Розчини

Загальна характеристика розчинiв. Системне висвiтлення сучасного погляду на механiзм розчинення речовин на основі вчення про термодинамічні та кінетичні умови утворення розчинів, будову речовин. Способи визначення кількісного складу розчинiв: мольна та масова частки; масова, моляльна, молярна та еквiвалентна концентрацiї.

Розбавленi молекулярнi рiдкi розчини. Тиск насиченоi пари над розчинником та розчином. Колігативні властивості розчинів: температура

замерзання i кипiння розчинiв. Крiоскопiя та ебулiоскопiя. Явище осмосу,

осмотичний тиск. Активнiсть, коефiцiєнт активностi, леткiсть.

Класифiкацiя рiдких сумiшей за характером взаємної розчинностi речовин. I закон Коновалова. Сумiшi з позитивними i негативними вiдхиленнями. Азеотропнi сумiшi. II закон Коновалова. Проста i фракцiйна перегонка, ректифiкацiя. Рiдкi сумiшi з обмежено розчинними компонентами. Критична температура. Сумiшi взаємонерозчинних рiдин. Перегонка з водяною парою.

Причини та механiзм процесу електролiтичної дисоцiацiї. Порiвняльна характеристика сильних i слабких електролiтiв. Фiзико-хiмiчнi властивостi розбавлених розчинiв слабких електролiтiв: iзотонiчний коефiцiєнт, ступiнь дисоцiацiї i константа дисоцiацiї слабкого електролiту. Закон розбавлення

Оствальда. Гiдролiз водних розчинів солей, ступінь та константа гідролізу. Розрахунок рН гідролізованих розчинів. Буфернi розчини i механізм буферної дiї. Буферна ємність.

Розчини сильних електролітів. Основи теорiї сильних електролiтiв Дебая та Гюккеля. Активнiсть та коефiцiєнт активностi. Йонна сила розчинiв. Важкорозчинні сильні електроліти, добуток розчинності. Термодинамічні

умови утворення та розчинення осадів.

Неводні розчини електролітів. Теорії кислот та основ. Амфоліти.

Електропровiднiсть розчинiв електролiтiв. Рухливiсть йонiв в електролітичному полі. Аномальна активнiсть протонів та гiдроксид-iонiв у водних розчинах електролітів. Кондуктометрія. Кондуктометричне титрування.

4. ЕЛЕКТРОХІМІЯ

Електродні потенціали. Рiвноважнi та стандартні електроднi потенцiали, розрахунок потенціалу окремого електроду за рівнянням Нернста. Воднева шкала електродних потенцiалiв. Електрохiмiчний ряд напруг металiв. Класифікація електродiв.

Гальванiчнi елементи: будова, принцип роботи, електрорушiйна сила гальванiчного елемента. Залежність електрорушійної сили гальванічного елемента від концентрації катодного і анодного розчинів. Електрорушійна сила гальванічного елемента, рівняння Нернста.

Класифікація гальванічних ланцюгів: хімічні, концентраційні (з

перенесенням i без перенесення заряду), окисно-відновні. Природа біопотенціалів. Мембранний потенціал.

Компенсаційний метод вимірювання електрорушійної сили гальванічного ланцюга та визначення потенціалу окремого електрода.

Електролiз. Закономірності процесу електролізу. Закони Фарадея. Електрохімічний еквівалент. Кулонометрія. Особливостi електролiзу розплавiв та водних розчинiв електролiтiв. Електролітичний розклад води. Послідовність реакцій на катоді та аноді.

Поляризацiя електродiв при проходженнi електричного струму. Перенапруга вiдновлення водневих йонiв. Вплив складу розчину i природи металу електроду на перенапругу видiлення водню та кисню. Електролітичне виділення металів на катоді. Перенапруга видiлення металiв в залежностi вiд природи металу. Анодне розчинення та пасивність металу. Супутні електродні процеси. Напруга розкладу електролiту. Хiмiчнi джерела струму. Паливнi елементи. Акумулятори: свинцеві, лужні, спеціальні.

Корозія металів. Класифікація процесів корозії. Корозійний процес з водневою та кисневою деполяризацією. Вплив середовища на анодне

розчинення металу. Iнгiбiтори корозiї. Методи боротьби з корозiєю.

5. ПОВЕРХНЕВІ ЯВИЩА. АДСОРБЦІЯ

Вільна поверхнева ернергія одиниці поверхні, поверхневий натяг межі розподілу фаз. Явище змочування та розтікання. Крайовий кут змочування, закон Юнга. Селективність змочування, флотація. Види флотації: пінна, масляна, плівкова. Явище капілярної конденсації. Адгезія, робота адгезії. Когезія, робота когезії.

Залежність поверхневого натягу розчинів від концентрації поверхнево-

активних речовин. Методи вимiрювання поверхневого натягу.

Поняття про адсорбцію. Основні поняття: адсорбент, адсорбат, абсорбція. Рівняння ізотерми адсорбції Гіббса Класифікація речовин за

поверхневою активністю: поверхнево-активні та поверхнево-інактивні речовини (ПАР та ПІАР); дифільна будова ПАР. Характеристика фiзичної адсорбцiї та хемосорбції.

Особливості адсорбції на межі тверда речовина-розчин електроліту

(Т/р). Будова подвійного електричного шару (ПЕШ) на межі розподілу фаз. Йонний обмін, катіоніти та аніоніти. Адсорбційна здатність катіонів та аніонів, ліотропні ряди. Хроматографія, основні поняття.

6. КОЛОЇДНІ СИСТЕМИ

Типи класифікації дисперсних систем. Поняття дисперсна фаза та дисперсійне середовище. Термодинамічна характеристика ліофільних та ліофобних колоїдних систем. Ліофобні колоїдно-дисперсні системи. Методи отримання ліофобних колоїдів. Конденсація. Фізична конденсація: заміна розчинника, конденсація парів. Хімічна

Класифікація розчинів ВМС. Характеристика розчинів ВМС за структурою, формою та гнучкістю молекул. Механізм розчинення ВМС.

Вплив природи розчинника та концентрації розчину на властивості міцел ВМС. Білки як амфотерні поліелектроліти: кислі, основні та нейтральні білки. Поняття про ізоелектричний стан та ізоелектричну точку (рІ) білків. Вплив рН середовища на структуру та заряд макромолекул білків.

Седиментаційна (кінетична) стійкість. Агрегативна стійкість, поняття

про коагуляцію Зв'язок між властивостями ПЕШ та стабільністю колоїдних систем. Коагуляційна рівновага. Коагуляція під впливом електролітів, правило Шульце-Гарді.

Стан ПАР в розчинах. Міцелоутворення. Критична концентрація міцелоутворення (ККМ).

Електричні властивості. Електрокінетичні явища: електрофорез, електроосмос. Оптичні властивості природних мікрогетерогенних систем. Закон розсіювання світла Релєя. Ефект Тіндаля, опалесценція, флуоресценція. Поглинання світла, закон Ламберта-Бера. Забарвлення колоїдних розчинів. Поняття про в’язкість. В’язкість розчинів ВМС.

Будова драглей та гелей. Набухання. Дифузія в гелях. Руйнування

структурованих коагуляційних структур. Старіння драглів та гелей, синерезис. Зворотнє руйнування і утворення структур, тиксотропія. Поняття про зв’язно-дисперсні конденсовані системи.

Емульсії. Класифікація емульсій за природою та концентрацією дисперсної фази та дисперсійного середовища. Емульгатори. Гідрофільно -

ліпофільний баланс. Методи утворення та руйнування емульсій. Піни. Теорія піноутворення. Піноутворювачі. Структура піни.

Розділ IX. «АНАЛІТИЧНА ХІМІЯ»

Предмет і завдання аналітичної хімії. Основні розділи аналітичної хімії: якісний і кількісний аналіз неорганічних та органічних речовин.

Основні методи аналізу: хімічні та інструментальні (фізичні та фізико-

хімічні).

1. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ АНАЛІТИЧНОЇ ХІМІЇ

Буферні системи, процеси гідролізу, амфотерність в аналітичній хімії. Кислотно-основна рівновага. Порівняльна характеристика сили кислот та основ. Сильні та слабкі кислоти та основи. Обчислення концентрації іонів Н+ та ОН–, а також рН та рОН в розчинах слабких кислот та основ. Обчислення рН в розчинах слабких багатоосновних кислот.

