Рабочая программа по общей химии для специальности: 040100-лечебное дело Смотрите также: ГОУ ВПО «КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» ФЕДЕРАЛЬНОГО АГЕНТСТВА ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ РФ “УТВЕРЖДАЮ” Кафедра - общей и органической химии Форма обучения - очная Лекции- 32 (16 ч 1 семестр, 16 ч 2 семестр) Лабораторные занятия- 70 ч (34 ч 1 семестр, 36 ч 2 семестр) Самостоятельная работа – 28 ч (15 ч 1 семестр, 13 ч. 2 семестр) Экзамен 2-й семестр Всего часов 130 ч (65 ч 1 семестр, 65 ч 2 семестр) 2006 г. Рабочая программа составлена с учетом требований Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 040100-лечебное дело в соответствии с учебным планом и на основании типовой программы по дисциплине, утвержденной 21 февраля 2002 г., г. Москва Разработчики программы: ______________ проф. Никитина Л.Е. ______________ проф. Тимербаев В.Н. Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры общей и органической химии _______________ 2006 г. Заведующий кафедрой _______________________ профессор Никитина Л.Е. (подпись) _________________________________________________ Ослопов В.Н. (дата, подпись) Рабочая программа рассмотрена и утверждена на заседании № 8 предметно-методической комиссии естественнонаучных и медико-биологических дисциплин 15 июня 2006 г Председатель ___________________________________________(Л.Е.Никитина) ^ 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ. ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ Цель преподавания дисциплины Цель преподавания: научить студентов пониманию физико-химической сущности и механизма химических и биологических процессов на молекулярном уровне, с которыми приходится встречаться в медицинской практике, более тесное увязывание преподавания химии с задачами профессиональной подготовки врачей широкого профиля. ^ 1.2. Задачи изучения дисциплины Познакомить студентов с основными методами получения химической информации в области общей и неорганической химии. Студенты приобретают знания по современной биоэнергетике, по связи между калорийностью пищи и выполняемой человеком работой. Раскрывается роль растворов в процессе усвоения пищи и выведение из организма продуктов жизнедеятельности. Законы Генри и Сеченова являются основой для клинического рассмотрения вопросов растворения кислорода, азота, углекислого газа и других газов в крови в процессе дыхания. Усваиваются законы, лежащие в основе явлений осмоса и диализа: перенос вещества через биологические мембраны, явления гемолиза и плазмолиза. Современная теория растворов электролитов служит научной основой для освоения электролитного баланса человеческого организма. Вводятся понятия рН, константа и степень гидролиза, буферная емкость, обсуждаются методы количественных расчетов, связанных с этими величинами. Раскрывается роль окислительно-восстановительных реакций в жизнедеятельности живых организмов. В разделе кинетики химических реакций обсуждаются специфические особенности кинетики биохимических реакций и биокатализа. При рассмотрении периодического закона Д.И.Менделеева излагается необходимость прогнозирования физиологических, токсикологических, фармакологических свойств различных соединений, исходя из строения образующих их атомов, характера химической связи между ними и положения соответствующих элементов в периодической системе. При рассмотрении комплексных соединений раскрываются свойства ряда биологически активных комплексов металлов, играющих большую роль в процессах жизнедеятельности (металлоферменты, металлопротеины). При рассмотрении биогенных элементов уделяется внимание студентов на их роль в радиодиагностике и радиотерапии, в приготовлении лекарственных составов, роли микроэлементов в жизнедеятельности организма. 1.3. Перечень знаний и умений, приобретаемых студентами по завершении дисциплины. 1.Уметь готовить растворы с известной концентрацией. 2. Уметь проводить расчеты калорийности продуктов по термохимическим уравнениям. 3. Уметь рассчитывать константы скоростей реакций при изучении кинетики 4. Уметь проводить расчеты рН и рОН при гидролизе солей и буферных растворов и систем организма 5. Уметь самостоятельно определять концентрацию кислот, оснований, катионов металлов и т.д. методами обьемного анализа (нейтрализации, оксидиметрии, комплексонометрии). Уметь проводить расчеты молекулярной массы веществ криометрическим методом и по осмотическому давлению Уметь объяснять явления катализа, стадий гетерогенного катализа с позиций участия ферментов в биохимических процессах организма. ^ 1. 4. Перечень дисциплин с указанием разделов (тем), усвоение которых необходимо студентам для успешного изучения общей химии: Курс химии средней общеобразовательной школ. Для успешного изучения курса общей химии необходимо знание всех разделов школьного курса химии. 