- •Вопросы к экзамену по дисциплине “Химия”
- •2.Параметры состояния термодинамической системы. Интенсивные и экстенсивные параметры. Примеры.
- •Функция состояния термодинамической системы: внутренняя энергия. Первый закон термодинамики (формулировка и математическое выражение).
- •Первый закон термодинамики (первое начало термодинамики):
- •Способы расчета стандартной энтальпии химической реакции
- •По стандартным энтальпиям (теплотам) образования веществ
- •По стандартным энтальпиям (теплотам) сгорания веществ
- •5. Функция состояния термодинамической системы: энтропия. Второй закон термодинамики (формулировка и математическое выражение).
- •Второй закон термодинамики
- •7. Понятие экзергонических и эндергонических процессов, протекающих в организме.
- •8. Скорость реакции: истинная и средняя скорость реакции (определение и математические выражения). Факторы, влияющие на скорость химической реакции.
- •9. Закон действующих масс (здм). Выражение скорости химической реакции через здм. Константа скорости химической реакции. Факторы, влияющие на скорость и константу скорости химической реакции.
- •10. Классификации реакций, применяющиеся в кинетике: реакции гомогенные и гетерогенные; реакции простые и сложные (параллельные, последовательные, сопряженные, цепные). Примеры.
- •11. Молекулярность элементарного акта реакции. Порядок простой реакции.
- •12. Зависимость скорости реакции от температуры: правило Вант-Гоффа (формулировка и математическое выражение).
- •14. Энергетический профиль экзо- и эндотермической реакций.
- •15. Катализ. Понятия о гомогенном и гетерогенном катализе. Катализаторы положительные и отрицательные.
- •16. Энергетический профиль каталитической реакции.
- •17. Понятие о ферментативном катализе. Особенности каталитической активности ферментов.
- •18. Обратимые и необратимые по направлению реакции.
- •19. Константа химического равновесия. Термодинамические условия равновесия в термодинамических системах.
- •20. Диффузия (определение и примеры).
- •21. Осмос (определение и примеры). Эндо- и экзосмос (определение и примеры).
- •23. Роль осмоса в биосистемах (тургор, плазмолиз, гемолиз, изотонические растворы, гипертонические растворы).
- •24. Давление пара разбавленных растворов неэлектролитов. Первый закон Рауля.
- •25. Температура кипения и замерзания растворов. Второй закон Рауля.
- •26. Способы выражения концентрации растворов: массовая доля вещества в растворе, молярная концентрация, нормальная концентрация, титр.
- •27. Способы приготовления растворов (метод навески, метод разбавления, приготовление из фиксанала, метод смешивания).
- •28. Теория кислот и оснований Бренстеда (протолитическая теория). Равновесия в сопряженной кислотно-основной паре.
- •29. Теории кислот и оснований: теория электролитической диссоциации Аррениуса: понятия “электролитическая диссоциация”, “электролит”. “ион”, “катион”, “анион”.
- •Факторы, влияющие на степень диссоциации
- •Влияние температуры.
- •Влияние одноименных ионов.
- •Влияние природы растворителя.
- •31. Ступенчатый характер диссоциации слабых электролитов. Закон разбавления Оствальда (формулировка и математическое выражение).
- •32. Константа диссоциации слабых кислот и оснований (константа кислотности Ка, константа основности Кb) как константа равновесия процесса диссоциации. Показатель константы диссоциации (рКа и рКb).
- •33. Ионное произведение воды. Водородный показатель. РН и рОн растворов. Расчёт рН в растворах сильных и слабых электролитов.
- •35. Классификация буферных растворов. Примеры.
- •36. Уравнение для расчета рН буферных систем кислотного и основного типа (Гендерсона – Гассельбаха). Факторы, влияющие на значение рН буферных систем.
- •37. Интервал буферного действия (определение и формула для расчета).
- •38. Буферная емкость (определение; формула для расчета; факторы, влияющие на значение буферной емкости).
- •40. Состав и механизм действия аммиачного буфера.
- •41. Состав и механизм действия бикарбонатного буфера.
- •Механизм действия гидрокарбонатной буферной системы
- •42. Состав и механизм действия гемоглобинового буфера.
- •43. Состав и механизм действия фосфатного буфера.
- •44. Состав и механизм действия белкового буфера.
- •45. Кор (кислотно-основное равновесие организма). Основные показатели кор.
- •Возможные причины и типы нарушения кор организма
- •46. Гидролиз солей. Биологическое значение.
- •47. Теория строения комплексных соединений (теория Вернера): внутренняя и внешняя сфера, комплексообразователь, лиганды, координационное число, дентантность.
- •49.Классификация комплексных соединений по заряду внутренней сферы и характеру лиганда.
- •50. Номенклатура комплексных соединений.
- •51. Диссоциация комплексных соединений в растворе, константы нестойкости и стойкости комплексных соединений.