Кислотно-основні реакції в аналітичній хімії. Поняття про спряжені

кислоти та основи. Буферні системи та їх роль в аналізі. Типи буферних систем та механізм їх дії. Ємність буферних систем. Обчислення рН буферних розчинів.

Застосування закону діючих мас до процесів гідролізу. Механізм гідролізу солей як результат поляризаційної взаємодії їх іонів з гідратною

оболонкою. Ступінь та константа гідролізу. Виведення формул для обчислення ступеня та константи гідролізу, а також рН розчинів солей, що гідролізують. Залежність константи гідролізу і ступеня гідролізу від константи іонізації кислот та основ – продуктів гідролізу, а також від температури та розбавляння розчину солі. Посилення та послаблення гідролізу. Роль процесів гідролізу в якісному аналізі для виявлення та

відокремлення іонів. Роль процесів гідролізу в кількісному аналізі для гравіметричного, титриметричного та фотоколориметричного визначення компонентів речовини.

Застосування закону діючих мас до процесів амфотерності. Амфотерні гідроксиди. Рівноважні процеси в розчинах амфотерних гідроксидів. Константи іонізації амфотерних гідроксидів. Використання амфотерності в якісному та кількісному аналізі.

Закон діючих мас та гетерогенні системи в аналітичній хімії. Реакції осадження та розчинення осадів. Розчинність електролітів. Важкорозчинні електроліти. Йонна рівновага у водних розчинах важкорозчинних електролітів: між твердою фазою (осадом важкорозчинного електроліту) та насиченим розчином цього важкорозчинного електроліту. Добуток розчинності (ДР). Обчислення добутку розчинності важкорозчинного електроліту, виходячи із відомої його розчинності. Обчислення розчинності важкорозчинного електроліту за його добутком розчинності. Вплив однойменних йонів на розчинність.

Правило добутку розчинності та обмеження його застосування. Добуток активності. Сольовий ефект. Розчинність важкорозчинних електролітів у воді та у водних розчинах сильних електролітів.

Осадження. Повнота осадження та фактори, що впливають на неї: розчинність речовини, кількість та природа осаджувача, йонна сила та рН розчину. Фракційне осадження. Переведення одних важкорозчинних

електролітів в інші та його використання в якісному та кількісному аналізі.

Закон діючих мас та реакції комплексоутворення в аналітичній хімії. Загальна характеристика реакцій комплексоутворення, рівновага в розчинах комплексних сполук. Обчислення концентрації продуктів йонізації комплексних сполук. Руйнування комплексних сполук. Використання комплексних сполук в якісному аналізі для виявлення, маскування та відокремлення сполук. Використання комплексних сполук в кількісному аналізі для гравіметричного, титриметричного та фотоколориметричного визначення речовин.

Окисно-відновні реакції в аналітичній хімії. Сутність окисно-відновних процесів. Використання окисно-відновних реакцій в якісному та кількісному аналізі.

2. ЯКІСНИЙ АНАЛІЗ

Якісний аналіз, сухий і мокрий методи аналізу.

Аналітичні реакції. Якісні аналітичні реакції. Селективні та специфічні реакції. Реакції виявлення, відокремлення, маскування. Групові реагенти та

вимоги до них. Дробний та систематичний методи аналізу. Чутливість аналітичних реакцій: відкриваний мінімум і гранична концентрація визначуваної речовини, граничне розбавляння розчину, мінімальний об’єм гранично розбавленого розчину. Способи підвищення чутливості якісних реакцій.

Класифікація неорганічних катіонів на аналітичні групи. Аналітична класифікація катіонів за кислотно-лужною системою та періодична система хімічних елементів Д.І. Менделєєва. Загальна характеристика шести

аналітичних груп катіонів. Групові реагенти та характерні реакції катіонів. Роль реакцій осадження та відокремлення в систематичному аналізі суміші катіонів. Застосування реакцій комплексоутворення в якісному аналізі: реакції маскування та демаскування.

Класифікація аніонів на аналітичні групи. Загальна характеристика трьох аналітичних груп аніонів. Групові реагенти. Аніони-окисники та аніони-відновники. Дробний метод аналізу суміші аніонів. Роль реакцій осадження, комплексоутворення та окиснення-відновлення для розділення суміші аніонів.

3. КІЛЬКІСНИЙ АНАЛІЗ

Сучасна класифікація методів кількісного аналізу. Хімічні методи аналізу, їх класифікація та характеристика. Вимоги до хімічної реакції. Основні стадії хімічного аналізу. Вибір методу аналізу. Похибки кількісного аналізу: абсолютні, відносні.

Гравіметричний аналіз. Суть гравіметричного (вагового) аналізу, галузі застосування, обмеження застосування. Основні стадії та операції гравіметричного аналізу. Вибір осаджувача та вимоги до нього. Осаджувана та гравіметрична (вагова) форми осаду. Вимоги до осаду. Критерії практичної нерозчинності осаду. Умови осадження кристалічних та

аморфних осадів. Повнота осадження і фактори, що впливають на неї. Процеси, що призводять до забруднення осадів: співосадження, адсорбція, оклюзія, післяосадження. Переведення осаджуваної форми у гравіметричну (вагову). Висушування та прожарювання осадів. Обчислення в гравіметричному методі. Аналітичний фактор (фактор перерахунку). Застосування гравіметричного аналізу в хімії, біології, екології тощо.

Титриметричний аналіз. Загальні положення. Титриметричний аналіз як різновид об’ємного аналізу. Суть титриметричного аналізу. Переваги та обмеження методу. Вимоги до реакцій у титриметричному аналізі. Концентрація розчинів: молярна, нормальна, титр. Титр розчину за

визначуваною речовиною. Стандартні та робочі розчини. Вихідні речовини та вимоги до них. Фіксанали. Способи титрування: пряме титрування, зворотне титрування (метод залишків) та метод заміщення. Точка еквівалентності. Закон еквівалентів. Способи фіксування точки еквівалентності. Індикатори. Кінець титрування. Обчислення в титриметричному аналізі.

Класифікація методів титриметричного аналізу за типом реакції, що

лежить в основі титрування.

Метод кислотно-основного титрування (метод нейтралізації). Суть методу нейтралізації, основна хімічна реакція методу. Ацидиметрія, алкаліметрія. Стандартні та робочі розчини. Вихідні речовини. Точка еквівалентності. Способи фіксування точки еквівалентності. Кінцева точка титрування.

Індикатори методу кислотно-основного титрування. Теорії індикаторів: йонна, хромоформна, йонно-хромоформна. Інтервал переходу (ІП) індикаторів. Показник переходу індикатора рК, показник титрування рТ індикатора. Найважливіші індикатори, що застосовуються в хімічному аналізі. Помилка титрування.

Криві титрування: розрахунки зміни рН в ході титрування сильної кислоти сильною основою, слабкої кислоти сильною основою, слабкої

основи сильною кислотою. Титрування солей, що гідролізують у розчині.

Принципи вибору індикатора при титруванні основ, кислот та солей, що гідролізують. Застосування кислотно-основного титрування в хімії, біології,

екології.

Методи окисно-відновного титрування (методи редоксиметрії). Загальна характеристика методів окисно-відновного титрування, їх класифікація. Окисно-відновні реакції, придатні для титриметричного (об’ємного) аналізу. Зміна окисно-відновного потенціалу системи в процесі титрування та його обчислення. Криві титрування та їх побудова. Стрибок кривої титрування. Точка еквівалентності. Обчислення редокс -потенціалу системи в точці еквівалентності. Фіксування точки еквівалентності. Редокс- індикатори. Інтервал переходу редокс-індикаторів. Показник титрування

редокс-індикаторів. Помилки титрування. Еквівалент окисника та відновника.

Перманганатометрія. Суть методу та його загальна характеристика. Калій перманганат як окисник, його окисні властивості в залежності від рН середовища. Титрування калій перманганатом у кислому середовищі. Оксалатна кислота як вихідна речовина. Стійкість робочого розчину калій перманганату та встановлення його титру. Приклади визначень вмісту відновників методом перманганатометрії.

Йодометрія. Суть методу, умови та межі застосування. Робочі та допоміжний розчини. Вихідні речовини. Крохмаль як специфічний індикатор. Приклади визначення вмісту окисників та відновників. Особливості визначення вмісту катіонів Cu2+.

Методи осадження в титриметричному аналізі. Суть методів осадження. Аргентометрія. Способи фіксування точки еквівалентності, безіндикаторні методи. Метод Мора (аргентометрія), метод Фольгарда (роданометрія) та метод Фаянса визначення хлорид-аніонів. Галузі застосування методів осадження в титриметричному аналізі.

