Методические указания

к практическим занятиям по медицинской химии

для студентов первого курса медицинских факультетов

Тема 1. ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА. ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ.

1. Вступление к практикуму. Роль курса медицинской химии.

2. Развитие периодического закона. Закон Мозли. Современная трактовка периодического закона.

3. Структура периодической системы и её обоснование с позиций теории строения атома.

4. Периодичность изменения свойств атомов: атомных и ионных радиусов, потенциала ионизации, энергии ионизации, энергии сродства к электрону, электроотрицательности.

5. Классы оксидов, гидроксидов, кислот и солей. Их классификация.

6. Изменение окислительно-восстановительных, кислотно-основных свойств кислородных соединений, устойчивости водородных соединений.

7. Роль периодического системы Д.И. Менделеева в современной химии.

Решение обучающих задач.

Задача 1.

Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 20 и 50 и укажите к каким элементам они относятся.

Эталон решения:

Элементы с порядковыми номерами 20 и 50 в периодической системе – это кальций и олово. Порядковый номер элемента показывает заряд ядра и число электронов в атоме. Используя номер периода, в котором находится каждый из элементов, их электронные формулы можно изобразить:

Са KL 3s²3p⁶4s²; Кальций – s-элемент;

Sn KLM 4s²4p⁶5s²; Олово – р-элемент.

Задача 2.

Напишите электронные формулы атомов хлора и стронция, и их ионов Сl^– , Sr²⁺.

Эталон решения:

Электронные формулы атомов элементов имеют вид:

Сl KL 3s²3p⁵;

Sr KLM 4s²4p⁶5s².

Атом хлора, принимая электрон, превращается в однозарядный ион с восьмиэлектронной внешней оболочкой, а атом стронция, отдавая 2 электрона превращается в двузарядный катион. Электронные формулы ионов имеют вид:

Сl^– KL 3s²3p⁶;

Sn²⁺ KLM 4s²4p⁶5s⁰.

Задача 3.

Пользуясь правилом Клечковского и положением элементов в периодической системе, укажите, нейтральным атомам каких элементов, отвечают электронные формулы: KL 3s²3p⁶3d¹4s² и KLM 4s²4p². Приведите формулы их ионов Е³⁺ и Е²⁺.

Эталон решения:

Значения главного квантового числа внешнего электронного уровня указывают на то, что элементы находятся в 4-м периоде, причем один из них d-элемент, а другой – р-элемент, на это указывают незаполненные d-орбитали и соответственно р-орбитали. Число валентных электронов 3d¹4s² и 4s²4p² подтверждают, что эти элементы соответственно 3-ей и 4-ой групп периодической системы. Значит это элементы – скандий и германий. Для получения катиона Sc³⁺ из атома нужно удалить два s- и один d-электрон, для получения катиона германия необходимо удалить из нейтрального атома два р-электрона. Тогда электронные формулы ионов имеют вид:

Sc³⁺ KL 3s²3p⁶3d¹⁰4s⁰;

Ge²⁺ KLM 4s²4p⁰.

Задача 4.

Дайте сравнительную характеристику элементов хлора и марганца.

Эталон решения:

Хлор и марганец – элементы седьмой группы, атомы которых имеют одинаковые число валентных электронов, равное номеру группы. Высшая степень окисления элементов +7, поэтому формулы высших оксидов – Cl₂O₇ и Mn₂O₇. Они характеризуются кислотными свойствами, в качестве гидроксидов им соответствуют сильные кислоты HClO₄ и HMnO₄. Валентные электроны этих элементов находятся на разных энергетических уровнях: у атома хлора это s- и р-электроны внешнего уровня, для завершения которого не хватает одного электрона. Поэтому хлор – типичный неметалл, сильный окислитель.

У атома марганца валентные 2 s-электрона внешнего 5 d-электронов предпоследнего энергетических уровней, поэтому марганец – типичный металл, сильный восстановитель.

Соединения этих элементов в низших степенях окисления отличаются по свойствам. Низший оксид марганца MnO – основной оксид, которому соответствует слабое основание Mn(OH)₂, а низший оксид хлора Cl₂O – кислотный оксид, ангидрид слабой хлорноватистой кислоты HClO.