醫(yī)用化學(xué)第一二章

醫(yī)用化學(xué)基礎(chǔ)授課教師：胡鈞第一章緒論一、化學(xué)及其發(fā)展簡(jiǎn)史

自然科學(xué)中重要的基礎(chǔ)學(xué)科，研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用的一門(mén)自然科學(xué)。

以研究的手段、目的和任務(wù)的不同，分為無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、生物化學(xué)等。什么是化學(xué)？化學(xué)：以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化及其應(yīng)用的一門(mén)自然學(xué)科?；瘜W(xué)在哪？化學(xué)無(wú)處不在?；瘜W(xué)又是如何開(kāi)始的？火火的使用實(shí)際上就是一種化學(xué)變化。普羅米修斯盜天火煉金術(shù)煉金術(shù)（中世紀(jì)化學(xué)哲學(xué)思想）煉金術(shù)(Alchemy)是中世紀(jì)的一種化學(xué)哲學(xué)的思想和始祖，是化學(xué)的雛形。其目標(biāo)是通過(guò)化學(xué)方法將一些基本金屬轉(zhuǎn)變?yōu)辄S金，制造萬(wàn)靈藥及制備長(zhǎng)生不老藥?，F(xiàn)在的科學(xué)表明這種方法是行不通的。但是直到19世紀(jì)之前，煉金術(shù)尚未被科學(xué)證據(jù)所否定。近代化學(xué)之父----拉瓦錫安托萬(wàn)－洛朗·拉瓦錫（1743.8.26-1794.5.8）法國(guó)著名化學(xué)家，近代化學(xué)的奠基人之一，“燃燒的氧學(xué)說(shuō)”的提出者。1743年8月26日生于巴黎，因其包稅官的身份在法國(guó)大革命時(shí)的1794年5月8日于巴黎被處死。拉瓦錫與他人合作制定出化學(xué)物種命名原則，創(chuàng)立了化學(xué)物種分類(lèi)新體系。拉瓦錫根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)，用清晰的語(yǔ)言闡明了質(zhì)量守恒定律和它在化學(xué)中的運(yùn)用。這些工作，特別是他所提出的新觀念、新理論、新思想，為近代化學(xué)的發(fā)展奠定了重要的基礎(chǔ)，因而后人稱(chēng)拉瓦錫為近代化學(xué)之父。拉瓦錫之于化學(xué)，猶如牛頓之于物理學(xué)。X射線、放射性和電子是19世紀(jì)末的三大發(fā)現(xiàn)。原子核之父----盧瑟福歐內(nèi)斯特·盧瑟福被公認(rèn)為是二十世紀(jì)最偉大的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家，在放射性和原子結(jié)構(gòu)等方面，都做出了重大的貢獻(xiàn)。他還是最先研究核物理的人。除了理論上非常重要以外，他的發(fā)現(xiàn)還在很大范圍內(nèi)有重要的應(yīng)用，如核電站、放射標(biāo)志物以及運(yùn)用放射性測(cè)定年代。他對(duì)世界的影響力極其重要，并正在增長(zhǎng)，其影響還將持久保持下去。他被稱(chēng)為近代原子核物理學(xué)之父。二、化學(xué)和醫(yī)學(xué)的關(guān)系1、人體內(nèi)的生理變化和物質(zhì)變化是以化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)。糖、蛋白質(zhì)、脂肪、核酸、維生素、無(wú)機(jī)鹽、水生物化學(xué)2、藥物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)決定著藥物的作用和療效。碳酸氫鈉、葡萄糖酸鈣、青霉素G3、運(yùn)用化學(xué)的原理和方法診斷疾病。三、學(xué)習(xí)化學(xué)的方法無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和化學(xué)實(shí)踐三部分，主要內(nèi)容是醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)必需的化學(xué)知識(shí)。無(wú)機(jī)化學(xué)部分的重點(diǎn)是基本概念、基本原理、元素及其化合物的性質(zhì)和應(yīng)用、有關(guān)化學(xué)的基本計(jì)算等。有機(jī)化學(xué)部分的重點(diǎn)是有機(jī)化合物的概念、結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)、重要化合物的命名、性質(zhì)和應(yīng)用等。課前預(yù)習(xí)，上課認(rèn)真聽(tīng)講，課后多復(fù)習(xí)，多練習(xí)。多聽(tīng)、多記、多思、多問(wèn)、多看、多練思考題1、化學(xué)的定義。2、化學(xué)和醫(yī)學(xué)的關(guān)系。第二章元素及化合物元素：具有相同的核電荷數(shù)（即核內(nèi)質(zhì)子數(shù)）的一類(lèi)原子的總稱(chēng)?；衔铮夯衔镉蓛煞N或兩種以上的元素組成的純凈物（區(qū)別于單質(zhì)）。下列哪種是化合物？氧氣 水煤氣 水鐵 鋼 二氧化碳葡萄糖 空氣 NaCl元素：具有相同的核電荷數(shù)（即原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)）的一類(lèi)原子的總稱(chēng)。1、原子的組成質(zhì)子每個(gè)質(zhì)子帶一個(gè)單位正電荷核外電子每個(gè)電子帶一個(gè)單位負(fù)電荷中子不顯電性原子原子核2、核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)3、核外電子排布