Методи комплексоутворення в титриметричному аналізі.

Комплексонометрія. Комплексони. Трилонометрія. Фіксування точки еквівалентності. Металохромні індикатори, теоретичне обґрунтування їх застосування. Галузі застосування методів комплексонометрії. Приклади застосування методу комплексонометрії: визначення твердості води, визначення кальцію та магнію у водній витяжці з грунту.

4. ІНСТРУМЕНТАЛЬНІ МЕТОДИ КІЛЬКІСНОГО АНАЛІЗУ

Загальна характеристика методів, їх класифікація. Значення інструментальних методів аналізу в сучасному виробництві, в наукових дослідженнях, в екологічному моніторингу.

Електрохімічні методи аналізу. Потенціометричний аналіз: пряма потенціометрія та потенціометричне титрування. Суть та теоретичні основи потенціометричного титрування. Індикаторні електроди та електроди порівняння. Криві титрування, їх побудова. Стрибок потенціалу на кривій титрування. Фіксування точки еквівалентності.

Визначення вмісту кислоти чи основи в розчині методом

потенціометричного титрування. Індикаторні електроди в кислотно- основному титрування методом потенціометрії: скляний, хінгідронний. Визначення рН розчину за допомогою іономера. Зміна рН в процесі титрування. Графічне визначення точки еквівалентності: інтегральні та диференціальні криві титрування.

Оптичні методи аналізу. Класифікація оптичних методів аналізу за типом взаємодії речовин з електромагнітним випромінюванням. Електромагнітний спектр. Спектри поглинання та випромінювання.

Фотоелектроколориметрія Поглинання світла розчинами. Закон світлопоглинання Бугера-Ламберта-Бера. Оптична густина розчину. Молярний коефіцієнт світлопоглинання. Методи вимірювання поглинання

світла. Монохроматичне випромінювання. Світлофільтри. Правила роботи на

фотоколориметрі. Вибір кювет та світлофільтрів. Метод калібрувального графіка.

Візуальна колориметрія. Суть колориметричного методу. Метод стандартних серій. Метод вирівнювання. Метод розбавляння. Схеми

колориметричних приладів.

Хроматографічні методи аналізу. Теоретичні основи хроматографічних методів та їх класифікація. Чутливість методів. Основні види хроматографії: адсорбційна, розподільна, осадова, іонообмінна. Класифікація методів хроматографії за способом отримання хроматограм: паперова, тонкошарова, колонкова. Первинна та вторинна хроматограма. Проявлення хроматограми. Елюенти. Коефіцієнт швидкості елюювання. Використання методів хроматографії в аналізі для розділення речовин, а також для їх якісного і кількісного визначення. Застосування хроматографічних методів для якісного та кількісного аналізу природних об’єктів.

Розділ X. «БІОЛОГІЧНА ХІМІЯ»

Предмет і задачі біологічної хімії. Значення і перспективи розвитку молекулярної біології, біотехнології, технічної та екологічної біохімії. Місце біотехнології та біохімії в науково-технічному прогресі.

1. ХІМІЧНИЙ СКЛАД ЖИВОГО

Біогенні елементи. Поняття про макро-, мікро- та ультрамікроелементи. Закономірності поширення елементів у живій природі. Залежність між біологічною роллю елементів та їх положенням в періодичній системі Д.І. Менделєєва. Потреба організмів у хімічних елементах.

Загальна характеристика класів хімічних сполук, що входять до складу живої матерії. Пластичні та енергетичні речовини. Біологічно-активні сполуки та їх роль в живій природі. Кількісний склад нуклеїнових кислот, білків, вуглеводів, ліпідів, води та мінеральних речовин в організмі.

Сучасні уявлення про склад і структуру клітин. Функції субклітинних структур: ядра, мітохондрій, лізосом, центріолей, ендоплазматичного ретикулуму та їх хімічний склад. Будова та функції біологічних мембран. Проблеми мембранної біології.

2. ХІМІЯ ТА ОБМІН ВУГЛЕВОДІВ

Розповсюдженість вуглеводів у природі, їх біологічна роль та участь в обміні речовин людини та тварин. Загальна характеристика вуглеводів та їх класифікація.

Прості вуглеводи (моносахариди, монози): визначення моноз як полігідроксиальдегідів та полігідроксикетонів. Представники (рибоза,

дезоксирибоза, рибульоза, ксилоза, глюкоза, галактоза, маноза, фруктоза, седогептульоза). Класифікація моноз за кількістю атомів Карбону (тетрози,

пентози та ін.), положенням карбонільної групи (альдози та кетози), конфігурацією їх молекул. Номенклатура моносахаридів.

Будова моноз. Ациклічні та циклічні (напівацетальні) форми. Проекційні (Е.Фішера) та перспективні формули (У.Хеуорзса). Просторова

(RS- стереоізомерія). D- та L- стереохімічні ряди. Знак (+ чи -) обертання площини поляризованого світла. Епімери. Епімеризація. Діастереоізомери та антиподи. Піранози та фуранози. α - β - аномери. Конформаційна ізомерія. Конформації піранозного кільця (“крісло”, “вана”, “твіст”). Обгрунтування стійкості 5- та 6-члених циклів. Наявність напружень. Явище мутаротації та пояснення цього явища кільчасто-ланцюговою таутомерією. Фізичні та хімічні властивості моноз. Спиртові та напівацетальні гідроксили в моноза х. Особливі властивості напівацетального гідроксилу, його реакційна здатність в порівнянні з спиртовими гідроксилами. Утворення етерів та естерів. Естери моноз сульфатної та ацетатної кислот. Естери моноз фосфатної кислоти, їх біологічна роль як метаболітів в процесах обміну вуглеводів. Поняття про N-, S- та О- глікозиди, їх будова, здатність до гідролізу. Розповсюдженість глікозидів у природі (нуклеозиди). Продукти окиснення альдоз: альдонові, альдарові та альдуронові кислоти. Утворення монозами фурфуролу та гідроксиметилфурфуролу. Відновлюючи властивості моноз. Продукти відновлення – багатоатомні спирти. Ідентифікація моносахаридів.

Похідні моносахаридів. Аміносахари. Глюкозамін та галактозамін в складі біологічно важливих полісахаридів. N-ацильовані аміносахари як

структурні елементи деяких тканин живого організму.

Олігосахариди. Утворення глікозидних зв’язків. Види глікозидних зв’язків. Класифікація та номенклатура дисахаридів. Відновлюючи та не відновлюючи дисахариди (мальтоза, лактоза, целобіоза, сахароза, трегалоза, генциобіоза), їх будова (перспективні формули В. Хеуорзса). Біозні глікозиди (амігдалін, мізеротоксин тощо). Гідроліз дисахаридів. Окиснення дисахаридів (на прикладі утворення мальтобіонової кислоти). Інверсія. Олігосахариди у

природі.

Полісахаріди (поліози). Класифікація: за складом (гомо- та гетеро-

полісахариди), біологічними функціями: канонічна (структурна, енергетична, метаболічна) та неканонічна (рецепторна, регуляторна,

інформаційна). Характеристика представників: склад, принцип будови, властивості, розповсюдження в природі, біологічна роль.

Гомополісахариди тваринного, рослинного та бактеріального походження (крохмаль, клітковина, декстрани, глікоген, інулін, хітин, пектинові речовини). Гетерополісахариди- глікозамінглікани та

глікопротеїни- (гіалуронова кислота, нейрамінова кислота та сіалові кислоти, хондроітинсульфати, гепарин, рослинні камеді тощо).

Використання полісахаридів та їх похідних в біохімічних дослідженнях

(клітковина, КМ-клітковина та інші). Клітковина як іоніт. Можливості методів хроматографії для розширення демонстраційних та практичних робіт

при вивченні хімії, біології та екології у школі. Значення вуглеводів у

харчуванні тварин і людини.

Обмін вуглеводів. Травлення. Шляхи розпаду полісахаридів і олігосахаридів в шлунково-кишковому тракті. Ферменти гідролізу полісахаридів: a-, b- і g-амілази та ін. Метаболізм моносахаридів. Роль реакції фосфорилювання в активації моносахаридів. Обмін глюкозо-6- фосфату (дихотомічний і апотомічний щлях, їх співвідношення у організмі). Обмін піровиноградної кислоти. Гліколіз і глікогеноліз. Бродіння. Види бродіння. Хімізм молочнокислого та спиртового бродіння. Дія етанолу та інших спиртів на організм людини. Окисне декарбоксилювання піровиноградної кислоти за участю піруватдегідрогеназного комплексу. Цикл трикарбонових кислот. Вихід енергії при повному окисненні моль глюкози до вуглекислого газу і води.

