Слесарев В.И. - Химия. Основы химии живого. 2000 (учебник для вузов)
.pdf
ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА (ДЛИННОПЕРИОДНАЯ ФОРМА)
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
|
1,008 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 ,0 03 |
1 |
Н |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
14 |
15 |
|
|
He |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
17 |
2 |
||||
|
6,94 |
9 ,0 1 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10,81 |
12,01 |
14,007 |
1 5,999 |
18,998 |
20.18 |
2 |
Li |
Be |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
c |
N |
О |
F |
Ne |
|
3 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
10 |
3 |
2 2 ,9 9 0 |
24,31 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
26,98 2 |
2 8 ,0 8 6 |
3 0 ,9 7 4 |
3 2,07 |
3 5,45 |
39,95 |
Na |
M g |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
A1 |
Si |
P |
s |
Cl |
Ar |
|
|
и |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
|
18 |
||||||||||
|
3 9,0 9 8 |
4 0,0 8 |
4 4 ,9 5 6 |
4 7,88 |
5 0,942 |
5 1 ,9 9 6 |
5 4 ,93 8 |
55,85 |
58,933 |
5 8,6 9 |
63.55 |
6 5 ,3 9 |
|
69,72 |
7 2,59 |
7 4 ,92 2 |
7 8,96 |
7 9,90 |
8 3,80 |
4 |
К |
Ca |
Sc |
Ti |
V |
Cr |
Mn |
Fe |
Co |
Ni |
Cu |
Zn |
|
Ga |
Ge |
As |
Se |
Br |
Kr |
|
19 |
2 0 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
2 6 |
27 |
28 |
29 |
3 0 |
31 |
32 |
33 |
3 4 |
35 |
|
3 6 |
5 |
8 5 ,46 8 |
87,62 |
8 8,90 6 |
9 1,22 |
9 2 ,9 0 6 |
9 5 ,9 4 |
9 7 ,9 0 7 |
101,07 |
102,906 |
106,42 |
107 ,8 6 8 |
112,41 |
|
114,82 |
118,71 |
121,75 |
127,60 |
126,905 |
131,29 |
Rb |
Sr |
Y |
Zr |
Nb |
M o |
Tc |
Ru |
Rh |
Pd |
Ag |
Cd |
|
In |
Sn |
Sb |
Те |
I |
Xe |
|
|
37 |
38 |
3 9 |
4 0 |
41 |
42 |
43 |
4 4 |
45 |
4 6 |
4 7 |
48 |
49 |
50 |
51 |
52 |
53 |
|
54 |
|
1 32,905 |
137,33 |
1 38,906 178,49 |
180,948 |
183,85 |
186,21 |
190,2 |
192,22 |
195,08 |
1 96 ,9 6 7 |
2 0 0 ,5 9 |
|
2 0 4 ,3 & |
2 07 ,2 |
2 0 8 ,9 8 0 |
2 0 8 ,9 8 2 |
2 0 9 ,9 8 7 |
2 22 ,0 1 8 |
|
6 |
Cs |
Ba |
Lai H f |
Та |
w |
Re |
Os |
Ir |
Pt |
Au |
Hg |
|
Tl |
Pb |
Bi |
Po |
At |
Rn |
|
|
55 |
56 |
57 |
72 |
73 |
74 |
75 |
76 |
77 |
78 |
79 |
80 |
81 |
82 |
83 |
84 |
85 |
|
86 |
7 |
2 2 3 ,0 2 0 |
2 2 6 ,0 2 5 |
2 2 7 ,0 2 9 |
[2 6 1 ] |
[2 6 2 ] |
[2 6 5 ] |
[2 6 1 ] |
[2 6 5 ] |
[2 6 6 ] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fr |
Ra |
Ac^ Rf |
Db |
Sg |
Bh |
Hs |
Mt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
87 |
88 |
89 |
104 |
105 |
106 |
107 |
108 |
109 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
140,12 |
140 ,9 0 8 |
144,24 |
144,913 |
150,36 |
151,96 |
157,25 |
1 58,925 |
162,50 |
1 6 4 ,9 3 0 |
|
167,26 |
168 ,9 3 4 |
1 73,04 |
1 74,97 |
|
|
Лантаноиды |
Ce |
Pr |
Nd |
Pm |
Sm |
Eu |
Gd |
Tb |
Dy |
Ho |
|
Er |
Tm |
Yb |
Lu |
|
|
||
|
|
58 |
59 |
|
60 |
6 i |
62 |
63 |
64 |