- •52. Биологическая роль комплексных соединений в организме.
- •53. Металло-лигандный гомеостаз и причины его нарушения.
- •54. Роль биогенных элементов в организме: классификации, топография химических элементов, содержащихся в организме человека. Биологическая роль макро- и микроэлементов.
- •55. Какие явления относятся к поверхностным?
- •56. Поверхностное натяжение жидкостей (определение и формула для расчета). Механизм возникновения поверхностного натяжения. Факторы, влияющие на величину поверхностного натяжения.
- •Факторы, влияющие на поверхностное натяжение
- •57. Дайте определение понятию “адсорбция”. Основные термины (адсорбент, адсорбтив, адсорбат, десорбция).
- •58. Деление адсорбции в зависимости от природы действующих сил на химическую и физическую. Примеры.
- •59. Адсорбция на границе жидкость – газ: уравнение адсорбции Гиббса, его анализ. Изотерма адсорбции, предельная адсорбция г.
- •61. Ориентация молекул пав в поверхностном слое (принцип независимости поверхностного действия Ленгмюра). Правило Дюкло-Траубе.
- •62. Адсорбция на границе двух несмешивающихся жидкостей (адсорбция «жидкость – жидкость»).
- •63. Теория мономолекулярной адсорбции Ленгмюра. Уравнение Ленгмюра, его анализ.
- •64. Адсорбция на границе твёрдое тело – газ: удельная адсорбция; факторы, влияющие на адсорбцию газов на поверхности твердых адсорбентов.
- •65. Молекулярная адсорбция (адсорбция твердое тело – раствор неэлектролита или слабого электролита), её особенности. Факторы, влияющие на молекулярную адсорбцию.
- •66.Ионная адсорбция (адсорбция твердое тело – раствор сильного электролита), её особенности. Виды ионной адсорбции (эквивалентная, избирательная, ионнообменная).
- •68. Классификация дисперсных систем по размерам частиц диспергированного вещества: взвеси, коллоидные системы, истинные растворы.
- •69. Условия получения коллоидных растворов.
- •70. Методы получения коллоидных систем: диспергационные и конденсационные методы.
- •71. Пептизация как физико-химическое дробление осадков до частиц коллоидного размера. Адсорбционная пептизация. Диссолюционная пептизация. Биологическое значение пептизации.
- •72. Методы очистки коллоидных систем: фильтрация, ультрафильтрация. Диализ, электродиализ, компенсационный диализ (принцип работы аппарата «искусственная почка»).
- •Двойной электрический слой
- •Электрокинетический потенциал
- •74. Электрокинетические явления: электрофорез и электроосмос.
- •75. Оптические свойства коллоидных систем (опалесценция, эффект Фарадея – Тиндаля, окраска).
- •77. Агрегативная устойчивость коллоидных систем.
- •78. Явление коагуляции коллоидных систем. Скрытая и явная коагуляции. Факторы, вызывающие коагуляцию.
- •79. Коагуляция электролитами: правило Шульце – Гарди, порог коагуляции. Коагуляция смесями электролитов (аддитивное действие, антогонизм, синергизм).
- •80. Коллоидная защита, ее механизм. Биологическое значение.
- •81. Высокомолекулярные соединения (вмс). Классификация вмс: по природе происхождения (природные, синтетические, искусственные); по строению (линейные, разветвленные, сетчатые).
- •82. Растворы высокомолекулярных соединений (вмс) как истинные растворы, их особенности. Оптические и молекулярно–кинетические свойства растворов вмс.
- •83. Растворение вмс. Явление набухания вмс. Степень набухания как количественная характеристика процесса набухания. Факторы, влияющие на степень набухания.
- •84. Вязкость растворов вмс, её особенность. Причины высокой вязкости вмс. Характеристическая вязкость (уравнение Марка – Куна – Хаувинка). Факторы, влияющие на вязкость.
- •85. Белки как представители полиэлектролитов. Изоэлектрическое состояние белка, изоэлектрическая точка белка (иэт). Заряд белковой молекулы в кислой и щелочной средах.
- •86. Нарушение устойчивости растворов вмс: застудневание (факторы, влияющие на студнеобразование). Свойства студней. Синерезис, понятие об интермицелярной жидкости.
- •Свойства студней
- •87. Нарушение устойчивости растворов вмс: высаливание.
- •88. Нарушение устойчивости растворов вмс: коацервация.
52. Биологическая роль комплексных соединений в организме.
В виде аĸваĸомплеĸсов находятся в крови, лимфе и тканевых жидкостях ионы щелочных и щелочноземельных металлов, выполняющих в организме важные и многообразные физиологические функции. Ионы d – элементов в результате высокой ĸомплеĸсообразующей способности находятся в организме исключительно в виде ĸомплеĸсов с белками и входят в состав гормонов, ферментов, витаминов и других жизненно важных соединений. Некоторые ĸомплеĸсные соединения обладают биологической активностью и применяются в качестве лекарственных препаратов - например витамин В12, участвующий в процессах кроветворения, является ĸомплеĸсом ĸобальта.
