книги2 / монография 4

ОГЛАВЛЕНИЕ

12.2.Водород (Hydrogenium) ………………………………………………….…….. 274

12.3.Биологическая роль водорода и применение в медицине ……………………. 281

12.4.Вода (Aqua) ……………………………………………………………………... 282

13.1.Общая характеристика s-элементов IA-группы. Щелочные металлы ………. 289

13.2.Химия щелочных металлов ……………………………………………………. 292

13.3.Биологическая роль s-элементов IA-группы и применение их в медицине ... 295

14.2.Химия элементов IIA-группы и их соединений ………………………………. 305

14.3.Биологическая роль s-элементов IIA-группы и применение их в медицине .. 311

16.2.Химия элементов и соединений подгруппы хрома ……………………........... 323

16.3.Биологическая роль и применение в медицине и фармации элементов и соединений подгруппы хрома ……………………………………………….... 329

17.1.Общая характеристика элементов подгруппы марганца …………………...... 333

17.2.Химия марганца и его соединений ……………………………………………. 335

18.3.Биологическая роль элементов семейства железа и применение их соединений в медицине ……………………………………………………….. 351

18.4.Семейство платины ……………………………………………………………. 354

18.5.Биологическая роль элементов семейства платины и применение их в

19.2. Химия элементов подгруппы меди и их соединений ……………………..… 361

19.3.Биологическая роль элементов подгруппы меди и применение их в медицине ..……………………………………………………………………..... 366

22.1.Общая характеристика элементов IVA-группы ………………………………. 401

22.2.Химия элементов IVA-группы и их соединений ……………………………... 403 22.3.Биологическая роль р-элементов IVА-группы. Применение их

23.1.Общая характеристика р-элементов VA-группы ……………………………... 422

23.2.Азот и его соединения ………………………………………………………….. 426

23.3. Фосфор и его соединения ……………………………………………………… 440

23.4.Элементы подгруппы мышьяка ……………………………………………….. 450

23.5.Биологическая роль р-элементов VA-группы. Применение их

24.4.Селен и теллур …………………………………………………………………. 493

24.5.Биологическая роль р-элементов VIA-группы. Применение их

25.1.Общая характеристика р-элементов VIIA-группы .....………………………... 500

25.2.Химия галогенов и их соединений ……………………………………………. 503

25.3.Биологическая роль галогенов и применение их соединений в медицине и фармации………..…………………………………………………. 516

Предисловие

Общая и неорганическая химия в большинстве вузов является первой химической дисциплиной для студентов 1-го курса, которая закладывает базовый фундамент для изучения последующих химических и других учебных дисциплин. Она является обязательной для биологических специальностей, особенно для медико-фармацевтического профиля.

Многолетний опыт преподавания химии студентам первого курса медико-фармацевтического профиля убеждает авторов этой книги, что назрело и пришло время преподавать и изучать «Общую и неорганическую химию» в рамках специальности «Фармация» как химическую дисциплину

– «Общая и бионеорганическая химия» в медицинских вузах с вытекающими из этого последствиями в развитии этой дисциплины, в соответствии с профильной медико-фармацевтической направленностью.

Современные требования высшей школы ставят задачи по углублению профессиональной направленности фундаментальных учебных дисциплин в системе медицинского образования, в том числе «неорганической химии». Этим требованиям и задачам более полно отвечает «Общая и бионеорганическая химия».

«Бионеорганическая химия» в 2009 г. официально включена в номенклатуру научных специальностей в РФ по подготовке кадров и развития этой дисциплины, которую называют самой «горячей» в современной науке.

В последние годы ежегодно в мире проводятся международные встречи специалистов, работающих в этой области. Проводятся научные конференции (2007 г. в Вене, 2009 в Японии городе Нагое, где было представлено 715 докладов). Здесь были представлены работы в данной области, получившие Нобелевские премии.

Появились учебные пособия по «Бионеорганической химии», они имеют описательный характер о биологической роли некоторых химических элементов без рассмотрения электронных конфигураций атомов элементов и валентного состояния в соединениях, а также их получения, физических и химических свойств простых веществ и соединений и химических реакций.

Уже преподаются в медицинских вузах «Биоорганическая химия» (Н.А. Тюкавкина, Ю.А. Бауков, с 1985 г.); «Медицинская и биологическая физика» (А.Н. Ремизов, 1987 г.).

Данная учебная химическая дисциплина по специальности «Фармация» изучается студентами первого курса и является базовым фундаментом изучения последующих химических дисциплин (аналитической химии, физической и коллоидной химии, органической химии, биохимии, токсикологической химии), а также профильных дисциплин (фармацевтической химии – изучает лекарственные средства,

7

содержащие биогенные элементы, технологии изготовления лекарственных средств индивидуального и сложного состава из веществ неорганической природы, фармакогнозии лекарственных растений, содержащих микро- и макроэлементы и др.).

Параллельно с указанными дисциплинами студенты изучают смежные медико-биологические дисциплины и сдают экзамены, где имеются приложения из области химии биогенных элементов (бионеорганической химии), биологии, гигиены, физиологии, фармакологии и др.

Содержание данной книги соответствует содержанию типовой учебной программы и требованиям времени – о профильной направленности учебной дисциплины, подготовки специалистов в области фармации.

Изложенное в учебнике содержание является результатом большого опыта авторов в преподавании этой учебной дисциплины студентам первого курса и интерпретации сведений при анализе классических учебников, руководств, монографий по общей и неорганической химии.

