Химия. Основы химии живого. Слесарев В.И.

4-е изд., испр. — СПб: 2007 — 784 с.

Автор — лауреат конкурса Министерства
общего и профессионального образования РФ по созданию учебников нового поколения
по естественнонаучным дисциплинам для студентов вузов. В учебнике изложен полный
курс химии, причем в разделах общей, бионеорганической, биофизической и
коллоидной химии акцент сделан на рассмотрение процессов, протекающих в живых
системах. Основная цель учебника — сформировать целостное восприятие химии и
раскрыть химические основы жизнедеятельности. Предназначен для студентов вузов,
учащихся медучилищ, старшеклассников и всех читателей, стремящихся постичь тайны
живой материи.

Все ГДЗ и Решебники по предметам

Формат учебника: pdf
      
  

Размер для скачивания:
 21 Мб

Смотреть онлайн, скачать бесплатно:   drive.google
 

ОГЛАВЛЕНИЕ

От автора 11

МОДУЛЬ I ВВЕДЕНИЕ В СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА, БИОЭНЕРГЕТИКУ И ХИМИЧЕСКУЮ КИНЕТИКУ

Глава 1. СТРОЕНИЕ АТОМА, ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ Д.
И. МЕНДЕЛЕЕВА 14

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 элементов Д. И. Менделеева 
22

1.3. Основные характеристики атомов элементов 26

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. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ 31

2.1. Ковалентная связь 32

2.1.1. а- и 7Г-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 И АГРЕГАТНОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА 48

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 И БИОЭНЕРГЕТИКИ 73

4.1. Основные понятия термодинамики 73

4.2. Первый закон термодинамики 79

4.3. Понятие о самопроизвольных процессах. Энтропия 84

4.4. Второй закон термодинамики. Энергия Гиббса 86

4.5. Принцип энергетического сопряжения биохимических реакций  90

4.6. Особенности термодинамики биохимических процессов в равновесных и
стационарных состояниях. Понятие о гомеостазе  92

Глава 5. ОСНОВЫ КИНЕТИКИ БИОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ И ХИМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ 96

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 реакции. Понятие о
порядке реакции по реагенту  100

5.2.3. Влияние температуры. Энергия активации 104

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 РАВНОВЕСИЯ В ЖИДКИХ СРЕДАХ ОРГАНИЗМА

Глава 6. РАСТВОРЫ И ИХ КОЛЛИГАТИВНЫЕ СВОЙСТВА 124

6.1. Вода как растворитель и ее роль в жизнедеятельности 125 организма

6.2. Термодинамика процесса растворения 134

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 диссоциации  159

7.3. Особенности растворов сильных электролитов. Ионная 159 сила раствора

7.4. Электролитическая диссоциация и ионное произведение воды  162

7.5. Водородный и гидроксильный показатели (рН и рОН) 164

7.6. Физико-химические основы водно-электролитного баланса в организме  167

Глава 8. ТЕОРИЯ КИСЛОТ И ОСНОВАНИЙ И ПРОТОЛИТИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ 173

8.1. Протолитическая теория кислот и оснований 173

8.2. Кислотно-основные свойства сс-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

8.5. Буферные системы организма, их взаимодействие, яв- 197 t ления ацидоза и
алкалоза

Глава 9. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ, ИХ ЗАКОНОМЕРНОСТИ И РОЛЬ В
ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНИЗМОВ 208

9.1. Основные понятия и факторы, влияющие на протекание 208
окислительно-восстановительных реакций

9.2. Направление протекания окислительно-восстановитель- 212 ных реакций

9.3. Особенности биохимических окислительно-восстанови- 215 тельных процессов в
организмах

9.3.1. Степень окисления углерода в органических соединениях 219

9.3.2. Биохимические реакции внутри- и межмолекулярной 220
окислительно-восстановительной дисмутации за счет атомов углерода