65 |
66 |
67 |
|
68 |
69 |
7 a 4 |
71 |
|
|
|
|
------------- • ----- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 3 2 ,0 3 8 |
2 3 1 ,0 3 6 |
2 3 8 ,0 2 9 |
2 3 7 ,0 4 8 |
2 4 4 ,0 6 4 |
243 ,0 6 1 |
2 4 7 ,0 7 0 |
2 4 7 ,0 7 0 |
2 5 1 ,0 8 0 |
2 5 2 ,0 8 3 |
|
2 57 ,0 9 5 |
2 5 8 ,0 9 9 |
2 59 ,1 0 1 |
2 6 0 ,1 0 5 |
|
|
▲ Актиноиды |
Th |
Pa |
U |
Np |
Pu |
Am Cm |
Bk |
C f |
Es |
|
Fm |
Md |
Nb |
Lr |
|
|
|||
|
|
9 0 |
91 |
|
92 |
93 |
94 |
95 |
96 |
197 |
98 |
99 |
|
100 |
101 |
102 |
103 |
|
|
Для элементов 104-109 в квадратных скобках указаны м^сс|)вые числа, относящиеся к наиболее долгоживущему изотопу
Слесарев Валерий Иванович
Доктор химических наук, профессор, с 1979 г.
заведующий кафедрой химии Санкт-Петербургской
государственной медицинской академии им. И. И. Мечникова
Научные интересы:
•Синтез биологически активных гетероциклических
соединений и исследование их прототропии;
•Структурно-информационное свойство воды и аквакоммуникация, их роль в химии, биологии и медицине.
(E-Mail: slesarev@vs2281 .spb.edu)
В. И. Слесарев
ОСНОВЫ химии живого
Издание четвертое, исправленное
Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации
в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по естественнонаучным направлениям и специальностям
Учебник - лауреат конкурса Министерства общего и профессионального образования Российской Федерации
по созданию учебников нового поколения по естественнонаучным дисциплинам для студентов высших учебных заведений
Третье издание учебника удостоено диплома конкурса 2004 года Ассоциации книгоиздателей "Лучшие книги года"
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
ХИМИЗДАТ • 2007
ББК 54 С 474
УДК 541.1:546:547(075.8)
Издание выпущено при поддержке Комитета по печати и взаимодействию со средствами
массовой информации Санкт-Петербурга
Ре ц е н з е н т ы :
1.Профессор химического факультета Московского государствен ного университета им. М. В. Ломоносова, доктор химических наук
Н.В. Зык
2.Зав. кафедрой общей и биоорганической химии Московского го
сударственного университета профессор А. С. Берлянд
СЛЕСАРЕВ В. И.
С474 Химия: Основы химии живого: Учебник для вузов. - 4-е изд., испр.- СПб: Химиздат, 2007. - 784 с.: ил.
ISBN 978-5-93808-146-8
Автор - лауреат конкурса Министерства общего и профес сионального образования РФ по созданию учебников нового поколения по естественнонаучным дисциплинам для студен тов вузов.
В учебнике изложен полный курс химии, причем в разде лах общей, бионеорганической, биофизической и коллоидной химии акцент сделан на рассмотрение процессов, протекаю щих в живых системах. Основная цель учебника - сформиро вать целостное восприятие химии и раскрыть химические ос новы жизнедеятельности.
Предназначен для студентов вузов, учащихся медучилищ, старшеклассников и всех читателей, стремящихся постичь тай ны живой материи.