Глюконеогенез. Глікогеннеогенез. Рівень глюкози крові людини. Види гіпер- та гіпоглікемій, глюкозурій. Нейрогуморальна регуляція рівня глюкози в крові. Глікогенна функція печінки. Біосинтез та розпад глікогену печінки за різних умов.

3. АМІНОКИСЛОТИ, ПЕПТИДИ, БІЛКИ ТА ЇХ ОБМІН

Амінокислоти. Класифікація амінокислот за різними ознаками: за положенням аміногрупи; за числом аміно- та карбоксильних груп; за типом замісника, зв’язаного з β-Карбоновим атомом. Історична та систематична номенклатура; структурна та оптична ізомерія. Амфотерність амінокислот і утворення біполярних іонів. Ізоелектрична точка. Реакції за карбоксильною групою (з спиртами, амоніаком). Декарбоксилювання амінокислот. Реакції за аміногрупою. Алкілування, ацилювання та утворення солей. Реакції за участю двох функціональних груп, утворення комплексних солей. Якісні реакції на амінокислоти. Функції амінокислот в організмі.

Пептиди та пептидний зв’язок. Характеристика пептидного зв’язку. Природні пептиди (глутатіон, окситацин, вазопресин та інші). Їх склад, будова та біологічна роль. Білки. Роль білків у побудові живої матерії та здійсненні життєдіяльності. Функції білків в організмі.

Елементарний склад білків. Молекулярна маса та форми білкових молекул, хімічне та фізичне значення молекулярної маси білків.

Амінокислотний склад білків. зв’язування Закономірності вмісту амінокислот у білках. Традиційні та нетрадиційні амінокислоти. Незамінні амінокислоти людини.

Структура білкової молекули. Первинна структура, первинний

(пептидний) зв’язок між залишками амінокислот. Будова поліпептидного ланцюга (валентні кути, відстані між атомами). Вторинна структура білків:

a-спіраль, b-складчаста та колагенова спіраль. Стабілізація вторинної структури водневими зв’язками між сусідніми витками a-спиралі або

поліпептидними ланцюгами b-структури. Поняття про утворення доменів (надвторинної структури). Критерії Л.Полінга та Р. Корі. Параметри α - спіралі, їх реалізація в білках та пептидах. Обумовленність вторинної

структури білкової молекули первинною (поняття про спіралеутворюючі та

спіраленеутворюючі амінокислотні послідовності. Ступінь спіралізації поліпептидних ланцюгів). Фібрилярні білки (кератини, колагени, еластини).

Третинна структура білків. Типи зв’язків і взаємодій, що стабілізують третинну структуру білкової молекули. Третинна структура рибонуклеази,

інсуліну, міоглобіну, субодиниць гемоглобіну. Форми субодиниць глобулярних та фібрілярних білків. Динамічність третинної структури, її самоорганізація та зв’язок з первинною структурою.

Четвертинна структура білків. Субодиниці (протомери) і епімолекули (мультимери). Типи зв’язків між субодиницями в мультимері. Приклади білків з четвертинною структурою молекул (інсулін, гемоглобін, каталаза,

лактатдегідрогеназа та ін.). Принцип самоскладання мультимерів з протомерів.

Фізичні і хімічні властивості білків: амфотерність, заряд білкової молекули, ізоелектричний стан та ізоелектрична точка білків. Поняття про нативний білок. Види та методи осадження білків. Висолювання білків. Денатурація та ренатурація білків.

5. НОМЕНКЛАТУРА ТА КЛАСИФІКАЦІЯ БІЛКІВ

Прості (протеїни) та складні (протеїди) білки. Принципи класифікації та характеристика простих білків (за формою білкової молекули, амінокислотним складом, розчинністю, біологічною активністю). Класифікація складних білків за характером простетичної групи: металопротеїди (феритин); фосфопротеїди (казеїн, пепсин та ін.); глікопротеїди (імуноглобулін, гепарин та ін.); хромопротеїди, типи їх простетичних груп (міоглобін, гемоглобін, цитохроми, хлорофіл, флавопротеїди, родопсин та ін.); ліпопротеїди, типи зв’язків між ліпідами та білками в молекулі ліпопротеїдів; нуклеопротеїди, їх загальна характеристика. Класифікація білків за функціями в організмі. Характеристика окремих груп регуляторних, захисних, токсичних, транспортних, структурних, скоротливих, рецепторних білків, білків- гормонів та білків – інгібіторів ферментів.

Значення білків у харчуванні тварин і людини. Повноцінні та неповно-

цінні білки. Встановлення повноцінності білків. Добова потреба організму людини у білку. Азотистий баланс, позитивний та негативний азотистий баланс.

Обмін білків та амінокислот. Травлення та всмоктування білків. Характеристика ферментів, що забезпечують гідроліз білків до пептидів і

амінокислот. Селективний характер дії пептид-пептидгідролаз (пепсину, трипсину, хемотрипсину та ін.). Клітинний гідроліз білків. АТФ-залежний протеоліз білків. Роль убіквітина та протеосом в розщепленні білків. Обсяг і швидкість оновлення білків різних тканин і органів.

Метаболізм амінокислот. Перетворення амінокислот за аміно- та карбоксильною групою, радикалами: механізми відповідних реакцій і

характеристика ферментів, що беруть у них участь. Обмін амінокислот як джерело утворення біологічно-активних сполук (біогенних амінів,

коферментів, гормонів та ін.). Кінцеві продукти розпаду амінокислот. Способи зв’язування амоніаку в організмі. Механізм біосинтезу сечовини (орнітиновий цикл). Замінні, напівзамінні та незамінні амінокислоти.

Синтез білків (трансляція). Матрична теорія біосинтезу білків.

Загальна схема матричного біосинтезу білків. Генетичний код і його властивості (Кодони. Кодони, що не мають змісту, та їх значення., їх специфічність, триплетність, виродженість, універсальність). Основні компоненти білок синтезуючий системи (амінокислоти, мРНК, тРНК, аміноацил-тРНК-синтетази, рибосоми, білкові фактори, АТФ та ГТФ). Доказ специфічного перенесення амінокислот у чітко визначену позицію в поліпептидному ланцюгу, що синтезується за допомогою аміноацил-тРНК- синтетази (дослід Ф.Шаневілла). Роль рибосом у біосинтезі білку. Полісоми. Взаємодія активної рибосоми з аміноацил-тРНК-синтетазою. Етапи трансляції: ініціація, елонгація, термінація. Регуляція рибосомного біосинтезу білків, теорія Ф.Жакоба і Ж.Моно. Транспорт новоутворених білків через біологічні мембрани. Посттрансляційна модифікація білків. Нематричні механізми біосинтезу білків. Поліпептидсинтетази і можливий механізм біосинтезу поліпептидів за їх допомогою.

Ферменти. Каталітична (ферментативна) функція білків. Риси подібності і відмінності в дії ферментів та каталізаторів небілкової природи.

Будова ферментів. Одно- та двохкомпонентні ферменти. Кофермент,

апофермент, холофермент. Ферменти – прості білки (трипсин, хімотрипсин, уреаза, РНК-аза, ДНК-аза) та ферменти – складні білки (дегідрогенази, аміно- трансферази, декарбоксилази, цитохроми). Поняття про активний і алостеричний центри в молекулі ферменту. Мономерна (лізоцим, рибонуклеаза) і мультимерна (каталаза, глютаматдегідрогеназа) структура молекули ферменту. Мультимерні комплекси (будова та механізм дії піруватдегідрогенази декарбоксилюючої). Поліфункціональні ферменти (синтетаза вищих жирних кислот). Поняття про ізоферменти (на прикладі лактатдегідрогенази); їх значення для медицини, генетики та селекції.

Механізм дії ферментів. Кінетика ферментативних реакцій. константа

Міхаеліса (Km). Залежність швидкості ферментативної реакції від концентрації субстрату і ферменту. Поняття про активність ферментів;

одиниці активності ферментів.

Властивості ферментів: термолабільність, залежність активності від значення рН середовища, іонної сили розчину; специфічність дії ферментів. Активатори та інгібітори ферментів. Конкурентне і неконкурентне інгібування дії ферментів. Зв’язок між конформацією молекули ферменту та його каталітичною активністю.