9.3.3. Окислительно-восстановительные превращения кофак- 221 торов и коферментов
оксидоредуктаз

9.3.4. Электронотранспортные цепи 225

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

9.4. Использование окислителей и восстановителей в меди- 242 ко-санитарной
практике

Глава 10. КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ИХ СВОЙСТВА 243

10.1. Основные понятия и терминология 243

10.2. Химическая связь в комплексных соединениях и осо- 246 бенности их строения

10.3. Химические свойства комплексных соединений 249

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 В РАСТВОРАХ 266

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

11.4. Гетерогенные равновесия в живых системах 275

МОДУЛЬ III ХИМИЯ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Глава 12. ХИМИЯ 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 элементов- 288 органогенов и их
соединений в растительном и живот¬ном мире

12.2.1. Водород и его соединения 288

12.2.2. Углерод и его соединения 29 5

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. ХИМИЯ ИОНОВ МЕТАЛЛОВ ЖИЗНИ И ИХ РОЛЬ В РАСТИТЕЛЬНОМ И ЖИВОТНОМ МИРЕ
337

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. ХИМИЯ И АНАЛИЗ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 358

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

14.3. Загрязнение гидросферы. Понятие об общих показа- 370 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

15.2. Пространственная структура биоорганических молекул 381 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 399

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 И СУЛЬФИДЫ 426

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 ИХ ПРОИЗВОДНЫЕ 449

18.1. Строение, номенклатура и физико-химические свой- 449 ства альдегидов и
кетонов

18.2. Химические свойства альдегидов и кетонов 451

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

Глава 19. КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ И ИХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ 468

19.1. Строение, номенклатура и физико-химические свой- 468 ства карбоновых
кислот

19.2. Химические свойства предельных кислот и их произ- 471 водных

19.2.1. Кислотно-основные свойства 472

19.2.2. Карбоновые кислоты как ацилирующие реагенты 473

19.2.3. Производные карбоновых кислот, их свойства и вза- 477 имные превращения

19.2.4. Окислительно-восстановительные свойства карбоновых 482 кислот и их
производных

19.3. Особенности свойств замещенных карбоновых кислот 484 и их производных

19.3.1. Дикарбоновые кислоты 484

19.3.2. Гидроксикарбоновые кислоты 487

19.3.3. Оксокарбоновые кислоты 491

19.3.4. Ненасыщенные карбоновые кислоты 497

19.4. Основные реакции метаболизма карбоновых кислот 500

19.4.1. Биосинтез жирных кислот 501

19.4.2. Биологическое окисление жирных кислот 502

19.4.3. Реакции цикла Кребса 505

19.5. Кислоты ароматического ряда и их производные как 509 лекарственные
средства

Глава 20. ЛИПИДЫ 513

20.1. Жиры и воски 514

20.2. Омыляемые сложные липиды 519

20.3. Неомыляемые липиды — низкомолекулярные биоре- 521 гуляторы

Глава 21. АМИНОКИСЛОТЫ, ПЕПТИДЫ И БЕЛКИ 528

21.1. Строение, классификация и физико-химические свой- 528 ства
а-аминокислот

21.2. Химические свойства а-аминокислот 533

21.2.1. Кислотно-основные свойства и прототропная тауто- 533 мерия

21.2.2. Комплексообразующие свойства 538

21.2.3. Электрофильно-нуклеофильные свойства 538

21.2.4. Окислительно-восстановительные свойства 543

21.3. Структура и свойства пептидов 550

21.4. Структура и свойства белков 554

Глава 22. УГЛЕВОДЫ И ПОЛИСАХАРИДЫ 569

22.1. Строение, изомерия и свойства моносахаридов 570

22.1.1. Химические свойства моносахаридов и их производных 576

22.1.2. Катаболизм глюкозы — гликолиз 584

22.2. Строение и свойства дисахаридов 588

22.3. Полисахариды, их структура и свойства 591

22.3.1. Гомополисахариды 591

22.3.2. Гетерополисахариды, протеогликаны, гликопротеины 595

Глава 23. БИОЛОГИЧЕСКИ ВАЖНЫЕ АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ 599

