Общая и бионеорганическая химия

Москва
Издательство «ФЛИНТА»
Издательство Уральского университета
2017

Министерство образования и науки российской Федерации

уральский Федеральный университет  

иМени первого президента россии б. н. ельцина

общая
и бионеорганическая
хиМия

рекомендовано методическим советом урФу

в качестве учебно-методического пособия  
для студентов, обучающихся по программе бакалавриата 
по направлениям подготовки 06.03.01 «биология»,
05.03.06 «Экология и природопользование»

2-е издание, стереотипное

© уральский федеральный 
     университет, 2016

с о с т а в и т е л и:
н. а. тарасова, и. н. атманских, н. а. кочетова

под общей редакцией
н. а. тарасовой

р е ц е н з е н т ы:
отдел химико-технологических исследований
института физики металлов уро ран
(руководитель отдела главный специалист л. н. кузьминых);
а. в. соколова, кандидат медицинских наук, 
врач отделения функциональной и ультразвуковой диагностики
гбуз со «свердловская областная больница № 2»

удк 54(07)
      о28

Общая и бионеорганическая химия [Электронный ресурс]: 
[учеб.-метод. пособие] / [н. а. тарасова, и. н. атманских, н. а. 
кочетова ; под общ. ред. н. а. тарасовой] ; М-во образования и
науки рос. Федерации, урал. федер. ун-т. — 2-е изд., стер. — М. : 
ФЛИНТА : Изд-во Урал. ун-та, 2017. — 63 с.

ISBN 978-5-9765-3250-2 (ФЛИНТА)
ISBN 978-5-7996-1663-2 (Изд-во Урал. ун-та)

в практической части учебно-методического пособия приведены описания 
лабораторных работ, рекомендации по оформлению отчетов к ним. в теоретической части дано краткое описание биологической роли химических элементов 
и применения их соединений в медицине. 
адресовано студентам бакалавриата, осваивающим дисциплину «общая 
и бионеорганическая химия», которая является частью образовательного модуля 
«Физико-химические основы жизни».

о28

удк 54(07)

ISBN 978-5-9765-3250-2 (ФЛИНТА)
ISBN 978-5-7996-1663-2 (Изд-во Урал. ун-та)

предисловие ................................................................................................... 4

общая и бионеорганическая хиМия. 

содержание дисциплины......................................................................... 6

теМа «строение атоМа и хиМическая связь». 

вопросы для самостоятельной подготовки ......................................... 11

лабораторный практикуМ .............................................................. 14

1. рекомендации к оформлению отчетов по лабораторным работам .. 14
2. лабораторные работы ........................................................................ 16

 
лабораторная работа 1. химическая кинетика и равновесие........ 16

 
лабораторная работа 2. s-Металлы и алюминий............................ 18

 
лабораторная работа 3. кислотно-основные 
и комплексообразующие свойства соединений d-металлов .......... 19

 
лабораторная работа 4. окислительно-восстановительные 
свойства соединений d-металлов ..................................................... 21

 
лабораторная работа 5. свойства основных биогенных 
элементов............................................................................................ 23

 
лабораторная работа 6. кислород и сера......................................... 26

 
лабораторная работа 7. водород. галогены.................................... 28

введение в хиМию биогенных ЭлеМентов.......................... 31

1. классификация элементов, содержащихся в живых организмах .. 31
2. биологическая роль элементов и применение их соединений
в медицине .............................................................................................. 34
3. Экологические аспекты действия неорганических веществ.......... 51

список использованной литературы.......................................................... 57
список рекомендуемой литературы........................................................... 57

приложение.................................................................................................. 58

Оглавление

дисциплина «общая и бионеорганическая химия» является 
первой дисциплиной образовательного модуля «Физико-химические основы жизни», входящего в базовую часть учебного плана 
студентов, обучающихся по направлению «биология» в институте 
естественных наук урФу.
в начальных разделах дисциплины, посвященных изучению общей химии, излагаются основные понятия, теории и законы химии, 
основу которых составляют учение о строении атома и периодический закон д. и. Менделеева. в последующих разделах детально 
рассматриваются строение и свойства химических элементов и их 
важнейших соединений. особое внимание уделяется изучению неорганической химии именно биологически значимых элементов.
таким образом, в основе дисциплины «общая и бионеорганическая химия» лежат базовые компоненты содержания химической 
науки:
— индивидуальность химических объектов, проявляющаяся 
через качественные особенности их свойств и превращений;
— внутренняя активность и реакционная способность веществ, 
объяснение их на основе структурной, энергетической и кинетической теорий;
— взаимосвязь свойств веществ, их состава и строения;
— качественное и количественное описание химических объектов в их единстве как отражение этой взаимосвязи;
— качественные скачки, происходящие под влиянием количественных изменений;
— дискретность и непрерывность организации вещества.
в программу дисциплины включены также элементы бионеорганической химии, которая является междисциплинарной областью 