元素核外電子最少的有1層，最多的有7層，最外層電子數(shù)最多不超8個(gè)，只有1層的不超2個(gè)。4、原子的核外電子排布，特別是最外層的電子數(shù)目，與元素的化學(xué)性質(zhì)有密切關(guān)系。一、元素周期律Na11鈉H1氫He2氦Li3鋰Be4鈹B5硼C6碳N7氮O8氧F9氟Ne10氖Mg12鎂Al13鋁Si14硅P15磷S16硫Cl17氯Ar18氬IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA01231-18號(hào)元素周期表的結(jié)構(gòu)隨著原子序數(shù)的遞增，原子核外電子的排布呈現(xiàn)周期性變化（一）核外電子排布呈周期性變化（二）原子半徑呈周期性變化隨著原子序數(shù)的遞增，原子半徑呈現(xiàn)周期性變化（三）化合價(jià)呈周期性變化+1+2+3+4+5+6+7-1-2-3-4隨著原子序數(shù)的遞增，元素化合價(jià)呈現(xiàn)周期性變化元素的性質(zhì)隨著元素原子序數(shù)的遞增而呈周期性變化。這個(gè)規(guī)律稱(chēng)元素周期律。元素性質(zhì)的周期性變化是核外電子排布周期性變化的必然結(jié)果，即原子結(jié)構(gòu)決定元素性質(zhì)。二、元素周期表按原子序數(shù)遞增的順序由左到右排成橫行，把不同橫行中最外層電子數(shù)相同的元素按電子層數(shù)遞增的順序由上而下排成縱行，這樣得到一個(gè)表，稱(chēng)為元素周期表。元素周期表是元素周期律的具體表現(xiàn)形式，它反映了元素之間相互聯(lián)系的規(guī)律（一）元素周期表的結(jié)構(gòu)1.周期具有相同電子層數(shù)的元素按照原子序數(shù)遞增的順序排列的一個(gè)橫行稱(chēng)為一個(gè)周期。7個(gè)周期，序數(shù)用1、2、3、4、5、6、7表示，周期的序數(shù)等于該周期元素原子具有的電子層數(shù)。周期1234567元素種數(shù)288181832分類(lèi)短周期長(zhǎng)周期不完全周期（結(jié)構(gòu)：三短、三長(zhǎng)、一不全）1817161514131098765211211111010910810710610510489-1038887121143176541882MLk382LK22K186858483828154535251504936353433323156553837201980797877767574737257-714847464544434241403930292827262524232221周期的結(jié)構(gòu)短周期長(zhǎng)周期不完全周期第六周期中57號(hào)鑭到71號(hào)镥[lǔ]，共15種元素，它們的電子層結(jié)構(gòu)和性質(zhì)非常相似，總稱(chēng)鑭系元素。第七周期中有錒[ā]系元素。為了使周期表結(jié)構(gòu)緊湊，將鑭系元素放在周期表的同一格里，錒系元素也放在周期表的同一格里，并按原子序數(shù)遞增的順序，把它們另列在周期表的下方。2.族元素周期表縱行稱(chēng)為族。18縱行。8、9、10三個(gè)縱行稱(chēng)為第Ⅷ族，其余15縱行各為一族。族分為主族和副族。有短周期元素和長(zhǎng)周期元素共同構(gòu)成的族稱(chēng)為主族，完全有長(zhǎng)周期元素構(gòu)成的族為副族。族序數(shù)用羅馬數(shù)字表示。主族元素在族的序數(shù)后面標(biāo)一個(gè)A，副族元素在族的序數(shù)后面標(biāo)一個(gè)B。稀有氣體稱(chēng)為0族。主族元素的最高正化合價(jià)等于它所在的族序數(shù)，非金屬元素的最高正化合價(jià)與它的負(fù)化合價(jià)的絕對(duì)值之和等于8.11010910878777646454428272611211110710610510489-10380797574737257-714847434241403930292524232221858483828153525150493534333231171615141398765865436181028887565538372019121143176541882MLk382LK22K1IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA0IIIBIVBVBVIBVIIBVIIIIBIIB主族副族Ⅷ族零族族的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：（七主、七副、零八族）族的分類(lèi)主族副族零族Ⅷ族包含元素長(zhǎng)、短周期元素長(zhǎng)周期元素稀有氣體元素8、9、10縱行表示ⅠA,ⅡA等ⅠB,ⅡB等0Ⅷ個(gè)數(shù)7711原子結(jié)構(gòu)決定反映元素性質(zhì)決定反映元素在表中位置反映決定元素在周期表中的位置與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系a.周期序數(shù)＝電子層數(shù)b.主族序數(shù)＝最外層電子數(shù)練習(xí)：（1）已知硫原子結(jié)構(gòu)示意圖，指出硫元素在周期表的位置。（2）某元素位于第二周期，第ⅦA族，它是___元素。原子結(jié)構(gòu)周期表位置決定反映練習(xí)：（1）已知硫原子結(jié)構(gòu)示意圖，指出硫元素在周期表的位置。（2）某元素位于第二周期，第ⅦA族，它是___元素。第三周期，第VIA族氟某元素核外有3個(gè)電子層，最外層有7個(gè)電子，它處在周期表中第幾周期、第幾主族？是什么元素？練習(xí)：1、第三周期第IVA族的元素原子序數(shù)是：2、Na元素的原子序數(shù)為11，相鄰的同族元素的原子序數(shù)是：3、短周期元素中，族序數(shù)＝周期序數(shù)的元素有：族序數(shù)等于周期序數(shù)2倍的元素有：周期序數(shù)＝族序數(shù)2倍的有：143，19H，Be，AlC，SLi元素周期歌（二）周期表中元素性質(zhì)的遞變規(guī)律1.同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律電子層數(shù)相同，但從左到右，核電荷數(shù)依次增多，原子半徑逐漸減小，失去電子的能力逐漸減弱，得到電子的能力逐漸增強(qiáng)。同周期元素從左到右，金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)。2.同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律最外層電子數(shù)相同，但從上到下，電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大，失去電子能力逐漸增強(qiáng)，而得到電子能力逐漸減弱。同主族元素從上到下，金屬性逐漸增強(qiáng)，非金屬性逐漸減弱。金屬性：H＜Li＜Na＜K＜Rb＜Cs＜Fr原子半徑依次減小原子半徑依次減小原子半徑依次增大原子半徑依次增大失電子能力依次增大失電子能力依次增大非金屬性依次增強(qiáng)得電子能力依次增大得電子能力依次增大非金屬性依次增強(qiáng)金屬性依次增強(qiáng)金屬性依次增強(qiáng)思考：周期表中什么元素的金屬性最強(qiáng)？什么元素的非金屬性最強(qiáng)，為什么？周期表左下方的鈁[fāng]金屬性最強(qiáng)，右上方的氟非金屬性最強(qiáng)。從原子結(jié)構(gòu)的角度預(yù)測(cè)金屬性與非金屬性的遞變規(guī)律A、同一周期，從左到右，金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強(qiáng)。B、同一主族，從上到下，金屬性逐漸增強(qiáng)，非金屬性逐漸減弱。（三）元素周期表和元素周期律的意義門(mén)捷列夫，19世紀(jì)俄國(guó)化學(xué)家，他發(fā)現(xiàn)了元素周期律，并就此發(fā)表了世界上第一份元素周期表。1、預(yù)言未知元素的存在與性質(zhì)2、對(duì)于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的指導(dǎo)意義4、哲學(xué)思想方法的體現(xiàn)3、學(xué)習(xí)研究化學(xué)的重要工具類(lèi)鋁（Ea）鎵（Ga）1871年門(mén)捷列夫預(yù)言1875年布瓦發(fā)現(xiàn)鎵后測(cè)定原子量約為69原子量約為69.72比重約為5.9~6.0比重約為5.94熔點(diǎn)應(yīng)該很低熔點(diǎn)為30.1℃不受空氣的侵蝕灼熱時(shí)略起氧化灼熱時(shí)能分解水氣灼熱時(shí)確能分解水氣能生成類(lèi)似明礬的礬類(lèi)能生成結(jié)晶很好的鎵礬可用分光鏡發(fā)現(xiàn)其存在鎵是用分光鏡發(fā)現(xiàn)的最高價(jià)氧化物Ea2O3最高價(jià)氧化物Ga2O3門(mén)捷列夫的預(yù)言和以后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果取得了驚人的一致