23.1. Электронные состояния атома азота в его соединениях 600 и свойства
этих соединений

23.2. Роль аммиака для живых организмов и пути его обез- 607 вреживания. Цикл
мочевины и ее свойства

23.3. Азотсодержащие ароматические гетероциклические со- 612 единения

23.4. Нуклеозиды, нуклеотиды и нуклеиновые кислоты, их 626 структура и свойства

МОДУЛЬ V ОСНОВЫ ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Глава 24. ЭЛЕКТРОХИМИЯ. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ РАСТВОРОВ ЭЛЕКТРОЛИТОВ 638

24.1. Электрическая подвижность ионов в растворе 639

24.2. Удельная электрическая проводимость растворов элек- 642 тролитов

24.3. Молярная электрическая проводимость растворов элек- 643 тролитов

24.4. Закон независимого движения ионов в разбавленных 645 растворах (закон
Кольрауша)

24.5. Кондуктометрические методы анализа 646

24.5.1. Кондуктометрическое титрование 646

24.6. Электрическая проводимость биологических объектов 649 в норме и патологии

Глава 25. МЕЖФАЗНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ, ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ,
ПОТЕНЦИОМЕТРИЯ 652

25.1. Возникновение двойного электрического слоя и виды 652 электрических
потенциалов

25.2. Электродный потенциал. Стандартный водородный элек- 654 трод.
Гальванические цепи. Уравнение Нернста

25.3. Восстановительный потенциал 661

25.4. Диффузионный потенциал 664

25.5. Мембранный потенциал 665

25.6. Потенциометрия 670

25.6.1. Хлорсеребряный электрод сравнения 671

25.6.2. Ионо- и молекулярноселективные электроды определения 672

25.6.3. Потенциометрическое титрование 677

Глава 26. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОВЕРХНОСТНЫХ ЯВЛЕНИЙ 681

26.1. Свободная поверхностная энергия 681

26.2. Сорбция и ее виды 683

26.3. Абсорбция 684

26.4. Адсорбция 687

26.4.1. Адсорбция на неподвижной поверхности раздела фаз 688

26.4.2. Молекулярная адсорбция из растворов на твердых ад- 692 сорбентах

26.4.3. Адсорбция ионов из растворов 694

26.4.4. Ионообменная адсорбция 696

26.5. Адсорбция на подвижной поверхности раздела фаз 697

26.6. Поверхностно-активные вещества 698

26.7. Хроматография 702

Глава 27. ФИЗИКОХИМИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ 708

27.1. Дисперсные системы и их классификация 708

27.2. Лиофобные коллоидные растворы 710

27.2.1. Строение мицелл в лиофобных коллоидных растворах 712

27.2.2. Свойства лиофобных коллоидных растворов 716

27.2.3. Влияние высокомолекулярных соединений на устой- 727 чивость лиофобных
коллоидов. Флокуляция

27.3. Лиофильные коллоидные растворы 729

27.3.1. Строение мицелл ПАВ и ВМС в водных коллоидных 730 растворах в
зависимости от их концентрации

27.3.2. Получение и свойства лиофильных коллоидных рас- * 735 творов

27.3.3. Моющее действие растворов ПАВ 739

27.3.4. Особенности растворов биополимеров 741

27.4. Структурообразование в растворах ВМС. Возникнове- 748 нйе связнодисперсных
систем и их свойства

27.5. Грубодисперсные системы 751

27.5.1. Суспензии 752

27.5.2. Эмульсии 753

27.5.3. Аэрозоли 755

27.6. Электрокинетические явления в дисперсных системах 760

27.7. Ткани организма — дисперсные системы 763

27.7.1. Строение и свойства межклеточных мембран 763

27.7.2. Кровь — сложная дисперсная система 765

Приложение 1 768

Предметный указатель 769

Литература 784

ОТ АВТОРА

Учебник * Химия: Основы химии живого» рекомендован к изданию как победитель
Всероссийского конкурса учебников для бакалавров по фундаментальным дисциплинам
для студентов высших учебных заведений естественнонаучных направлений и
специальностей. Автор учебника имеет опыт преподавания химии в
Санкт-Петербургской государственной медицинской академии им. И. И. Мечникова
более 20 лет.

