Ответ на вопрос№1

Активная реакция среды может быть кислой, щелочной и нейтральной.

Активной кислотностью называется концентрация свободных ионов водорода, активная щелочность – это концентрация свободных гидроксид-ионов. Также существует потенциальная кислотность среды, которая характеризуется концентрацией водородных ионов, связанных в недиссациирующих молекулах вещества. По отношении к гидроксид-ионам также определяют общую, активную и потенциальную щелочность раствора.

В растворах, где концентрация водородных и гидроксид-ионов равна реакция среды – нейтральная. Нейтральную реакцию среды  имеет сильно очищенная вода.

СН+ =СОН- =10-7 или  СН+ СОН - =10-14

Среда, в которой концентрация свободных ионов водорода больше, чем концентрация гидроксид-ионов(СН+> СОН-) становится кислой.

  В то же время, среда с повышенной концентрацией иона ОН- является щелочной (СН+< СОН-).

Поскольку концентрация водородных и гидроксид-ионов изменяется сопряжено, можно характеризовать реакцию среды концентрацией только одного из ионов Как правило  для этого использую так называемое водородное число. Концентрацию гидроксид-ионов можно вычислить по формуле:

СОН - = КН2О

              СН+

Водородное число имеет отрицательный показатель степени и на практике им не удобно пользоваться. Вместо него используется водородный показатель (рН), который представляет собой десятичный логарифм концентрации водородных ионов, взятый с обратным знаком:

рН = -lgСОН –

Шкала рН

                          Н+   100                                     10-7                                10-14    ОН-

                            кислотность

                ОН-   10-14                                             щелочность                100    Н+

                                    0                                                                    14

Если показатель рН составляет 0-7, то среда кислая, если он равен 7 – среда нейтральная, если показатель составляет 7-14, реакция среды щелочная

Стоит отметить показатель рН в некоторых средах организма человека:

Слюна в покое имеет рН 6,3-6,9; желудочный сок в норме 0,9-1,5; сок поджелудочной железы 7,1-8,2; артериальная кровь в покое 7,34-7,42, венозная кровь в покое 7,34-7,36; пот 4,2-7,5; моча 5,0-6,3.

Увеличение кислотности сред организма называется ацидоза, увеличение щелочности – алкалоза.

Ответ на вопрос №2

  Некоторые вещества вступают в реакцию с другими быстро, иные не проявляют высокой химической активности. То есть химические реакции протекают с разной скоростью, в зависимости от характера реагентов, но условия протекания реакции имеют решающее значение. На скорость химических реакций влияют следующие факторы:

-температура;

-давление;

-концентрация реагирующих веществ;

-наличие(отсутствие) катализаторов.

- присутствия примесей и природы растворителя.

Повышение температуры приводит к значительному увеличению скорости протекания реакций. Так при повышении температуры на 10 градусов по Цельсию увеличивает скорость в 2-4 раза. Стоит заметить, что понижение температуры замедляет и затрудняет химические превращения. Некоторые химические вещества вступают в реакцию только после того, как им будет сообщена энергия, называемая энергией активации. Это то количество энергии, которое надо сообщить молю реагирующих веществ для приведения его в реакционноспособное состояние. Энергия активации в реакции не исчезает и увеличивает тепловой эффект реакции.

Механизм увеличения скорости состоит в том, что элементарные частицы реакции обладают большей энергией, вследствие чего движутся в среде быстрее, следовательно, чаще сталкиваются. Ту же природу химические вещества проявляют при повышении (понижении) давления. Это особенно четко проявляется при химических превращениях в газовой среде.

Тот же механизм проявляет себя при изменении концентрации реагирующих веществ. Повышение ведет к увеличению скорости реакции, в то время как понижение замедляет ее течение.

Все химические реакции можно разделить на необратимые, направление которых не зависит от внешних условий, и обратимые, направление которых может изменяться в зависимости от температуры, концентрации и давления. Большинство реакций обратимо. Они протекают одновременно в двух направлениях, так как во всякой реакции по мере образования продуктов реакции возникает возможность взаимодействия между ними с образованием исходных веществ.

Можно сформулировать три основных принципа, по которым изменяется скорость химических реакций:

1) при увеличении равновесной концентрации одного из веществ система химического равновесия смещается в сторону той реакции, которая понижает концентрацию этого вещества;

2) при увеличении давления равновесие смещается в сторону образования меньшего числа молекул газа;

3) нагревание смещает равновесие в сторону эндотермической реакции, охлаждение – в сторону экзотермической реакции.

Огромное значение для скорости реакций имеет наличие(отсутствие)  катализатора. Катализатром называется вещество, изменяющее скорость химической реакции, но в результате её само остающееся химически неизменным.