ПредислОвие

знания, развивается на стыке биологии, химии, медицины, биохимии, молекулярной биологии и является своеобразным мостом 
между неорганической химией и биохимией.
занятия по дисциплине «общая и бионеорганическая химия» 
проводятся в виде лекций и лабораторных работ. 
настоящее учебно-методическое пособие включает программу 
дисциплины и перечень вопросов для самостоятельной подготовки 
студентов по ряду разделов общей химии. приводятся описания 
лабораторных работ, направленных на закрепление знаний по химии 
биогенных элементов, а также на формирование умений проведения 
лабораторного эксперимента. в описание каждой лабораторной 
работы включены домашние задания по подготовке к занятию. 
в заключительной части пособия представлен раздел, содержащий краткое описание биологической роли химических элементов 
и применения их соединений в медицине. в приложение включена 
справочная информация (таблицы произведений растворимости, 
степеней диссоциации электролитов, констант комплексных соединений).

Раздел I. Атомно-молекулярное учение. Строение 
атома. Периодический закон

основные положения атомно-молекулярного учения. основные понятия химии: атом, молекула, химический элемент, простое 
и сложное вещество, химическое соединение. основные стехиометрические законы. 
история развития представлений о строении атома. Модели 
строения атома. двойственная природа электрона. принцип неопределенности гейзенберга. уравнение Шредингера.
понятие об электронном облаке. квантовые числа как характеристики состояния электрона в атоме. s-, p-, d-, f-Элементы. 
Электронная конфигурация атома. правила заполнения электронных оболочек атомов. Электронные и энергетические формулы 
атомов и ионов.
периодический закон д. и. Менделеева. Физический смысл 
порядкового номера, номера группы и периода. периодичность 
свойств атомов элементов. изменение атомных и ионных радиусов 
по периодам и группам. Энергия ионизации и сродство к электрону. 
закономерности их изменения по периодам и группам. понятие об 
электроотрицательности элементов.

Раздел II. Химическая связь

природа химической связи и механизм образования химической 
связи. валентные и невалентные силы сцепления. основные типы 
химической связи.

Общая и биОнеОрганическая химия
содержание дисциплины

ковалентная связь. обменный и донорно-акцепторный механизмы образования связи. σ- и π-связи.
количественные характеристики химических связей. Энергия 
связи. длина связи. кратность связи. валентный угол. полярность 
связи. 
ионная связь. Межмолекулярное взаимодействие. водородная 
связь. Металлическая связь.

Раздел III. Кинетика химических реакций. 
Равновесие в растворах электролитов

скорость химических реакций и факторы, ее определяющие. 
константа скорости химической реакции. катализ и катализаторы. 
химическое равновесие, константа равновесия.
растворение как физико-химический процесс. растворимость 
веществ. способы выражения состава растворов.
Электролитическая диссоциация. сильные и слабые электролиты. степень диссоциации электролитов. Факторы, определяющие 
степень диссоциации. основные представления теории сильных 
электролитов. константа диссоциации. ионное произведение воды. 
водородный показатель, шкала рн.
труднорастворимые электролиты. произведение растворимости. 
перевод труднорастворимых осадков в растворимое состояние.
гидролиз солей. Молекулярные и ионные уравнения гидролиза солей. константа гидролиза. влияние концентрации раствора, 
температуры, рн среды на степень гидролиза. случаи полного 
гидролиза.
обменные реакции между ионами в растворе. ионные уравнения. реакции обмена, осложненные реакциями гидролиза.

Раздел IV. Металлы — элементы главных подгрупп

общая характеристика элементов. строение атомов. изменение 
атомных радиусов, ионизационных потенциалов, электроотрицательности по подгруппе. изменение металлических свойств