Номенклатура ферментів (систематична та робоча). Класифікація ферментів та її принципи. Шифри ферментів. Класи ферментів: оксидоредуктази, трансферази, гідролази, ліази, ізомерази, лігази.

Характеристика основних підкласів та підпідкласів перелічених класів ферментів.

Локалізація ферментів у клітині. Просторова розрізненість реакцій окиснення і синтезу.

6. КОФЕРМЕНТИ, ВІТАМІНИ ТА ІНШІ БІОЛОГІЧНО АКТИВНІ РЕЧОВИНИ

Поняття про коферменти, їх хімічну будову та роль у складі холоферментів. Коферментні вітаміни. Роль іонів металів в утворенні зв’язку кофермент-апофермент. Види зв’язків між коферментами та апоферментами. Хімічна природа та механізм дії коферментів, які переносять Гідроген та електрони (нікотинамідаденіндинуклеотид, нікотинаміддинуклеотидфосфат, флавінаденінмононуклеотид, флавінаденіндинуклеотид, ліпоєва кислота, глютатіон), коферментів, які переносять атомні групи (аденозинтрифосфорна кислота, коензим А, піридоксальфосфат та ін.), коферментів з іншими функціями (тіамінпірофосфат, біотин, кобамідні коферменти тощо).

Вітаміни та вітаміноподібні речовини. Роль вітчизняних вчених у роз-

витку вітамінології (О.В.Палладін, Р.В.Чаговець, Є.Ф.Шамрай та ін.). Роль вітамінів у харчуванні. Гіповітамінози, авітамінози, гіпервітамінози.

Причини авітамінозів. Роль вітамінів як коферментів. Класифікація і номенклатура вітамінів.

Жиророзчинні вітаміни. Вітамін А (ретинол). Хімічна будова вітамінів А1 та А2, їх геометричні ізомери. Попередники вітаміну – каротини. Участь вітаміну А у зоровому акті, біохімічний механізм підсилювання світлового сигналу. Участь вітаміну в антиоксидантному захисті клітини. Симптоми

гіпер- та гіповітамінозу. Вітаміни Д1, Д2, Д3, хімічна будова Д2, Д3, їх роль у фосфорно-кальцієвому обміні. Відеїн. Вітамін Е (токофероли) хімічна природа, участь у процесах оксидоредукції. Вітамін Q (убіхінони), хімічна природа, його участь у процесах оксидоредукції. Вітамін К (філохінони), хімічна природа, його участь у системі зсідання крові. Вікасол. Вітамін F (комплекс ненасичених жирних кислот).

Водорозчинні вітаміни. Вітамін С (аскорбінова кислота) і вітамін Р(поліфеноли, біофлавоноїди). Їх хімічна будова, синергізм, участь в обміні речовин. Синтез вітаміну С, розповсюдженість у природних вітаміноносіях, добова потреба, ознаки гіповітамінозів. Вітамін В1 (тіамін), хімічна природа, коферментні форми, механізм дії, вітаміноносії, добова потреба. Вітам ін В2 (рибофлавін), хімічна природа, коферментні форми (ФАД та ФАДН2), участь в окисно-відновних реакціях. Вітамін В3 (РР), його коферментні форми

(НАД+, НАДФ+, НАДН, НАДФН), механізм дії, участь в реакціях транспорту

атомів Гідрогену та електронів. Некоферментна роль вітаміну РР. Вітамін В5 (пантотенова кислота) як складова коферменту А. Симптоми гіповітамінозу. Вітамін В6 (пірідоксин), хімічна природа, коферментні форми та участь у реакціях переамінування. Вітаміни В12 та В15, їх участь в обміні речовин. Вітамін Н (біотин), його будова та роль у реакціях карбоксилювання. Фолієва кислота. Коферментна форма. Хімічна будова та участь в обміні речовин.

Поняття про інші біологічно активні сполуки: антивітаміни, антибіотики, фітонциди, гербіциди, дефоліанти. Використання біологічно активних сполук.

Гормони. Загальні уявлення про гормони та медіатори. Біологічна роль.

Класифікація гормонів за хімічною природою. Гормони - похідні амінокислот (адреналін, норадреналін, ДОФА, тироксин та ін.) – їх структура, механізм дії (на прикладі адреналіну). Білкові та пептидні гормони (окситоцин, вазопресин, інсулін, глюкагон, АКТГ та ін.), структура та функції. Принцип дії пептидних та білкових гормонів (за участю месенжерів). Стероїдні гормони: будова, властивості. Принцип дії стероїдних гормонів. Простагландіни- похідни арахідонової кислоти. Головні ефекти дії гормонів на клітину.

7. НУКЛЕОТИДИ, НУКЛЕЇНОВІ КИСЛОТИ ТА ЇХ ОБМІН

Структурна організація нуклеїнових кислот. Склад та будова нуклеотидів. Характеристика нітрогенвмісних (азотистих) основ, що входять до складу нуклеїнових кислот. Мінорні пуринові і піримідинові основи. Два типи нуклеїнових кислот: ДНК та РНК. Їх відмінності у складі, будові, молекулярній масі, локалізації та функціях.

Дезоксирибонуклеїнові кислоти. Кількісний вміст в організмі і локалізація в клітині (ядро, мітохондрії, хлоропласти, центріолі). Молекулярна маса ДНК. Форми молекул ДНК. Кільцева форма молекул ДНК. Одно- та дволанцюгова ДНК. Структура ДНК. Нуклеотидний склад ДНК, правило Чаргаффа. Первинна структура ДНК. Поліпуринові та

поліпіримідинові фрагменти в молекулах ДНК. Ступінь зблокованості нуклеотидів в молекулах ДНК. Вторинна (модель Дж.Уотсона та Ф. Крика) структура ДНК. Реплікони. Третинна структура ДНК.

Рибонуклеїнові кислоти (РНК), класифікація (т -РНК, р -РНК, м -РНК (і-РНК), я -РНК, в -РНК) та біологічне значення. Порівняльна характеристика видів РНК за молекулярною масою, нуклеотидним складом, локалізацією та функціями. Транспортна РНК. Мінорні основи в т -РНК та їх значення. Первинна, вторинна (модель “лист конюшини”) та третинна структури т -

РНК. Рибосомна РНК (р -РНК). Її види, вміст, локалізація в клітині та функції. Інформаційна РНК. і -РНК як матриця для специфічного біосинтезу білку. Особливості будови і -РНК прокаріот та еукаріот. Первинна та вторинна структури і -РНК. Ядерні РНК (я -РНК). Низькомолекулярні я -РНК, їх каталітичні функції та роль в процесінгу всіх видів РНК.

Обмін нуклеотидів. Шляхи їх деструкції. Механізм реакцій розпаду: піримідинових основ – до b-аланіну і карбамінової кислоти, пуринових – до сечової кислоти, сечовини, гліоксалієвої кислоти, алантоїну та алантоїнової кислоти. Кінцеві продукти розпаду пуринових і піримідинових основ у представників різних класів тварин і рослин. Біосинтез пуринових і піримідинових основ та відповідних нуклеозидів (моно-, ди- та трифосфатів) у живих організмах.

Біосинтез ДНК. Етапи біосинтезу ДНК - реплікація та репарація. Елонгація. Ферменти (ДНК-полімерази, ДНК-лігаза, РНК-полімераза) та білкові фактори, що беруть участь в реплікації ДНК. Механізм дії ДНК- полімірази.. Комплементарний механізм забезпечення специфічності відтворення первинної структури при біосинтезі ДНК. Роль ДНК-затравки (ДНК-матриці). Регуляція біосинтезу ДНК в клітині. Природа спонтанного та штучного мутагенезу. Роль ДНК в передачі спадкової інформації. Механізм дії хімічних мутагенів на ДНК.

Біосинтез РНК (транскрипція). Будова, властивості та механізм дії РНК-полімерази. Локалізація біосинтезу РНК в клітині. Поліцистронний механізм біосинтезу РНК. Інформосоми та інформомери як первинні форми

існування новоутворених РНК. Метилювання інтактних молекул РНК (т- РНК) за участю РНК-метилаз. Кепірування та поліаденілування м-РНК в процесі її дозрівання. Участь в обміні РНК полінуклеотидфосфорилази. Регуляція біосинтезу рибонуклеїнових кислот.