Катализатор действует по принципу проводника: он соединяется с одним из веществ, и, в силу своей природы, облегчает прохождение реакции, после чего остается в том же количестве и концентрации, что и до начала реакции. В организме человека роли катализаторов выполняют ферменты. Ферменты являются мощнейшими катализаторами, однако их действие возможно только при строго определенных параметрах системы(температура, давление, щелочно-кислотная реакция среди и т.д.) Наличие ферментов позволяет провести необходимые химические превращения в организме не прибегая к таким изменениям к примеру температуры, какие являются необходимыми в отсутствии ферментов.

Ответ на вопрос №3

Белки представляют собой высокомолекулярные полимеры аминокислот. Они составляют основу живых структур и играют главную роль в процессах жизнедеятельности. Стоит отметить чрезвычайное разнообразие молекул беков в природе, которые отличаются по химическому составу и пространственной конфигурации, но однако все имеют общий принцип строения.

Белки обладают высокой специфичностью: кроме однояйцовых близнецов нет живых организмов, полностью идентичных по белковому составу.

Ткани человеческого организма состоят из белков на 30-80% от сухой массы. Так мышцы содержат около 80% процентов белка, легкие – 82%, селезенка – 84%, печень – 57%, мозг – 45%, кожа – 63%, кости – 23%.

   Белки характеризуются строго определенным молекулярным составом. Основными элементами, образующие их молекулы, является углерод(50-55%), кислород (21,5 – 23,5), азот (15 – 18%) и водород ( 6,5 – 7,3%); кроме того почти все белки содержат серу (0,3 – 2,5%) и фосфор (0,1 – 2,1). В небольших количествах в белках присутствуют железо, йод, медь, цинк, бром, марганец, кальций, кобальт, магний и др.

Молекулярные массы белков очень велики. Они колеблются от 5-6 тыс до несколько миллионов дальтон (Да). К  примеру гормон инсулин – 5733Да, пепсин – 35000 Да, гемоглобин – 64 500 Да, фермент, участвующий в синтезе жирных кислот – 2 300 000 Да, фермент, ускоряющий окисление глютаминовой кислоты, - более 5 000 000Да. Это значит, что белки содержат от нескольких десятков до нескольких тысяч аминокислотных остатков. Порядок чередования аминокислот в полипептидной цепи влияет на свойства белковой молекулы и носит название первичной структуры белка. В ряде случаев первичные структуры различных белков включают более 50% тождественных пептидных фрагментов. Полипептидная цепь в спирали располагается как бы по поверхности воображаемого цилиндра, а радикалы аминокислот(R1, R2, R3 и т.д.) направлены наружу. В настоящее время известны 2 разновидности таких спиральных полипептидных цепей: α-спирали , в которых на 10 витков приходится 37 аминокислотных остатков, и β-спирали, имеющие в своей структуре 51 один аминокислотный остаток на 10 витков. β-спирали более толстые.

          Спиральная и складчато-слоистая конфигурации полипептидных цепей образуют вторичную структуру белка. Вторичная структура белка устойчива благодаря образованию водородных связей между кислородом одной  и иминной (–NH–) группой другой пептидной связи. В спиральных структурах водородные связи образуются между пептидными группами одной и той же полипептидной цепи; если они формируются между пептидными группами разных цепей, образуется складчато-слоистая структура. Молекулы природных белков могут иметь разную форму: различают глобулярные и фибриллярные белки. Глобулярные белки имеют шарообразную, яйцевидную или веретенообразную форму. Фибриллярные белки имеют вид нитей, длинна которых во много раз больше толщины.

          Третичная структура белков  - это способ укладки в пространстве полипептидных цепей, уже обладающих определенной вторичной структурой. Третичная структура возникает при взаимодействии аминокислотных радикалов с молекулами окружающего растворителя. Особое значение в поддержании третичной структуры белков имеют дисульфидные мостики. Взаимное пространственное расположение состоящих из нескольких субъединиц представляет собой четвертную структуру. Простейшим примером четвертичной структуры является объединение нескольких полипептидных спиралей в вытянутый комплекс наподобие проводов в электрическом кабеле. Такую четвертичную структуру имеют мышечные сократительные белки.

Уравнение образования дипептида из любых аминокислот:

                            H     O                          H     O             

                                    |       ||                               |       ||                                              - Н2О

CH3–S–CH2–CH2   – C — C – OH    +   H2N – C – C – OH   

                                   |                                       |                                      

                                   NH2                      HS – CH

              Метионин              Цистеин

                                 H    O                    H   O

                                      |       ||                       |      ||

CH3–S–CH2–CH2  – C – C – N ––––– C – C – OH

                                  |             |              |        

                             H2N           H   HS – CH              Дипептид

Ответ на вопрос №4

       Углеводы(глюциды), обширная группа органических соединений, входящих в состав всех живых организмов. Первые известные представители этого класса веществ по составу отвечали общей формуле CmH2nOn, то есть углерод + вода (отсюда название); позднее к углеводам стали относить также их многочисленные производные с иным составом, образующиеся при окислении, восстановлении или введении заместителей.