2. Медицинская и биологическая физика. Для изучения общей химии студентам необходимо освоить следующие темы: Математическая обработка измерений, элементы математической статистики, генеральная совокупность и выборка. 3. Биология. Для изучения общей химии студентам необходимо освоить следующую тему: Организация потоков веществ, энергии и информации в клетке. ^ 2.СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ. 2.1. Лекционный курс (I семестр) № п/п Тема лекций и их содержание Количество час. 1. Химическое равновесие. Константа равновесия Термодинамика Химического равновесия. Уравнение изотермы реакции Принцип Ле-Шателье. Стандартное состояние живых организмов и их отличие от равновесного. Химическая кинетика, её предмет и основные понятия. Закон действующих масс. Зависимость скорости от температуры. Правило Вант-Гоффа. Энергия активации и уравнение Аррениуса. Молекулярность и порядок реакции. 2 2 Катализ и катализаторы. Гомогенный и гетерогенный катализ Ферментативный катализ. Зависимость скорости реакции от Концентрации фермента и субстрата. Уравнение Михаэлиса-Ментена. Роль катализатора в жизнедеятельности живых организмов и особенности кинетики ферментативных реакций. Стадии гетерогенного катализа 2 3. Растворы и их роль в жизнедеятельности организма Способы выражения концентрации растворов. Термодинамика и механизм Образования растворов. Растворимость и её зависимость от Различных факторов. Произведение растворимости. Гетерогенные равновесия в жизнедеятельности организмов. Условия образования и растворения осадков. Газовые законы Дальтона, Генри и Сеченова. Растворы неэлектролитов и их коллигативные свойства. Осмос и осмотическое давление. Роль в биологических процессах. Плазмолиз и гемолиз. Законы Раупя. Эбулиоскопия и криоскопия 2 4 Растворы электролитов, их роль в жизнедеятельности. Ионное произведение воды, водородный и гидроксильный показатели. Кислотность различных биологических жидкостей в Норме и патологии. Классификация электролитов. Активность и коэффициент активности. Ионная сила. Гипо-, гипер- и изотонические растворы. Закон разведения Оствальда. 2 5. Гидролиз солей и его роль в биологических системах. Буферные растворы механизм буферного действия. Буферная Сила и буферная ёмкость. Буферные системы организма и Кислотно-щелочное равновесие. 2 6. Методы получения химической информации. Качественный и Количественный анализ. Основы объёмного анализа. Прямое и Обратное титрование. Кривые титрования. Индикаторы в объёмном анализе, теория индикаторов Выбор индикаторов. Расчёты и ошибки в объёмном анализе. Метод нейтрализации. 2 7. Комплексные соединения Строение и классификация комплексных соединений, названия комплексов Координационная теория Вернера. Внутрикомплексные соединения ( хелаты ).Биологически активные комплексные соединения. Металлоферменты и их роль в жизнедеятельности организма. Комплексонометрия, ее особенности и применение в медицинской практике. 2 8 Закономерности распределения биогенных элементов no S-, р-, d-, f- блокам периодической системы. Ионные формы Na, К, Са, Мg - основа ионного гомеостаза организма. Роль химических форм Mn, Fe, Си, Со, Mg в жизнедеятельности организма. Биологическая роль и применение в медицине биогенных Р-элементов (P,O,S,N,H,галогены). 2 Тема лекций и их содержание Кол-во часов 1. Введение. Предмет и задачи физической химии как науки. Разделы дисциплины, история ее развития. Значение физической и коллоидной химии для медицины. Возникновение потенциалов на границе проводников l и II рода. Электродный, диффузионный, мембранный и окислительно- восстановительный потенциалы. Уравнения Нернста и Петерса 2 2. Электроды в гальванических цепях (водородный, хлорсеребряный, хингидронный электроды). Работа гальванических элементов, их классификация. Электрохимические методы анализа. Ионоселективные электроды (стеклянный электрод). Потенциометрический метод измерения рН растворов, потенциометрическое титрование. Использование электрохимических методов анализа в медицине 2 3. Адсорбция на поверхности твердого тела, силы ее обеспечивающие, разновидности адсорбции. Количественные закономерности адсорбции на твердой поверхности - уравнения и изотермы адсорбции Лэнгмюра, Фрейндлиха, изотерма БЭТ. Адсорбция ионов (избирательная и ионообменная). Адсорбция на поверхности жидкости. Изотерма поверхностного натяжения, поверхностная активность, уравнение Гиббса. Природа поверхностно-активных и поверхностно-неактивных веществ. Правило Дюкло-Траубе. Структура адсорбционного слоя на поверхности жидкости 2 4. Развитие представлений о коллоидном состоянии вещества. Классификация дисперсных и коллоидных систем. Методы получения коллоидных систем - условия их проведения, значение для медицины. Методы очищения коллоидных растворов - диализ, ультрафильтрация, их применение в биотехнологии, использование искусственной почки. 