8. БІОЛОГІЧНЕ ОКИСНЕННЯ

Історія розвитку уявлень про механізм біологічного окиснення. Пероксидна теорія О.М.Баха; концепція дихальних хромогенів В.І Палладіна і Х. Віланда; виділення і характеристика різноманітних дегідрогеназ (М. Тунберг, Д. Самнер та ін.); виявлення цитохромів і цитохромоксидази (Д. Кейлін і О. Варбург) і визнання цитохромної системи домінуючою термінальною дихальною системою; відкриття процесу окисного фосфорилювання (В.О.Енгельгард, В.О.Беліцер і Є.Т.Цибакова) та ферментів-оксигеназ (О.Хаяши, Г.Мазон).

Сучасні уявлення про механізми біологічного окиснення. Класифікація процесів біологічного окиснення. Два типи оксидоредуктаз в клітині: а) що

забезпечують дегідрування субстратів і передачу атомів Гідрогену та електронів на кисень та інші акцептори, б) що каталізують реакції безпосереднього включення до субстрату Оксигену (оксигенази і гідроксилази).

Спряження біологічного окиснення з фосфорилюванням. Субстратне

фосфорилювання в процесах бродіння та гліколізу. Окисне фосфорилювання на рівні електронно-транспортного ланцюга. Дихальний ланцюг ферментів, що здійснюють спряження окиснення з фосфорилюванням.

Локалізація окисного фосфорилювання у клітині. Мітохондрії, їх структура і функції; гіпотези про механізми спряження (хімічна, конфор-

маційна та хеміоосмотична). Роль мембранного потенціалу. Поняття про спряжену мембрану. Сучасне уявлення про компоненти дихального ланцюга мітохондрій. Структура АТФ–синтетазного комплексу і можливі механізми його функціонування. Регуляція окисного фосфорилювання в мітохондріях. Роз’єднання окиснення і фосфорилювання. Вільне окиснення і переключення з окиснення, що зв’язане з фосфорилюванням, на вільне окиснення. Енергетикний ефект розпаду вуглеводів; порівняння бродіння, гліколізу і

дихання за цим показником. Енергетичний ефект окиснення триацілгліцеролів, вуглеводів.

9. ХІМІЯ ЛІПІДІВ ТА ЇХ ОБМІН

Загальна характеристика класу ліпідів. Структурні компоненти ліпідів. Класифікація і характеристика класу ліпідів: жири (ацилгліцероли), фосфоліпіди, гліколіпіди, сфінголіпіди, стероїди (стероли та стериди), воски. Локалізація ліпідів у клітині та їх біологічне значення. Канонічні (енергетична, резервна, структурна) та неканонічні (молекулярна пам’ять, піктографічний механізм запису інформації, участь у міжклітинних взаємодіях) функції ліпідів. Поглиблення понять про будову клітинних мембран. Роль ліпідів у структуруванні біомембран. Порушення структури мембран ксенобіотиками. Проблеми мембранної біології.

Потреба організму людини в одержанні ліпідів з їжею. Травлення та всмоктування ліпідів. Панкреатичні ліпази. Жири (триацілгліцероли). Їх

структура та різноманіття у природі. Класифікація за якісним складом та співвідношенням вищих жирних кислот (ВЖК). Прості та змішані тригліцероли. Обмін жирів. Гідроліз їх за участю ліпаз. Тканинний обмін

продуктів гідролізу жирів; обмін гліцеролу та окиснення жирних кислот. b- та ω-окиснення вищих жирних кислот, локалізація у клітині та співвідношення у тваринному і рослинному світі. Шляхи обміну ацетил-СоА.

Механізм біосинтезу вищих жирних кислот: малоніл-КоА як акцептор ацильних злишків. Будова і механізм дії синтетази вищих жирних кислот у клітині. Локалізація біосинтезу ВЖК в клітині. Механізм біосинтезу триацілгліцеролів, роль ацил-трансфераз (моно- і дигліцеридтрансацилаз) у цьому процесі. Фосфатидні кислоти – проміжні продукти у біосинтезі

триацилгліцеролів. Причини порушення обміну жирів в організмі людини. Ожиріння.

Фосфоліпіди. Склад та структура молекул, характеристика вищих жирних кислот, азотистих основ і багатоатомних спиртів, що входять до їх складу. Фосфатиди, інозинфосфоліпіди, сфінголіпіди, їх склад, будова,

фізичні та хімічні властивості. Поширення фосфоліпідів у природі, їх біологічна роль. Гліколіпіди, їх склад та будова. Цереброзиди і гангліозиди. Функції гліколіпідів у тканинах і органах. Стероїди. Будова та властивості стеридів і стеролів. Обмін стеридів. Їх гідроліз за участю ферментів. Реакції відновлення і окиснення стеролів у організмі. Утворення стероїдів (жовчни кислоти, стероїдні гормони та ін.). Синтез стеролів з ацил-КоА через

мевалонову кислоту та сквален. Участь ферментів у біосинтезі холестеролу. Жовчні кислоти (холієва, дезоксихолієва та ліпохолієва) та їх роль у

травленні та всмоктуванні ліпідів.

10. ВОДНИЙ І МІНЕРАЛЬНИЙ ОБМІН

Вода, її властивості та значення для живих організмів. Вміст і розподіл води в оргаінзмі і клітині. Стан води у тканинах. Вільна та зв’язана вода. Гідратація іонів та ступінь структурування води у тканинах. Зовнішній баланс води. Регуляція водного обміну за участю гормонів (вазопресин, альдостерон).

Обмін солей в організмі. Макро- та мікроелементи, їх розповсюдження в організмі та участь в обміні речовин. Участь мінеральних елементів у формуванні третинної і четвертинної структури біополімерів. Ферменти - металопротеїди. Формування ферментів-мультимерів в присутності іонів Mg2+, Mn2+, Zn2+, Ca2+. Участь іонів металів у виникненні фермент-

субстратних комплексів. Вміст Ферум-іонів у організмі людини та їх обмін. Ферум-іони міоглобіну та гемоглобіну; ферменти, що містять Ферум-іони (цитохроми, каталаза, пероксидаза), транспортні та накопичуючі форми (феритин, сидерофілін). Обмін мінеральних речовин. Важкі метали в харчових ланцюгах.

11. ЗАГАЛЬНІ ПОНЯТТЯ ПРО ОБМІН РЕЧОВИН І ЕНЕРГІЇ В ОРГАНІЗМІ

Обмін речовин і енергії - невід’ємна властивість живого. Анаболічні, катаболічні та амфіболічні шляхи метаболізму.

Енергетика обміну речовин. Поняття про рівень вільної енергії в

органічних сполуках та його змінах в процесі перетворення енергії. Макроергічні зв’язки та макроергічні сполуки. Найважливіші представники макроергічних сполук: нуклеотиди (АТФ, АДФ та ін.), креатинфосфат, фосфоєнолпіруват, ацетилкоензим А та ін. Роль АТФ у енергетичному обміні. АТФ як джерело, акумулятор, трансформатор і провідник енергії в процесі її ресинтезу і витрачання в організмі. Принципова відмінність енергетики хімічних реакцій у живій природі від такої самої в неживій. Трансформація енергії в живих об’єктах. І та ІІ закони термодинаміки в біологічних системах.

Взаємозв’язок обміну білків, нуклеїнових кислот, вуглеводів та ліпідів.

Взаємозв’язок обміну нуклеїнових кислот і вуглеводів. Роль 5-

фосфорибулозо-1-пірофосфату в біосинтезі пуринових нуклеотидів. Спряження окиснення вуглеводів і біосинтезу нуклеотидтрифосфатів.

Взаємозв’язок обміну нуклеїнових кислот і ліпідів. Нуклеозид- дифосфохолін як центральний метаболіт при біосинтезі фосфліпідів. Спряження фосфорилювання АДФ з окисненням ВЖК.

Взаємозв’язок між обміном білків і ліпідів на рівні ацетил-КоА. Взаємозв’язок обміну вуглеводів і ліпідів, роль ацетил-КоА у цьому процесі.

Контроль та регуляція метаболізму. Рівні регуляції (метаболічний, клітинний, на рівні організму та популяцій та ін.).

Розділ XІ. «ХІМІЯ ВИСОКОМОЛЕКУЛЯРНИХ СПОЛУК»

1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ПОЛІМЕРНІ РЕЧОВИНИ

Предмет і завдання науки про високомолекулярні речовини. Її місце серед інших фундаментальних хімічних наук і природничих наук вцілому, роль в науково-технічному прогресі.