       В биосфере углеводов больше, чем всех других органических соединений вместе взятых. В сухой массе растений они составляют 80-90%. В организмах животных и человека из значительно меньше – 2 – 3%.

Углеводы

              Простые                  

                                                                                                                               Сложные       

                         Моносахариды

                                                                                                         Олигосахариды                                                              

                                                                                                                                                                                  Полисахариды

                                                                          Гомополисахариды                                                            Гетерополисахариды

Моносахариды – это бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, но не растворимые в неполярных растворителях.  Обычные моносахариды представляют собой полиокси-альдегиды (альдозы) или полпоксикетоны (кетозы) с линейной цепью атомов углерода (m = 2—7), каждый из которых (кроме карбонильного углерода) связан с гидроксильной группой. Простейший из моносахаридов — глицериновый альдегид. Их названия происходят от названий греческих числительных, с добавлением окончания «оза»(биоза, триоза, тетроза, пентоза, гексоза, гептоза). Глюкоза(С6Н12О6 на пример является гексозой.

Олигосахариды – углеводы, построенные из небольшого (не более 10) числа моносахаридных остатков. Наиболее распространены дисахариды и трисахариды. В организме человека образуется дисахарид мальтоза, как промежуточный продукт распада крахмала. Клетчатка под действием ферментом микроорганизмов, существующих в тонком кишечнике, расщепляется с образованием дисахарида целлобиозы. Из молока получают дисахарид лактозу. Дисахариды – бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, сладкие на вкус. Полисахариды (гликаны) – высокомолекулярные вещества, построенные из десятков, сотен или тысяч остатков моносахаридов (или их производных). Полисахариды представляют собой линейные или разветвленные полимеры, мономеры которых связаны гликозид – глюкозными связями. Различают Гомополисахариды и Гетерополисахариды. Молекулы гомополисахаридов построены из множества одинаковых моносахаридных остатков. В составе гетерополисахаридов содержатся моносахаридные остатки нескольких видов.

Крахмал. Имеются 2 его разновидности: амилоза, составляющая 15-25% природного крахмала, и амилопектин – 75-85%. В молекуле амилозы глюкозные остатки связаны кислородными мостиками между первым атомом углерода одного остатка и четвертым атомом углерода другого. Глюкозные остатки остатки образуют неразветвленную цепь с молекулярной массой 16 000 – 160 000 Да (100 – 1000 глюкозных остатков) линейная цепь амилозы свернута в спираль с внутренним каналом диаметром около 0,5 нм. Если в капле амилозы оказываются молекулы йода, образуется соединение ярко-синей окраски,  устойчивое при комнатной температуре и разлагающееся при кипячении.     

Амилопектин имеет молекулы с разветвленной цепь глюкозных остатков. Линейные участки построены как и у амилозы. Разветвленные образуются за счет связи между шестым атомом углерода одного глюкозного остатка и первым атомом углерода другого. Молекулярная масса амилопектина колеблется от 100 000 до 1 000 000 Да (600 – 6000 глюкозных остатков). В каждой ветви амилопектина 18-20 мономеров, также расположенных в пространстве по спирали. Крахмал хорошо растворяется в горячей и в холодной воде.

Контрольная работа по химии

  Выполнил студент ИЗДО

2го курса, 4 группа,

Специальность физическая культура и спорт

Сизов Андрей.        

   Контрольная работа

       по химии для студентов 2 и 4 групп 2 курса Института заочного и дистанционного обучения

на 2009 – 2010 учебный год.

Вариант 2.

1.       Какой может быть активная реакция среды в водных растворах? Что определяет активную реакцию среды? Охарактеризуйте количественные способы выражения активной реакции среды в растворах. Какова реакция среды в организме человека?

2.       От чего зависит скорость химических реакций? Каков механизм влияния различных факторов на скорость химических реакций? Опишите механизм действия ферментов.

3.       Опишите особенности химического состава и строения белков. Что понимается под первичной, вторичной, третичной и четвертичной структурой молекулы белка. Напишите уравнение реакции образования дипептида из любых аминокислот.

4.       Какие вещества относятся к углеводам? Опишите классификацию углеводов. Назовите важнейшие представители углеводов разных классов.     Опишите химический состав, особенности химического строения и свойства крахмала.

Список использованной литературы:

- Волков Н.И., Мелихова М.А. Химия. Учебное пособие для студентов вузов физической культуры. М., 2008.