2 5 Молекулярно-кинетические явления в коллоидных системах: броуновское движение частиц, диффузия, осмотическое давление, вязкость, седиментационное равновесие. Оптические свойства коллоидных систем. Рассеяние света в коллоидных системах, его механизм, уравнение Рэлея. Оптические методы исследования коллоидных систем (ультрамикроскопия, нефелометрия). Использование нефелометрии и турбидиметрии в медико-биологических исследованиях. 2 6. Строение лиофобных коллоидных частиц. Струкгура двойного электрического слоя частиц. Электротермодинамический и электрокинетический потенциалы. Электрокинетические явления -электрофорез и электроосмос. Использование электрофореза в биотехнологии и в медицинской практике Агрегативная и кинетическая устойчивость коллоидных систем. Коагуляция частиц, ее молекулярно-кинетический механизм. Закономерности и механизм коагуляции частиц под действием электролитов. Значение коагуляции коллоидных частиц в медицине. 2 7. Микрогетерогенные (грубодисперсные) системы, их природа и разновидности. Получение, физико-химические свойства и значение в медицине аэрозолей, порошков, суспензий, эмульсий и пен. Высокомолекулярные соединения, их химическая природа и значение в жизнедеятельности opганизма. Классификация ВМС и способы образования. Структура макромолекул, фазовые и агрегатные состояние полимеров. 2 8. Растворы полимеров. Механизм растворения и набухания ВМС. Аномальная вязкость растворов ВМС. Уравнение Штаудингера. Осмотическое давление растворов ВМС, значение онкотического давления плазмы крови. Устойчивость растворов ВМС, ее факторы. Заряд и изоэлектрическое состояние полиамфолитов. Высаливание полимеров, использование в биотехнологии. Коацервация и ее биологическое значение. Коллоидная защита. 2 Количество час. 1. Вводное занятие. Правила техники безопасности при работе в химической лаборатории. Семинар: свойства растворов электролитов. Степень и константа диссоциации (ионизации) слабого электролита. Закон разведения Оствальда. Общие положения теории сильных электролитов. Активность и коэффициент активности. Ионная сила растворов. 3 2 Автопротолиз воды. Ионное произведение воды. Водородный и гидроксильный показатели, гидролиз солей. Решение задач . Лабораторная работа «гидролиз солей» 3 3. Буферные растворы и буферная емкость. Расчет рН в буферных растворах. Буферные системы организма. Решение задач. Тестированный контроль. Гетерогенные равновесия и процессы. Произведение растворимости. Условия образования и растворения осадков. Лабораторная работа. 3 4 Семинар: коллигативные свойства растворов неэлектролитов. Закон Рауля и следствия из него. Осмос и осмотическое давление. Закон Вант - Гоффа. Решение задач. Тестированный контроль по модулю: «Учение о растворах» 3 5. Лабораторная работа: Метод нейтрализации. 1) Приготовление, титрованного раствора соды.2) определение молярной концентрации эквивалента и титра раствора серной кислоты. 3 ) определение временной жесткости воды 3 6. Семинар: комплексные соединения. Лабораторная работа по комппексонометрии. : 1) определение общей жёсткости воды трилоном Б, 2) определение ионов кальция в воде, 3) составление сводной таблицы «Анализ водопроводной воды». 3. Окислительно-восстановительные реакции. Ионно-электронный метод подбора коэффициентов (метод полуреакций). Основные понятия оксидиметрии. 3 8 Лабораторная работа: Метод перманганатометрии. 1) Установление титра и молярной концентрации эквивалента раствора перманганата калия, 2) определение процентной концентрации раствора пероксида водорода. 3 9. Лабораторная работа: Йодометрия: 1) установление концентрации рабочего раствора тиосульфата натрия по стандартному раствору оксалата натрия, 2) определение концентрации раствора йода. Контрольная работа по модулю «Объемный анализ» 3 10 Химическая кинетика. Лабораторная работа: изучение влияния различных факторов на скорость химических реакций. 1) влияние концентрации, 2) влияние температуры 3) влияние катализатора 3 11. Химическое равновесие. Лабораторная работа: химическое равновесие и его смещение при изменении внешних условий. Тестированный контроль по модулю : «Общие закономерности протекания химических реакций». 4 Наименование тем и их содержание Количество час 1. Введение в курс практических занятий по физической и коллоидной химии. Порядок оформления лабораторной работы и сдачи отчета. Потенциалы на границе проводников I и II рода. Pабота гальванических цепей. Компенсационный метод измерения ЭДС. Лабораторная работа "Измерение редокс-потенциалов хингидронного электрода. Расчеты рН растворов. 3 ч 2 Электрохимические методы анализа: потенциометрический метод измерения рН и потенциометрическое титpoвание. Лабораторная работа "Измерение рН растворов рН-метром 3 ч Контрольное занятие по теме “Электрохимия" 3 ч Адсорбция на поверхности жидкости. Лабораторная работа "Сталагмометрическое определение величины адсорбции и размера молекул бутилового спирта". 