.
d –элементы VI группы.
Общая характеристика группы.
Хром. Общая характеристика. Простое вещество и его химическая активность, способность к комплексообразованию.
Хром (II), кислотно – основная (КО) и окислительно – восстановительные (ОВ) характеристики соединений.
Хром (III), кислотно –основная (КО) и окислительно – восстановительные (ОВ) характеристики соединений, способность к комплексообразованию.
Соединения хрома (VI) – оксид и хромовые кислоты, хроматы и дихроматы, КО и ОВ характеристика. Окислительные свойчства хроматов и дихроматов в зависимости от рН среды.
Молибден и вольфрам, общая характеристика, способность к образованию изополи- и гетерополикислот; сравнительная окислительно – восстановительная характеристика соединений молибдена и вольфрама по отношению к соединениям хрома.
Биологическое значение d –элементы VI группы.
d –элементы VII группы.
Общая характеристика группы.
Марганец. Общая характеристика. химическая активность простого вещества. Способность к комплексообразованию (карбонилы марганца).
Марганец (II) и марганец (IV): КО и ОВ характеристика соединений, способность к комплексообразованию.
Марганец (IV) оксид, кислотно - основные и окислительно - восстановительные свойства, влияние рН на ОВ свойства.
Соединения марганца (VI): манганаты, их образование, термическая устойчивость, диспропорционирование в растворе и условия стабилизации.
Соединения марганца (VII) – оксид, марганцовая кислота, перманганаты, КО и ОВ свойства, продукты восстановления перманганатов при различных значениях рН.
d –элементы VIII группы.
Общая характеристика элементов семейства железа.
Железо. Химическая активность простого вещества, способность к комплекообразованию.
Соединения железа (II) и железа ( III) – КО и ОВ характеристика, способность к комплексообразованию. комплексные соединения железа (II) и железа (III) с цианид – и тиоцианат – ионами. Гемоглобин и железосодержащие ферменты, химическая сущность их действия.
Железо (VI). Ферраты, получение и окислительные свойства.
Химические основы применения железа и железосодержащих препаратов в медицине и фармации.
Кобальт и никель. Соединения кобальта (II) и кобальта (III), никеля (II); КО и ОВ характеристика, способность к комплексообразованию. Никель и кобальт как микроэлементы. Химические основы применения соединений кобальта и никеля в медицине и фармации.
d –элементы I группы.
Общая характеристика группы. Физические и химические свойства простых веществ.
Соединение меди (I) и меди (II), их КО и ОВ характеристика, способность к комплексообразованию. Комплексные соединения меди (II). Химические основы применения соединений меди в медицине и фармации.
Соединение серебра, их КО и ОВ характеристики (бактерицидные свойства иона серебра). Способность к комплексообразованию, комплексные соединения серебра с галогенидами, аммиаком, тиосульфатами.
Золото. Соединения золота (I) и золота (III), их КО и ОВ характеристика, способность к комплексообразованию.
d –элементы IIгруппы.
Общая характеристика группы.
Цинк. Общая характеристика, химическая активность простого вещества; ВО и КО характеристика соединений цинка. Комплексные соединения цинка.
Ртуть. Общая характеристика, отличительные от цинка и кадмия свойства. Окисление ртути серной и азотной кислотой. Соединения ртути (I) и ртути (II), их КО и ВО характеристика, способность ртути (I) и ртути (II) к комплексообразованию. Химизм токсического действия соединений кадмия и ртути.
|
9
|
р – элементы.
|
р – элементы III группы
Общая характеристика группы.
Бор. Общая характеристика. Простые вещества и их химическая активность. Бориды. Соединения с водородом (бораны), особенности стереохимии и природы связи. Гидридобораты. Галиды бор, гидролиз и комплексообразование. Борный ангидрид и борная кислота. Тетраборат натрия. Биологическая роль бора. Антисептические свойства борной кислоты и ее солей.
Алюминий.
Общая характеристика. Простое вещество и его химическая активность. Разновидности оксида алюминия. применение в медицине. Амфотерность гидроксида. алюминаты. Ион алюминия как комплекообразователь. Физико – химические основы применения алюминия в медицине и фармации.
р – элементы IV группы
Общая характеристика группы.
Общая характеристика углерода. Аллотропические модификации углерода. Типы гибридизации атома углерода и строение углеродосодержащих молекул.
Углерод в отрицательных степенях окисления. Карбиды активных металлов и соответствующие им углеводороды.