類(lèi)鋁（鎵）的發(fā)現(xiàn)：1875年，法國(guó)化學(xué)家布瓦博德朗在分析比里牛斯山的閃鋅礦時(shí)發(fā)現(xiàn)一種新元素，命名為鎵，測(cè)得鎵的比重為4.7，不久收到門(mén)捷列夫的來(lái)信指出鎵的比重不應(yīng)是4.7，而是5.9~6.0，布瓦博德朗是唯一手里掌握金屬鎵的人，門(mén)捷列夫是怎樣知道鎵的比重的呢？經(jīng)重新測(cè)定鎵的比重確實(shí)是5.94，這結(jié)果使他大為驚奇，認(rèn)真閱讀門(mén)捷列夫的周期論文后，感慨地說(shuō)“我沒(méi)有什么可說(shuō)的了，事實(shí)證明了門(mén)捷列夫理論的巨大意義”。根據(jù)元素周期表預(yù)言新元素的存在元素周期表的研究歷程：1829、1864、1865、1866、1869、1905、1916…1866年紐蘭茲在倫敦化學(xué)會(huì)上報(bào)告他的發(fā)現(xiàn)時(shí)，一位教授譏諷：“如果紐蘭茲先生把元素按字母順序排列，也可能出現(xiàn)這種情況?！奔~蘭茲一氣之下終止了研究。1871年門(mén)捷列夫繼續(xù)研究并且修訂周期表。修訂銦、鈾原子量、預(yù)言類(lèi)鋁、類(lèi)硅并得到證明。理論得到認(rèn)可。1906年逝世前一年再次發(fā)表他修訂的元素周期表尋找用于制取農(nóng)藥的元素尋找半導(dǎo)體材料尋找催化劑、耐高溫、耐腐蝕的合金材料A、B、C、D四種元素在周期表中分別處于元素x的四周(如下圖)，已知X元素最高價(jià)氧化物的化學(xué)式為X2O5，且五種元素中有一種元素的原子半徑是它們所處的同族中最小的。試確定：