Макромолекула, елементарна ланка, ступінь полімеризації. Роль полімерів у живій природі, їх значення як промислових матеріалів. Основні

відмінності полімерів від низькомолекулярних сполук. Особливості полімерного стану речовини. Конфігурація основного ланцюга макромолекул, фактори, що її визначають; способи орієнтації елементарних ланок: «голова-хвіст», «голова-голова», «хвіст-хвіст». Конформація. Стереохімія ланцюга. Стереорегулярні (ізотактичні та синдіотактичні) та стереонерегулярні (атактичні) полімери. Цис-транс-ізомерія елементарних ланок.

Класифікація полімерів, фактори, що лежать в її основі. Природні та синтетичні полімери. Органічні, неорганічні, елементорганічні полімери. Гомо- та гетерополімери. Почергові, статистичні, блок-кополімери та прищеплені полімери. Гомоланцюгові та гетероланцюгові полімери. Типи конфігурацій полімерів (лінійні, двотяжеві, розгалужені та зшиті).

Номенклатура полімерів: тривіальна, раціональна, систематична.

Середні молекулярні маси полімерів. Типи усереднення молекулярної маси. Середньочислова та середньомасова молекулярні маси. Молекулярно- масовий розподіл у синтетичних полімерах. Ступінь полідисперсності.

2. СИНТЕЗ ПОЛІМЕРІВ

Загальні поняття синтезу полімерів: мономер, олігомер, полімер. Методи синтезу полімерів, визначення та класифікація ланцюгових полімеризаційних процесів; гомо- та гетерополімеризація та поліконденсація. Кінетичний та матеріальний ланцюг. Каталізатори та ініціатори. Деполімеризація.

Полімеризація. Визначення. Головні стадії полімеризації. Радикальна

полімеризація. Ініціювання радикальної полімеризації: умови ініціювання (термічний, фотохімічний, радіаційний вплив), ініціатори. Утворення радикалів та ініціювання процесу радикальної полімеризації. Характеристика вільних радикалів. Ефективність ініціювання, ефект “клітки”. Активні центри. Процес росту ланцюга. Обрив ланцюга: рекомбінація та диспропорціювання. Передача ланцюга: на мономер, на ініціатор, на розчинник. Кінетика радикальної полімеризації при малих ступенях перетворення. Способи проведення радикальної полімеризації: в масі (блоці), в розчині, суспензії, емульсії.

Йонна полімеризація: визначення, основні відмінності йонної полімеризації від радикальної. Аніонна полімеризація: мономери в аніонній

полімеризації, їх активність та будова; каталізатори. Процеси ініціювання

аніонної полімеризації металорганічними сполуками, лужними металами та їх комплексами. Аніон-радикали. Активні центри аніонної полімеризації. Процеси росту ланцюга в аніонній полімеризації. Комплекси з переносом заряду. Безобривна полімеризація. «Живі» полімери як синтони. Стереорегулювання в аніонній полімеризації. Катіонна полімеризація: мономери в катіонній полімеризації; каталізатори (протонні кислоти та кислоти Льюїса), співкаталізатори. Ініціювання катіонної полімеризації. Ріст ланцюга. Залежність швидкості реакції від полярності середовища. Обрив ланцюга. Координаційно-йонна полімеризація в присутності гомогенних та гетерогенних каталізаторів. Каталізатори Циглера-Натта – комплекси сполук перехідних металів з металорганічними сполуками металів I – III груп.

Кополімеризація. Визначення, види та значення кополімеризації. Процес росту ланцюга при бінарній кополімеризації, кінетична схема та швидкість процесу. Диференційне рівняння “миттєвого” складу кополімерів Майо-Льюїса. Константи кополімеризації. Криві складу кополімеру, залежність складу кополімеру від співвідношення мономерів у вихідній

суміші. Добування кополімерів із заданими властивостями. Статистичні та

регулярні кополімери. Синтез блок- та щеплених кополімерів. Кополімери стиролу з бутадієном та акрилонітрилом – АБС-пластики; вплив складу на їх властивості. Основні полімери, що виробляються методом полімеризації.

Поліконденсація. Визначення поліконденсаційного методу синтезу

полімерів. Сучасний погляд на реакцію поліконденсації, види поліконденсації. Основні відмінності полімеризації від поліконденсації. Оцінка механізму за способом побудови полімерного ланцюга. Процеси

«складання» ланцюгів. Мономери для поліконденсації. Функціональність мономерів. Гомополіконденсація та гетерополіконденсація. Вплив монофункціональних домішок та побічних реакцій на молекулярну масу

продуктів поліконденсації та утворення різних просторових структур. Рівноважна та нерівноважна (оборотна та необоротна) поліконденсація.

Приклади найважливіших поліконденсаційних реакцій. Різноманітність поліконденсаційних полімерів (поліестери, поліаміди, фенолформальдегідні смоли, поліуретани, силіційорганічні полімери, біополімери). Кінетика процесів поліконденсації. Способи поліконденсації.

3. ВЛАСТИВОСТІ ПОЛІМЕРІВ

Фізико-механічні властивості полімерів. Характерні фізико-хімічні властивості високомолекулярних сполук, відмінність їх від низькомоле - кулярних. Конфігураційна та конформаційна ізомерії. Внутрішньомолекулярне обертання та гнучкість макромолекули. Енергетичні бар’єри внутрішнього обертання. Поняття про статистичний сегмент. Структура кристалічних та аморфних полімерів, надмолекулярна організація полімерів у аморфному та кристалічному станах. Фізичні стани аморфних полімерів: склоподібний, високоеластичний, в’язкотекучий. Особливості аморфних полімерів у високоеластичному стані. Пластифікація полімерів. Механічні властивості полімерів: деформаційні та міцносні. Явище

вимушеної еластичності. Орієнтація полімерів. Довговічність. Електричні властивості полімерів. Двокомпонентні полімерні системи. Системи полімер

– розчинник. Набухання та розчинення. В’язкість розбавлених розчинів. Седиментація макромолекул. Драглі, їх особливості.

Особливості хімічної поведінки макромолекул. Хімічні властивості полімерів та їх низькомолекулярних аналогів. “Ефект сусіда”. Хімічні реакції, що не приводять до зміни ступеня полімеризації. Полімераналогічні перетворення (на прикладі полівінілового спирту та целюлози) та внутрішньомолекулярні перетворення. Йонообмінні полімерні матеріали. Реакції, що приводять до зміни ступеня полімеризації. Реакції зшивання полі- мерних ланцюгів та блок-кополімеризації. Вулканізація каучуків. Перетворення новолачних смол. Резоли. Резити. Деструкція полімерів: фізична (термічна, фотохімічна, радіаційна, механохімічна) та хімічна. Ланцюгова та випадкова деструкція. Деполімеризація, її механізм. Значення деструкції. Деградація полімерів в умовах експлуатації та переробки. Стабілізація полімерів.

Використання хімічних реакцій макромолекул для модифікування поверхні різних матеріалів.

4. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ОКРЕМІ ГРУПИ ПОЛІМЕРІВ

Структура та динаміка виробництва полімерів. Основні групи полімерів: пластмаси (складові частини пластмаси), еластомери (каучуки), волокна, клеї, лаки та фарби. Багатотоннажні полімери.

Основні характеристики найуживаніших полімерів. Поліетилен

(високого та низького тиску). Полістирол блоковий та суспензійний. Ударотривкий полістирол. Пінополістирол. Полівінілхлорид (вініпласт, пластикат, пластизоль). Політетрафторетилен (тефлон): виробництво, переробка, властивості, застосування. Полімери акрилової та метакрилової кислот. Поліметилметакрилат – органічне скло, особливості виробництва. Фенопласти (фенолформальдегідні смоли – новолаки, резоли, резити) та амінопласти (сечовино-формальдегідні смоли); матеріали на їх основі. Властивості та виробництво каучуків, волокон - штучних (ацетатного волокна, віскози) та синтетичних (поліестерів, поліамідів, поліакрилонітрилу). Добування лакофарбних матеріалів та полівінілацетату. Клеї та фарби на основі ПВА. Полісилоксани (силоксанові каучуки, наповнювачі, покриття, адсорбенти).

Сучасні проблеми виробництва та використання полімерних

матеріалів. Значення полімерних матеріалів. Сучасні тенденції та нові напрямки в науці про полімери. Нанотехнології. Полімерні напівпровідники та фотонапівпровідники. Рідиннокристалічні технології.

РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА

1. A Guide to IUPAC Nomenclature of Organic Compounds. Recommendation

1993. Prepared for Publication by R. Panico, W. H. Powell and Jean–Claude

Richer (Senior Editor). – 190 p.