3 ч 5 Коллоидные системы, их природа, разновидности, получение и очищение, молекулярно-кинетические и оптические свойства. Лабораторная работа "Получение коллоидных растворов различными методами и их очищение диализом". З ч 6 Строение лиофобных коллоидных частиц. Электрокинетические явления в коллоидных системах. Лабораторная работа "Определение знака заряда коллоидных частиц краски конго и гидроксида железа методом капиллярного поднятия З ч Агрегативно-кинетическая устойчивость коллоидных систем, Лабораторная работа "Определение порогов коагуляции различных электролитов и доказательство правила Шульце-Гарди". З ч Контрольное занятие по темам "Поверхностные явления. Лиофобные коллоидные системы". З ч 9 Микрогетерогенные системы. Свойства аэрозолей, порошков, суспензий, эмульсий и пен. Лабораторная работа ''Получение эмульсий, определение их типа, обращение фаз эмульсий. Получение и разрушение пен пеногасителями". З ч 10 Высокомолекулярные соединения, их химическая природа и значение. Свойства растворов ВМС. Лабораторная работа "Высаливание казеина различными электролитами и установление лиотропного ряда ионов. Определение изоэлектрической точки казеина н защитного числа желатины" З ч Контрольное занятие по темам "Микрогетерогенные системы", "Полуколлоиды". Высокомолекулярные соединения". З ч Зачетное занятие. Подведение итогов. Выставление рейтинговых оценок. Оформление зачета 3 ч Основные понятия объемного анализа Термохимические законы Гесса Предмет и задачи бионеорганической химии. Химические дисциплины в системе медицинского образования. Химическая термодинамика, как теоретическая база биоэнергетики. Термодинамические системы. Функции состояния. Биологические системы, их характеристика. Первое начало термодинамики. Термохимия, законы термохимии. Термохимические расчеты и их использование для энергетической характеристики биохимических процессов. Калорийность пищевых продуктов. Второе начало термодинамики. Энтропия. Энергия Гиббса. Энтальпийный и энтропийный факторы. Периодическая система и периодический закон Д И Менделеева. Квантово- механическая теория строения атомов. Характеристика энергетического состоянии электрона атоме системой квантовых чисел Основы теории гибридизации. Типы химических связей. Водородная связь и межмолекулярное Взаимодействие, их роль в биохимических процессах. Общая характеристика химических элементов и их соединений. Химия S-элементов. Химия р-элементов. Химия d-элементов Биогенные элементы. Учение В.И Вернадского о биосфере, макро- и микро- элементы в организме человека. Человек и биосфера. Связь эндемических заболеваний с особенностями биогеохимических провинций Способы выражения концентрации растворов: молярная концентрация С ( X ), моляльная концентрация - В (X) . молярная концентрация эквивалента - С (1/z X) . Объёмный анализ. Классификация методов объёмного анализа. Кривые титрования метода нейтрализации. Кислотно-основные индикаторы. Теория индикаторов. Расчеты в объемном анализе. Энтальпия образования и сгорания. Закон Гесса и его следствия. Термохимические процессы и расчёты Калорийность пищевых продуктов. Прогнозирование направления самопроизвольно протекающих процессов. Критерии возможности и направления химических и биохимических реакций 2 Удельная и эквивалентная электропроводность растворов, ее изменение с разведением раствора. Электрическая подвижность ионов. Закон Кольрауша. Кондуктометрическое определение физико-химических параметров растворов электролитов. Электропроводность тканей opганизма, ее механизм и использование в диагностике и физиотерапевтическом лечении. Измерение электропроводности растворов уксусной кислоты разной концентрации и расчеты ее степени и константы диссоциации Молекулярное давление, поверхностное натяжение и свободная энергия поверхности. Классификация поверхностных явлений. Принцип и механизм хроматографии. Классификация хроматографических методов по механизму разделения веществ, агрегатному состоянию фаз и техническому исполнению. Использование хроматографии в медико-биологических исследованиях. Адсорбционная терапия, гемосорбция. Самостоятельная лабораторная работа: Уста-новление физической природы адсорбции красителя бисмарк-браун на угле. Установление динамического характера адсорбции иода на крахмале. Хроматографическое разделение голубого декстрана и рибофлавина методом гель-фильтрации» Cтpyктypa молекул и свойства растворов коллоидных ПАВ. Явление солюбилиэации. Значение коллоидных ПАВ в организме и их применение в медицине. Сталогмометрическое определение критической концентрации мицеллообразоания олеата калия Способы и условия гелеобразования, влияние различных факторов. Свойства гелей и студней: тиксотропия, синерезис. Явления гелеообразования в организме и их значение. 4