各元素的符號(hào)：解析本題的關(guān)鍵是確定X。X2O5中X為+5價(jià)，為ⅤA族元素，又知五種元素中有一種元素是同族中原子半徑最小的，只能是B，第ⅤA族的第一種元素是N，所以X為P，D為As，A為Si，C為S。生物元素指組成生命體的化學(xué)元素。常量元素：占人體質(zhì)量分?jǐn)?shù)萬(wàn)分之一以上，主要用11種，H、O、C、N、Ca、P、K、S、Cl、Na、Mg，都是必需元素。微量元素：分為必需微量元素、非必需微量元素及有害微量元素。有Fe、I、Cu、B、F、Si、Mn、Cr、V、Co、Ni、Mo、Zn、Se等。第二節(jié)鹵族元素元素周期表中第ⅦA族元素稱(chēng)為鹵族元素，簡(jiǎn)稱(chēng)鹵素。包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）、砹（At）。鹵素氟氯溴碘氧化性逐漸減弱相同點(diǎn)：最外層7個(gè)電子易得一個(gè)電子，不同點(diǎn)：核電荷數(shù)遞增電子層數(shù)遞增原子半徑依次增大得電子能力逐漸減弱核電荷數(shù)電子層排布元素符號(hào)FClBrI91735532,72,8,72,8,18,72,8,18,18,7原子結(jié)構(gòu)性質(zhì)決定具氧化性一、氯氣鹵素均為典型非金屬元素，單質(zhì)具有很強(qiáng)的化學(xué)活潑性，自然界以化合態(tài)形式存在。（一）氯氣的性質(zhì)雙原子分子，分子式為Cl2。常態(tài)呈黃綠色，密度為空氣2.5倍，易液化，能溶于水。有劇毒，具有強(qiáng)烈的刺激性氣味。＋17287＋17288ClCl-+e鹵素原子鹵素離子得到一個(gè)電子半徑增大1.氯氣與金屬的反應(yīng)能與絕大多數(shù)金屬反應(yīng)生成鹽。2Na+Cl2＝2NaCl（白色）點(diǎn)燃2Fe+3Cl2＝2FeCl3