С |
1701000000-11 |
|
ББК 54 |
Без объявл. |
|
||
|
050(01)—07 |
|
|
ISBN 978-5-93808-146-8 |
© |
В. И. Слесарев, 2007 |
|
© |
ХИМИЗДАТ, 2007 |
||
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
От автора |
11 |
МОДУЛЬ I |
|
В В Е Д Е Н И Е В С Т Р О Е Н И Е В Е Щ Е С Т В А , Б И О Э Н Е Р Г Е Т И К У |
|
И Х И М И Ч Е С К У Ю К И Н ЕТ И К У |
|
Глава 1. СТРОЕНИЕ АТОМ А, ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН |
14 |
И ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ |
|
Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА |
|
1.1. Строение атома |
14 |
1.1.1. Квантовые числа |
17 |
1.1.2. Принципы заполнения атомных орбиталей электронами |
20 |
1.2. Периодический закон и периодическая система элемен- |
22 |
тов Д. И. Менделеева |
26 |
1.3. Основные характеристики атомов элементов |
|
1.3.1. Радиус атома |
26 |
1.3.2. Энергия ионизации |
28 |
1.3.3. Энергия сродства к электрону |
28 |
1.3.4. Относительная электроотрицательность |
29 |
Глава 2. ХИМ ИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ |
31 |
2.1. Ковалентная связь |
32 |
2.1.1. и- и 7Т-Молекулярные орбитали |
33 |
2.1.2. Механизмы возникновения ковалентной связи |
34 |
2.1.3. Особенности ковалентной связи |
37 |
2.2. Ионная связь |
46 |
2.3. Металлическая связь |
47 |
Глава 3. МЕЖМОЛЕКУЛЯРНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ |
48 |
И АГРЕГАТНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА |
|
3.1. Межмолекулярные взаимодействия |
48 |
3.2. Агрегатное состояние вещества |
56 |
3.2.1. Твердое состояние |
61 |
3.2.2. Жидкое состояние |
65 |
3.2.3. Жидкокристаллическое состояние |
66 |
3.2.4. Паро- и газообразное состояния |
71 |
Глава 4. ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ |
73 |
И БИОЭНЕРГЕТИКИ |
|
4.1. Основные понятия термодинамики |
73 |
4.2. Первый закон термодинамики |
79 |
3
4.3. Понятие о самопроизвольных процессах. Энтропия |
84 |
4.4. Второй закон термодинамики. Энергия Гиббса |
86 |
4.5. Принцип энергетического сопряжения биохимических |
90 |
реакций |
92 |
4.6. Особенности термодинамики биохимических процессов |
|
в равновесных и стационарных состояниях. Понятие о |
|
гомеостазе |
|
Глава 5. ОСНОВЫ КИНЕТИКИ БИОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ |
96 |
И ХИМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ |
|
5.1. Основные понятия и терминология раздела |
97 |
5.2. Факторы, влияющие на скорость гомогенных реакций |
100 |
5.2.1. Влияние природы реагирующих веществ |
100 |
5.2.2. Влияние концентрации реагентов. Константа скорости |
100 |
реакции. Понятие о порядке реакции по реагенту |
104 |
5.2.3. Влияние температуры. Энергия активации |
|
5.2.4. Влияние катализатора |
106 |
5.3. Особенности кинетики гетерогенных реакций |
108 |
5.4. Особенности кинетики цепных реакций |
108 |
5.5. Химическое равновесие |
109 |
5.5.1. Смещение химического равновесия |
114 |
5.6. Ферментативный катализ и его особенности |
116 |
5.7. Автоколебательные биохимические процессы |
121 |
МОДУЛЬ II |
|
Р А В Н О В Е С И Я В Ж И Д К И Х С Р Е Д А Х О Р Г А Н И З М А |
|
Глава 6. РАСТВОРЫ И И Х КОЛЛИГАТИВНЫЕ СВОЙСТВА |
124 |
6.1. Вода как растворитель и ее роль в жизнедеятельности |
125 |
организма |
134 |
6.2. Термодинамика процесса растворения |
|
6.3. Способы выражения концентрации растворов |
135 |
6.4. Коллигативные свойства растворов |