2. Аналитическая химия. Проблемы и подходы: в 2 т.: Пер. с англ. / Под ред. Р. Кельнера, Ж.-М. Мерме, М. Отто, М. Видмера. – М.: «Мир»: ООО «Издательство АСТ», 2004. – (Лучший зарубежный учебник). Т.1

– 608 с., Т.2 –728 с.

3. Ахметов Н.С.. Общая и неорганическая химия. – М.: Высшая школа,

1988. – 640 с.

4. Балезин С.А. Практикум по физической и коллоидной химии. – М.: Просвещение, 1980. – 221 с.

5. Балезин С.А., Ерофеев Е.Е., Подобаев Н.Н. Основы физической и

коллоидной химии.- М.: «Просвещение», 1975.- 398 с.

6. Білий О.В. Фізична хімія.- К.: ЦУЛ, Фітосоціоцентр, 2002.- 364 с.

7. Богатиренко В.А., Михалюк С.О. Основи загальної та фізичної хімії: Довідник.- К.: НПУ імені М.П. Драгоманова, 2007.- 258 с.

8. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии.- М.: Химия, 1976. – 512с.

9. Гауптман З., Грефе Ю., Ремане Х. Органическая химия. – М.: Химия,

1979. – 832 с.

10. Гетьманчук Ю.П. Полімерна хімія (Ч.1. Радикальна полімеризація): Підручник. –К.: ВЦ “Київський університет”, 1999. -143 с.

11. Гетьманчук Ю.П. Полімерна хімія (Ч.2. Йонна полімеризація): Підручник. –К.: Видавничий центр “Київський університет”, 2000. -

160с.

12. Гетьманчук Ю.П. Полімерна хімія (Ч.3. Поліконденсація): Підручник. – К.: Видавничо-поліграфічний центр “Київський університет”, 2002. – 168 с.

13. Голуб А.М., Скопенко В.В. Основи координаційної хімії. – К.: Вища шк., 1977. – 497 с.

14. Григор’єва В.В., Самійленко В.М., Сич А.М. Загальна хімія: Підр. – К.:

Вища шк., 1991. – 520 с.

15. Гринберг А.А. Введение в химию комплексных соединений. – 4-е изд. – Л.: Химия, 1971. – 631 с.

16. Джилкрист Т. Химия гетероциклических соединений. – М.: Мир, 1996.

– 464 с.

17. Джоуль Дж., Миллс К. Химия гетероциклических соединений. – М.: Мир, 2004. – 728 с.

18. Джоуль Дж., Смит Г. Химия гетероциклических соединений. – М.:

Мир, 1975. – 398 с.

19. Джуа М. История химии. – М.: изд-во «Мир», 1966. – 452 с.

20. Добычин Д.П., Каданер Л.И. Физическая и коллоидная химия: Учебное пособие.- М.: «Просвещение», 1986 г.- 463 с.

21. Домбровський А.В., Найдан В.М. Органічна хімія: Навч. посіб. для студ. природничо-географічних ф-тів пед. ін-тів. – К.: Вища шк., 1992. – 508 с.

22. Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и

коллоидная химия / Под ред. К.И. Евстратовой.- М.: «Высш. школа»,

1990.- 487 с.

23. Иванский В.И. Химия гетероциклических соединений: Учеб. пособие для ун-тов. – М.: Высш. школа,1978. – 559 с.

24. Каданер Л.І. Фізична і колоїдна хімія. – К.: «Вища школа», 1983. – 286 с.

25. Каданер Л.І. Фізична і колодїна хімія. Практикум. – К.: Вища школа,

1977. – 180 с.

26. Карапетянц М.Х., Дракин С.И. Строение веществ. – М.: Высшая школа,

1978.

27. Коренев Ю.М., Очаренко В.П. Общая и неорганическая химия: Курс лекций. – М.: Школа имени А.Н.Колмогорова, Изд-во Московского университета, 2000. – Ч.1: Основные понятия, строение атома,

химическая связь. – 60 с.

28. Красовицкая Т.И. Электронные структуры атомов и химическая связь.

– М.: Просвещение, 1980.

29. Ластухін Ю.О. Хімія природних сполук: Навч.посібник. – Львів: Національний ніверситет “Львівська політехніка” (Інформаційно-

видавничий центр “ІНТЕЛЕКТ+”Інституту післядипломної освіти), “Інтелект-Захід”, 2005. – 560 с.

30. Ластухін Ю.О., Воронов С.А. Органічна хімія. –Львів: Центр Європи,

2006. – 864 с.

31. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. – М.: Химия, 1965.

– 392 с.

32. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: Учеб. для вузов / Ю.А. Ершов, В.А. Попков, А.С. Берлянд и др..; Под ред. Ю.А. Ершова. – 4-е изд., стер. – М.: Высш. шк., 2003. – 560 с.: ил.

33. Овчинников Ю.А. Биоорганическая химия. – М.: Просвещение, 1987. – 815

с.

34. Оудиан Дж. Основы химии полимеров. Пер. с англ. - М.: Мир, 1974. –614

с.

35. Перепелиця О.П. Властивості та екологічний вплив хімічних елементів.

– К.: Вентурі, 1997. – 120 с.

36. Перепелиця О.П. Екохімія та ендоекологія елементів: Довідник з екологічного захисту. – К.: НУХТ, Екохім, 2004. – 736 с.

37. Романова Н.В. Загальна і неорганічна хімія. – К.: Ірпінь: Перун, 1998. –

480 с.

38. Романова Н.В. Загальна та неорганічна хімія: Практикум. – К.: Либідь,

2003. – 207 с.

39. Сегеда А.С. Аналітична хімія. Кількісний аналіз. – Навчально-

методичний посібник. – К.: Фітосоціоцентр, 2006. – 544 с.

40. Сегеда А.С. Аналітична хімія. Якісний аналіз. – Навчально-методичний посібник. – К.: ЦУЛ, 2002. – 524 с.

41. Сегеда А.С. Загальна і неорганічна хімія в тестах, задачах і вправах: Навч. посіб. для студ. вузів. – К.: ЦУЛ, 2003. – 592 с.

42. Сегеда А.С., Унрод В.І., Стоєцький А.Ф. Класифікація та номенклатура неорганічних сполук. – Черкаси: 1998. – 141 с.

43. Семчиков Ю.Д. Введение в химию полимеров. М.: Высшая школа,

1988. - 152 с.

44. Семчиков Ю.Д. Высокомолекулярные соединения: Учеб. для вузов. – Н. Новгород: Издательство Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского; М.: Издательский центр

«Академия», 2003. – 368 с.

45. Скопенко В.В., Зуб В.Я. Координационная химия. Лабораторный практикум. – К.: КНУ им.Тараса Шевченка, 2002. – с.

46. Скопенко В.В., Савранський Л.І. Координаційна хімія: Підр. для студ. вузів. – 2-е вид., переробл. і доп. – К.: Либідь, 2004. – 422 с.

47. Стрепихеев А.А., Деревицкая В.А. Основы химии высокомолекулярных

соединений.- М.: Химия, 1976. - 306 с.

48. Толмачова В.С., Ковтун О.М., Гордієнко О.В., Корнілов М.Ю., Василенко С.В. Сучасна термінологія і номенклатура органічних сполук: Навч.-метод. посібник для вчителів та учнів ЗНЗ. – К.: НПУ імені М.П. Драгоманова, 2007. – 168 с.

49. Толмачова В.С., Ковтун О.М., Нікітіна С.В., Вуколова С.І., Гордієнко О.В., Корнілов М.Ю. Номенклатура органічних сполук. Алкани. Навчальний посібник. К.: НПУ імені М.П. Драгоманова, 2001. – 74 с.

50. Тюкавкина Н.А., Бауков Ю.И. Биоорганическая химия. – М.: Медицина,

1985. – 480 с.

51. Угай Я.А. Общая и неорганическая химия. – М.: Высш. шк., 2004. – 527 с.

52. Хаускрофт К., Констебл Э. Современный курс общей химии: в 2-х т. / Пер. с англ. – М.: Мир, 2002. – Т.1:– 540 с., ил. – (Лучший зарубежный

учебник).

53. Яцимирский К.В., Яцимирский В.К. Химическая связь. – К.: Вища школа, 1975. – 304 с.

КРИТЕРІЇ

оцінювання відповідей абітурієнтів-магістрів Інституту природничо-географічної освіти та екології

на вступному фаховому випробуванні з хімії