（棕色）

點(diǎn)燃干燥的氯氣在常溫下不與鐵反應(yīng)，可用鋼瓶貯存液氯2.氯氣與非金屬的反應(yīng)在一定條件下，能與氫氣、磷等非金屬反應(yīng)，但不能和氧氣、碳等直接化合。氯氣與氫氣的反應(yīng)，常溫?zé)o光照時(shí)，反應(yīng)緩慢。有光照或加熱時(shí)，反應(yīng)劇烈。H2+Cl2=2HCl光照3.氯氣和水的反應(yīng)氯氣溶于水形成黃綠色的氯水Cl2+H2O=HCl+HClOHClO為強(qiáng)氧化劑，具有氧化、漂白和消毒殺菌的作用。HClO不穩(wěn)定，見(jiàn)光易分解放出氧氣。2HClO=2HCl+O24.氯氣與堿的反應(yīng)氯氣與堿反應(yīng)生成氯化物、次氯酸鹽和水2Ca(OH)2+2Cl2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O (工業(yè)制漂白粉)工業(yè)用氯氣和消石灰Ca(OH)2制漂白粉。漂白粉為混合物，有效成分為Ca(ClO)2，又稱(chēng)漂白精。原理：Ca(ClO)2+2H2O=Ca(OH)2+2HClO （工作原理）失效：Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO(二)氯氣的用途重要的化工原料，制造農(nóng)藥，合成鹽酸等，制造氯仿等有機(jī)溶劑，消毒。二、鹵素單質(zhì)的性質(zhì)（一）鹵族元素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及物理性質(zhì)氟氯溴碘非金屬性逐漸減弱相同點(diǎn)：最外層7個(gè)電子易得一個(gè)電子，不同點(diǎn)：核電荷數(shù)遞增電子層數(shù)遞增原子半徑依次增大得電子能力逐漸減弱核電荷數(shù)電子層排布元素符號(hào)FClBrI91735532,72,8,72,8,18,72,8,18.18,7具氧化性單質(zhì)狀態(tài)顏色密度沸點(diǎn)溶解度F2氣體淡黃色逐逐逐Cl2氣體黃綠色漸漸漸Br2液體紅棕色增增減I2固體紫黑色大大小鹵素單質(zhì)主要物理性質(zhì)不易溶于水，易溶于酒精、汽油、四氯化碳等有機(jī)試劑（二）鹵素單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)單質(zhì)都是活潑的非金屬，都能與金屬、非金屬、水、堿等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。1.鹵素與金屬的反應(yīng)生成金屬鹵化物，按F2、Cl2、Br2、I2的順序反應(yīng)能力減弱。氟、氯能與絕大多數(shù)金屬直接化合，溴、碘在常溫下可與活潑金屬直接化合，與其它金屬需在加熱的條件下才能反應(yīng)。氟化物最穩(wěn)定，碘化物最不穩(wěn)定，穩(wěn)定性隨著氟化物、氯化物、溴化物、碘化物的順序遞減?；蟽r(jià)均為-1價(jià)。Ｍ+Ｘ2＝MXn

2Fe+3Cl2＝2FeCl3Cu+Cl2＝

CuCl22Fe+3Br2＝2FeBr3Cu+Br2＝CuBr2

Fe+I2

＝FeI2

2Cu+I2

＝2CuI2.鹵素與氫氣的反應(yīng)單質(zhì)反應(yīng)方程式條件及現(xiàn)象氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性氫化物水溶液酸性F2黑暗H2+F2=2HF暗處、爆炸很穩(wěn)定氫氟酸-弱酸Cl2光照H2+Cl2=2HCl光照或加熱、爆炸穩(wěn)定鹽酸-強(qiáng)酸Br2高溫H2+Br2=2HBr高溫，緩慢化合較穩(wěn)定氫溴酸-強(qiáng)酸I2高溫H2+I2=2HI高溫、緩慢化合，可逆不穩(wěn)定氫碘酸-強(qiáng)酸穩(wěn)定性減弱酸性增強(qiáng)鹵素單質(zhì)與氫氣反應(yīng)性質(zhì)的比較3.鹵素與水的反應(yīng)2F2+2H2O=4HF+O2

↑Br2、I2與水的反應(yīng)與Cl2相似，但比較微弱。反應(yīng)按F2、Cl2、

Br2、I2逐漸減弱。Br2+H2O=HBr+HBrOCl2+H2O=HCl+HClO4.鹵素與堿的反應(yīng)生成鹵化物、次鹵酸鹽和水。反應(yīng)能力按F2、Cl2、

Br2、I2逐漸減弱。X2+2NaOH=NaX+NaXO+H2O3X2+6NaOH=5NaX+NaXO3+3H2O(X=Cl、Br、I)5.鹵離子的檢驗(yàn)離子檢驗(yàn)試劑主要實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象Cl－AgNO3溶液、稀硝酸生成白色沉淀，不溶于稀硝酸Br－AgNO3溶液、稀硝酸