139 |
6.4.1. Диффузия |
139 |
6.4.2. Осмос. Осмотическое и онкотическое давление |
140 |
6.4.3. Давление насыщенного пара над раствором |
147 |
6.4.4. Температура кипения и замерзания раствора |
149 |
Глава 7. РАСТВОРЫ ЭЛЕКТРОЛИТОВ И ИОННЫЕ РАВНОВЕСИЯ |
153 |
7.1. Электролитическая диссоциация |
153 |
7.2. Равновесие в растворах слабых электролитов |
156 |
7.2.1. Влияние общего иона и противоиона на равновесие |
158 |
7.2.2. Взаимосвязь константы диссоциации и степени диссо- |
159 |
циации |
159 |
7.3. Особенности растворов сильных электролитов. Ионная |
|
сила раствора |
162 |
7.4. Электролитическая диссоциация и ионное произведе- |
|
ние воды |
|
4
7.5. Водородный и гидроксильный показатели (pH и рОН) |
164 |
7.6. Физико-химические основы водно-электролитного ба- |
167 |
ланса в организме |
|
Глава 8. ТЕОРИЯ КИСЛОТ И ОСНОВАНИЙ |
173 |
И ПРОТОЛИТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ |
|
8.1. Протолитическая теория кислот и оснований |
173 |
8.2. Кислотно-основные свойства а-аминокислот |
180 |
8.3. Важнейшие кислотно-основные реакции |
183 |
8.3.1. Гидролиз солей |
183 |
8.3.2. Реакции нейтрализации |
186 |
8.3.3. Общая, активная и потенциальная кислотность растворов |
189 |
8.4. Протолитический баланс. Буферные растворы и их |
193 |
свойства |
197 t |
8.5. Буферные системы организма, их взаимодействие, яв- |
|
ления ацидоза и алкалоза |
|
Глава 9. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ, И Х |
208 |
ЗАКОНОМЕРНОСТИ И РОЛЬ В ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ |
|
ОРГАНИЗМОВ |
|
9.1. Основные понятия и факторы, влияющие на протекание |
208 |
окислительно-восстановительных реакций |
212 |
9.2. Направление протекания окислительно-восстановитель- |
|
ных реакций |
215 |
9.3. Особенности биохимических окислительно-восстанови- |
|
тельных процессов в организмах |
219 |
9.3.1. Степень окисления углерода в органических соединениях |
|
9.3.2. Биохимические реакции внутри- и межмолекулярной |
220 |
окислительно-восстановительной дисмутации за счет |
|
атомов углерода |
221 |
9.3.3. Окислительно-восстановительные превращения кофак- |
|
торов и коферментов оксидоредуктаз |
225 |
9.3.4. Электронотранспортные цепи |
|
9.3.5. Дегидрогеназное окисление-восстановление |
227 |
9.3.6. Окислительное фосфорилирование |
229 |
9.3.7. Фотофосфорилирование |
232 |
9.3.8. Оксигеназное окисление-восстановление |
234 |
9.3.9. Свободнорадикальное окисление и антиоксидантная |
236 |
система организма |
242 |
9.4. Использование окислителей и восстановителей в меди- |
|
ко-санитарной практике |
|
Глава 10. КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И И Х СВОЙСТВА |
243 |
10.1. Основные понятия и терминология |
243 |
10.2. Химическая связь в комплексных соединениях и осо- |
246 |
бенности их строения |
249 |
10.3. Химические свойства комплексных соединений |
5
10.4. Медико-биологическая роль комплексных соединений |
255 |
10.5. Металлолигандный баланс и его нарушения |
261 |
10.6. Комплексонометрия |
263 |
Глава 11. ГЕТЕРОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ И РАВНОВЕСИЯ |
266 |
В РАСТВОРАХ |
|
11.1. Основные понятия и теоретические основы |
266 |
11.2.Гетерогенные равновесия в растворах, связанные с 269 процессом кристаллизации
11.3. Гетерогенные равновесия в растворах, связанные |
273 |
с процессом расслоения |