Соединения углероад (II). Оксид углерода (II), его КО и ОВ характеристика, свойства как лиганда, химические основы его токсичности. Циано-водородная кислота, простые и комплексные цианиды. Химические основы токсичности цианидов.
Соединения углерода (IV). Оксид углерода (IV). Угольная кислота, карбонаты и гидрокарбонаты, гидролиз и термохимическое разложение.
Соединения углерода с галогенами и серой. Четыреххлористый углерод, фосген, фреоны, сероуглерод и тиокарбонаты. Ционаты и тиоционаты. Физические и химические свойства, применение.
Биологическая роль углерода.
Кремний. Общая характеристика. Основное отличие от углерода. Силициды. Соединения с водородом (силаны), окисление и гидролиз. Природные силикаты и алюмосиликаты.
Элементы подгруппы германия. Общая характеристика. Устойчивость водородных соединений. Соединения с галогенами типа ЭГ2 и ЭГ4 , поведение в водных растворах. Оксиды. Оксид (IV). Амфотерность гидроксидов. Химизм токсического действия соединений свинца.
р – элементы V группы
Общая характеристика группы. Азот, фосфор, мышьяк в организме, их биологическая роль.
Азот. Общая характеристика. Соединения с отрицательными степенями окисления. Нитриды. Аммиак, КО и ОВ характеристика, реакции замещения. Амиды. Аммиакаты. Ион аммония и его соли, кислотные свойства, термическое расположение. Гидразин и гидроксиламин. КО и ОВ характеристика. Азотистоводородная кислота и азиды.
Соединения азота в положительных степенях окисления. Оксиды. КО и ВО свойства. Азотистая кислота и нитриты. КО и ВО свойства. Азотная кислота и нитраты. КО и ВО характеристика. «Царская водка».
Фосфор. Общая характеристика. Аллотропические модификации фосфора, их химическая активность.
Фосфиды. Фосфин.
Соединения фосфор в положительных степенях окисления. Оксиды: стереохимия и природа связи, взаимодействие с водой и спиртами. Фосфорноватистая и фосфористая кислоты, строение молекул, КО и ВО свойства. Дифосфорная (пирофосфорная) кислота. Метафосфорные кислоты, сравнение с азотной кислотой. Производные фосфорной кислоты в живых организмах.
Элементы подгруппы мышьяка. Общая характеристика.
Соединения мышьяка, сурьма и висмута в положительных степенях окисления. Галиды и изменение их свойств в группе. Оксиды и гидроксиды Э (III) и Э (V); их КО и ВО характеристики. Арсениты и арсентаты, их КО и ОВ свойства. Сурьмяная кислота и ее соли. Висмутаты, неустойчивость соединений висмута (V).
р – элементы VI группы
Общая характеристика группы.
Кислород. Общая характеристика. Роль кислорода как одного из наиболее распространенных элементов и составной части большинства неорганических соединений.
Озон, стереохимия и природа связей. Химическая активность в сравнении с кислородом.
Водорода пероксид (Н2О2), его КО и ВО характеристика, применение в медицине. Биологическая роль кислорода. Химические основы применения кислорода и озона, а также соединений кислорода в медицине и фармации.
Сера. Общая характеристика.
Соединения серы в отрицательных степенях окисления.
Соединения серы (IV) – оксид, хлорид, хлористый тионил, сернистая кислота, сульфиты и гидросульфиты. Их КО и ВО свойства. Свойства тиосульфатов.
Соединения серы (VI) – оксид, серная кислота производные - сульфаты, КО и ВО свойства. Пиросерная кислота.
Биологическая роль серы. Химические основы применения серы и ее соединений в медицине.
Селен и теллур. Общая характеристика. КО и ВО свойства водородных соединений и их солей. Оксиды и кислоты, их КО и ОВ свойства. Биологическая роль селена.
р – элементы VII группы (галогены)
Общая характеристика группы.
Простые вещества, их химическая активность.
Соединения галогенов с водородом. Растворимость в воде; КО и ОВ свойства. Галогенид – ионы как лиганды в комплексных соединениях.
Галогены в положительных степенях окисления. соединения с кислородом и друг с другом. Взаимодействие галогенов с водой и водными растворами щелочей, кислородные кислоты хлора и их соли. Биологическая роль фтора, хлора, брома и йода.
р – элементы VIII группы (благородные газы)
Общая характеристика. Физические и химические свойства благородных газов. Соединения благородных газов. Применение благородных газов в медицине.
|
|