Химия является фундаментальной наукой и мощным инструментом исследования и
познания процессов в живых системах. Поэтому студенты естественнонаучных
специальностей, таких как биология, биохимия, физиология, агрономия,
животноводство, биотехнология, экология, а также студенты медицинских и
фармацевтических вузов должны хорошо усвоить основные идеи, законы и методы этой
науки. Учитывая очень ограниченное количество часов (200-240), отводимых на
изучение химии, автор стремился изложить полный курс химии, включающий основы
общей, бионеорганической, биоорганической, биофизической и коллоидной химии, по
возможности кратко и доступно, но достаточно строго, на высоком уровне и в
рамках единого подхода.

Цель данного учебника — сформировать у читателя целостное восприятие химии,
показать ее тесную связь с жизнедеятельностью биологических систем, сделать
изучение химии как можно более эффективным и увлекательным, раскрыть химические
и физико-химические аспекты превращений молекула — клетка — организм. Автор
надеется, что учебник поможет стимулировать интерес к химии у любознательных
студентов и будет способствовать тесному научному сотрудничеству химиков,
биологов, физиологов, фармацевтов и врачей. Такой союз должен исправить
существующую терминологическую несогласованность в языках родственных
специальностей, препятствующую взаимопониманию. Последовательность, четкость и
оригинальность изложения многих вопросов химии позволяет рекомендовать данный
учебник студентам химических вузов, преподавателям химии, а также биологам,
врачам и экологам.

Для того чтобы адаптировать химию к медико-биологическим проблемам в
соответствии с требованиями государственных общеобразовательных стандартов, в
основу учебника положены следующие принципы:

систематическое изложение современной химии с сохранением необходимой строгости
на уровне краткого курса для студентов, специализирующихся в науках о жизни;

представление материала с минимальным привлечением математического аппарата, но
на таком физико-химическом уровне, который необходим для последующего изучения
специальных предметов;

тесная взаимосвязь различных разделов химии, биологии, биохимии и медицины
показана с помощью большого числа примеров из жизни растительного и животного
мира, а также медицинской практики.

В учебнике использована модульная система с сохранением классической
последовательности изложения разделов химии. Это рационально, так как при
наличии логической взаимосвязи между всеми модулями отдельные темы можно
выносить в качестве элективов для самостоятельной проработки, а некоторые модули
даже изучать параллельно.

Основными особенностями учебника являются: рассмотрение жидкокристаллического
состояния для веществ, молекулы которых анизометричны; более широкое изложение
свойств воды и систем на ее основе; впервые химические свойства органических и
биохимических соединений рассматриваются с учетом окислительно-восстановительной
двойственности атомов углерода; последовательно излагаются химические и
физико-химические аспекты важнейших биохимических процессов и различных видов
баланса в организме. В учебнике не только даны необходимые общие сведения по
химии, но и рассмотрены, иногда на уровне гипотез, ее новые направления, которые
тесно связаны с биологией, физиологией и медициной. В начале каждой главы
учебника указаны основные цели ее изучения и перечислены важнейшие понятия. Это
даст возможность читателям после изучения главы проверить себя и убедиться в
достижении поставленной цели. Многочисленные рисунки и таблицы, представляющие
собой графическое резюме наиболее важных положений, помогут усвоить и повторить
пройденный раздел, а также увидеть взаимосвязь химических явлений и их связь с
другими формами движения материи.

Рекомендуемый контент по теме