Каждая глава начинается установочными вопросами для изучения и освоения учебного материала (знать, уметь, владеть). И каждая глава заканчивается перечнем контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы и самоконтроля. Вопросы охватывают широкий перечень изучаемого материала, проверку теоретических знаний химии и применения их для составления химических реакций и процессов превращения веществ, оценку возможности протекания химических реакций в заданном направлении, проведение количественных расчетов, решение расчетных задач и др.

В главе 2 «Химическая кинетика» приводятся примеры решения задач, пока малознакомых первокурсникам.

Контрольные вопросы направлены на творческое осмысление изучаемого материала и развитие логического мышления на практических занятиях, при решении контрольных заданий, а также на расширение кругозора для последующего углубленного изучения бионеорганической химии.

Вышеизложенные обстоятельства явились главной и основной задачей подготовки данной книги «Общая и бионеорганическая химия». Это первый вариант такого плана и содержания для медицинских вузов по специальности «Фармация». Данная книга является более доступным, понятным источником знаний не только для отечественных, но и для иностранных студентов 1-го курса.

Авторы надеются, что данный учебник может быть полезным студентам других специальностей и профилей (биологических, ветеринарных, экологических и др.).

8

Введение

«Общая и бионеорганическая химия» (химия биогенных элементов) изучает химические вещества, химические реакции и процессы, лежащие в основе получения и превращения лекарственных средств и жизнедеятельности живых организмов и человека, непосредственно связанных с биологическими функциями и ролью биогенных химических элементов, их применением в медицине и фармации.

Представленная книга состоит из двух частей. Первая часть охватывает обязательные теоретические основы химии. Вторая часть включает химию биогенных элементов и их соединений.

Общетеоретическую базу книги составляют основные закономерности протекания химических реакций, возможности и направления их протекания, энергетика и химическая кинетика. Рассматривается учение о растворах, растворение веществ и факторы, от которых этот процесс зависит.

Наглядно и обстоятельно рассматриваются коллигативные свойства растворов: давление пара растворителя над жидкостью и над раствором, кипение и замерзание (кристаллизация) растворителя и растворов, диффузия, осмос и осмотическое давление растворов, а также роль этих процессов и значение в живой природе (человек, животные, растения) и в практике. Дается объяснение коллигативных свойств в растворах неэлектролитов и электролитов и причины их различия. Рассматриваются вопросы электролитической диссоциации разных классов химических соединений, их закономерности и различия для слабых и сильных электролитов. Рассматриваются теории кислот и оснований и применение их на практике для определения кислотности и щелочности растворов, среды (рН и рОН).

Наглядно дается объяснение окислительно-восстановительных реакций (ОВР), составление уравнений ОВР разными способами, возможность и направление протекания ОВР на основе окислительновосстановительных потенциалов. Дается заключение о значении ОВР для практики и роли их в жизнедеятельности организмов.

Обсуждаются учение и теории строения вещества, и показывается необходимость изучения этих вопросов на основе современных квантовомеханических представлений.

Даются объяснения зависимости физико-химических свойств и химической активности атомов и молекул от их строения. Рассматриваются различные типы химических связей в молекулах и механизм их образования. Наглядно изображается и объясняется явление гибридизации атомных орбиталей (АО), их участие в образовании химических связей в молекулах. Даются объяснения методов образования химических связей (метод валентных связей (ВС) и метод молекулярных

9

орбиталей (ММО)). Приводится заключение и применимость этих методов в объяснении химических связей в молекулах.

Комплексные соединения (КС), которые представлены в первой части книги, обстоятельно изложены в рамках нетрадиционного состава и строения этих соединений, показано их значение и роль в химии и особенно большая значимость в живой природе.

Весьма существенно и желательно акцентировать внимание при изучении теоретических основ химии и химии биогенных элементов на процессах и реакциях, которые могут протекать с лекарственными субстанциями при изготовлении лекарственных средств, хранении, при приеме внутрь организма человека. Сюда относятся процессы и реакции: растворение, нагревание, диссоциация, нейтрализация, гидролиз, образование и растворение осадков, окислительно-восстановительные реакции, разрушение комплексных соединений и образование новых комплексных соединений. В комплексном рассмотрении сказанного биологическая активность лекарственного средства может изменяться, усиливаться или уменьшаться (синергизм и антагонизм), или, в худшем случае, могут образовываться токсичные продукты.

Во второй части книги представлена химия биогенных элементов и их соединений. В вводной главе (11) показана распространенность химических элементов в природе – биосфере. Показана зависимость содержания химических элементов в земной коре и в организме человека. Проиллюстрировано (рис. 11.3) концентрирование некоторых химических элементов в органах, тканях и биожидкостях человека. Приведена графическая зависимость состояния здоровья человека от концентрации веществ (химических элементов) в пище, поступающей в организм. Отмечается тесная взаимосвязь жизнедеятельности человека с окружающей средой и связь эндемических заболеваний с особенностями биогеохимических провинций (содержанием химических элементов).

Впоследующих главах (12-25) рассматриваются, представляются и обсуждаются общие закономерности строения химических элементов, их физико-химические свойства, получение различных соединений. В каждой группе s-, p-, d-элементов рассматриваются вопросы биологической роли биогенных элементов и их применение в медицине и фармации.

Вглаве 25.4 приводятся интересные данные о том, что гипохлорит в последние годы привлекает обширные научные интересы исследователей. Совсем недавно установлено, что хлорноватистая кислота синтезируется в организме человека и является основным защитником от вирусов и бактерий.

Изучая каждую главу, студенты могут приобретать опыт, знания и практику в области общей химии и химии биогенных элементов.

10