Токсические свойства некоторых веществ обусловлены их высокой ĸомплеĸсообразующей способностью. Например, токсическое действие на организм цианидов и оксида углерода объясняется их способностью образовывать прочные ĸомплеĸсы с катионами железа. Цианиды блокируют атомы железа, входящие в состав дыхательного фермента цитохромоĸсидазы, в результате прекращается клеточное дыхание. Оĸсид углерода (СО) связывает железо гемоглобина, вследствие этого гемоглобин утрачивает способность осуществлять транспорт ĸислорода.
В медицинсĸой праĸтиĸе при лечении многих заболеваний в качестве лекарственных препаратов используются соединения меди, серебра, цинĸа, ĸобальта, хрома, золота, платины, ртути и др.
53. Металло-лигандный гомеостаз и причины его нарушения.
При нормальных условиях функционирования организма концентрация биотиков, в том числе, металлов и лигандов, поддерживается на определенном уровне, оптимальном для выполнения специфических биологических функций. Это объясняют механизмом авторегуляции живых организмов, обеспечивающим поддержание стационарных условий, который называют гомеостазом.
Причем в живых системах непрерывно происходит образование и разрушение биокомплексов, которые состоят из катионов различных биометаллов и биолигандов — аминокислот, пептидов, порфиринов, нуклеотидов и т.д.
Постоянный обмен веществ с окружающей средой дает возможность организму поддерживать на определенном уровне концентрации веществ, которые участвуют в равновесных процессах комплексообразования, обеспечивая состояние так называемого металло-лигандного гомеостаза.
Роль металло-лигандного гомеостаза
Для каждого биометалла характерна своя совокупность равновесных процессов металл-биолиганд, которая определяется устойчивостью образованных комплексов и концентрацией во внутренней среде как ионов этого металла, так и биолигандов.
Подробно изученной является металло-лигандное равновесие катионов железа, которые находятся в связанном состоянии (в составе таких биокомплексов, как миоглобин, гемоглобин, цитохромы, ферритин, трансферрин, ферредоксин), а также металлоферментов, в частности каталазы и пероксидазы.
Каждое из этих биологически активных веществ выполняет в организме специфическую функцию, но в целом их объединяет наличие в молекулах ионов Fe(II) и Fe(III). Следовательно, условием нормального функционирования многих биокомплексов железа является определенная концентрация этих ионов в крови.
Нарушение суммарного равновесия приводит к патологическим явлениям — железоизбыточных или железодефицитных состояний, то есть сидерозу, в первом случае, или анемии — во втором. Описано много патологий, связанных с нехваткой или избытком того или иного биоэлемента в организме. Например, дефицит ионов Cu(I), Cu(II) вызывает синдром Марфана, синдром Менкеса, болезнь Вильсона-Коновалова, цирроз печени, энфизему легких, анемию.
Избыточное поступление этих ионов в организм приводит к заболеванию различных органов (суставов, почек, легких, печени), которые называют гиперкупремия, или гиперкупреоз (медная лихорадка). Повышенное содержание калия в крови (гиперкалиемия) наносит вред сердечно-сосудистой системе, а его дефицит (гипокалиемия) приводит к изменению проводимости миокарда, повреждению мышц. Избыток ионов Кальция (гиперкальциемия) способствует возникновению катаракты и атеросклероза, а недостаток (гипокальциемия) может вызвать приступы общих или местных судорог (тетания).
Причины нарушения металло-лигандного гомеостаза
Нарушение металло-лигандного гомеостаза возможно из разных причин.
дефицит или избыток биоэлементов;
поступление катионов токсических металлов;
поступление или образование посторонних лигандов;
поступление ксенобиотиков.
Катионы токсичных металлов (Pb, Hg, Cd, Be, Sr, TI) и и некоторых неметаллов (As, Sb), токсичные лиганды (CO, CN -, S2-), ксенобиотики (пестициды, канцерогены) поступают в окружающую среду вследствие антропогенной деятельности человека — выбросы металлургической, электрохимической, горной промышленности,отходы электростанций, котельных установок, автотранспорта и пр.
В следствии попадания токсичных металлов или лигандов в организм человека с воздухом, водой или продуктами питания к естественным природным равновесиям приобщаются новые, неестественные для организма, равновесия. Это приводит к образованию чуждых для организма комплексов, не способных к выполнению определенных биологических функций.
Следовательно, избыток или недостаток в организме необходимых металлов, попадание в организм тяжелых металлов и их соединений, ядовитых лигандов, ксенобиотиков, вирусов нарушают состояние металло-лигандного гомеостаза, что приводит к возникновению патологических процессов в организме человека и животных.