275 |
11.4. Гетерогенные равновесия в живых системах |
|
МОДУЛЬ III |
|
ХИМИЯ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ЗАГРЯЗНЕНИЙ |
|
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ |
|
Глава 12. ХИМ ИЯ ЭЛЕМЕНТОВ-ОРГАНОГЕНОВ |
284 |
12.1. Классификация и распространенность химических эле- |
284 |
ментов в организме человека и окружающей среде |
|
12.2.Строение, химические свойства и роль элементов288 органогенов и их соединений в растительном и живот
ном мире |
288 |
12.2.1. Водород и его соединения |
|
12.2.2. Углерод и его соединения |
295 |
12.2.3. Азот и его соединения |
304 |
12.2.4. Фосфор и его соединения |
311 |
12.2.5. Кислород и его соединения |
318 |
12.2.6. Сера и ее соединения |
322 |
12.3. Строение и химические свойства галогенов и их соеди- |
331 |
нений |
|
Глава 13. ХИМ ИЯ ИОНОВ МЕТАЛЛОВ ЖИЗНИ И И Х РОЛЬ |
33 7 |
В РАСТИТЕЛЬНОМ И ЖИВОТНОМ МИРЕ |
|
13.1. Химия ионов s-металлов в организме |
337 |
13.1.1. Натрий и калий |
338 |
13.1.2. Магний и кальций |
341 |
13.2. Химия ионов d-металлов в организме |
344 |
13.2.1. Марганец |
346 |
13.2.2. Железо и кобальт |
349 |
13.2.3. Медь |
352 |
13.2.4. Цинк |
355 |
13.2.5. Молибден |
356 |
Глава 14. ХИМ ИЯ И АНАЛИЗ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОКРУЖ АЮ Щ ЕЙ |
35 8 |
СРЕДЫ |
|
14.1. |
Химия загрязнений атмосферы |
359 |
14.1.1. |
Токсический смог |
361 |
14.1.2. Фотохимический смог |
362 |
14.1.3. Кислотные дожди . |
363 |
14.1.4. Загрязнение атмосферы другими токсикантами |
364 |
14.1.5. Разрушение озонового слоя |
365 |
14.2. Методы анализа токсикантов и методы снижения их |
366 |
поступления в атмосферу |
370 |
14.3. Загрязнение гидросферы. Понятие об общих показа- |
|
телях, характеризующих природные и сточные воды |
|
МОДУЛЬ IV |
|
ОСНОВЫ БИООРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ |
|
Глава 15. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ |
375 |
15.1. Основы классификации и номенклатуры органических |
375 |
соединений |
381 |
15.2. Пространственная структура биоорганических молекул |
и виды изомерии
15.3.Понятие о взаимном влиянии атомов в молекуле и 388 электронные эффекты
15.4. Классификация органических реакций и их компо- |
390 |
|
|
нентов |
|
Глава 16. |
АЛИФАТИЧЕСКИЕ И АРОМАТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ |
39 9 |
16.1. |
Строение и реакционная способность алканов |
400 |
16.2.Строение и реакционная способность ненасыщенных 408 углеводородов: алкенов и диенов
16.3. Ароматические углеводороды (арены) |
417 |
Глава 1 7. СПИРТЫ, ФЕНОЛЫ, ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ, ТИОЛЫ |
426 |
И СУЛЬФИДЫ
17.1.Классификация, номенклатура, изомерия спиртов и 426 фенолов
17.2. Физико-химические свойства спиртов и фенолов |
429 |
17.3. Химические свойства спиртов |
430 |
17.4. Химические свойства фенолов |
438 |
17.5. Простые эфиры |
442 |
17.6. Тиолы и сульфиды |
443 |
Глава 18. АЛЬДЕГИДЫ, КЕТОНЫ И И Х ПРОИЗВОДНЫЕ |
449 |
18.1. Строение, номенклатура и физико-химические свой- |
449 |
ства альдегидов и кетонов |
451 |
18.2. Химические свойства альдегидов и кетонов |
|
18.2.1. Кислотно-основные свойства |
452 |
18.2.2. Электрофильно-нуклеофильные свойства |
455 |
18.2.3. Окислительно-восстановительные свойства |
460 |
18.2.4. Комплексообразующие свойства |
465 |
18.3. Альдегиды и кетоны в окружающей среде |
466 |
7