Контрольная работа классы неорганических соединений: Контрольная работа по химии «Основные классы неорганических соединений» 8 класс

Данная работа может быть проведена и в 8, и в 9, и  в 11 классах.  Она дает возможность достаточно  глубоко проверить знания школьников об оксидах, основаниях, кислотах и солях:  состав, номенклатуру, классификацию,  главные химические свойства,  умение правильно составлять уравнения реакций, формулы веществ, расстановку коэффициентов.  Уверенное владение знаниями об основных классах неорганических соединений необходимо для четкого понимания всей неорганической химии  и в целом — для формирования химической картины мира.

ОСНОВНЫЕ   КЛАССЫ   НЕОРГАНИЧЕСКИХ   СОЕДИНЕНИЙ

Разделите вещества  каждого варианта на группы по следующим признакам, рядом с формулой вещества укажите его название:

Нижний уровень сложности

1. Оксиды.
2. Основания
3. Кислоты
4. Соли

Средний  уровень сложности

1. Оксиды основные
2. Оксиды кислотные
3. Щелочи
4. Нерастворимые основания
5. Кислоты бескислородные
6. Кислоты кислородсодержащие
7. Соли

Высокий   уровень  сложности

1. Вещества,  способные взаимодействовать с кислотами
2. Вещества, способные взаимодействовать с металлами
3. Вещества, способные взаимодействовать с основными оксидами
4. Вещества, способные взаимодействовать с кислотными оксидами
5. Вещества, способные взаимодействовать с основаниями.
6. Вещества, способные взаимодействовать с щелочами.

Высший   уровень  сложности

К списку веществ из задания  высокого уровня сложности  добавить соответствующие уравнения реакций.

Была ли вам полезна эта статья?  Поделитесь!

Еще на эту тему:

Неорганические соединения, необходимые для функционирования человека — анатомия и физиология

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Сравнить и сопоставить неорганические и органические соединения
• Определить свойства воды, которые делают ее жизненно важной
• Объясните роль солей в функционировании организма
• Различайте кислоты и основания и объясняйте их роль в pH
• Обсудить роль буферов в поддержании гомеостаза pH в организме

Концепции, которые вы изучили до сих пор в этой главе, управляют всеми формами материи и будут работать как основа как для геологии, так и для биологии.Этот раздел главы сужает фокус до химии человеческой жизни; то есть соединения, важные для структуры и функций организма. Как правило, эти соединения бывают либо неорганическими, либо органическими.

• Неорганическое соединение — это вещество, не содержащее ни углерода, ни водорода. Многие неорганические соединения действительно содержат атомы водорода, такие как вода (H ₂ O) и соляная кислота (HCl), вырабатываемая вашим желудком. Напротив, только несколько неорганических соединений содержат атомы углерода.Двуокись углерода (CO ₂ ) — один из немногих примеров.
• Таким образом, органическое соединение — это вещество, содержащее как углерод, так и водород. Органические соединения синтезируются ковалентными связями в живых организмах, в том числе в организме человека. Вспомните, что углерод и водород являются вторым и третьим по распространенности элементами в вашем теле. Вскоре вы обнаружите, как эти два элемента сочетаются в пищевых продуктах, которые вы едите, в соединениях, составляющих структуру вашего тела, и в химических веществах, которые подпитывают ваше функционирование.

В следующем разделе рассматриваются три группы неорганических соединений, необходимых для жизни: вода, соли, кислоты и основания. Органические соединения рассматриваются далее в этой главе.

Вода

До 70 процентов веса взрослого человека составляет вода. Эта вода содержится как внутри клеток, так и между клетками, из которых состоят ткани и органы. Несколько функций делают воду незаменимой для жизнедеятельности человека.

Вода как смазка и подушка

Вода является основным компонентом многих смазочных жидкостей организма.Подобно тому, как масло смазывает петлю двери, вода в синовиальной жидкости смазывает суставы тела, а вода в плевральной жидкости помогает легким расширяться и отскакивать при дыхании. Водянистая жидкость помогает пище течь по пищеварительному тракту и обеспечивает отсутствие трения при движении соседних органов брюшной полости.

Вода также защищает клетки и органы от физических травм, смягчая, например, мозг внутри черепа и защищая нежную нервную ткань глаз.Вода также смягчает развивающийся плод в утробе матери.

Вода как теплоотвод

Радиатор — это вещество или объект, которые поглощают и рассеивают тепло, но не испытывают соответствующего повышения температуры. В организме вода поглощает тепло, выделяемое в результате химических реакций, без значительного повышения температуры. Более того, когда температура окружающей среды стремительно растет, вода, хранящаяся в организме, помогает ему сохранять прохладу. Этот охлаждающий эффект возникает, когда теплая кровь из ядра тела течет к кровеносным сосудам под кожей и переносится в окружающую среду.В то же время потовые железы выделяют теплую воду вместе с потом. Когда вода испаряется в воздух, она уносит тепло, а затем более холодная кровь с периферии циркулирует обратно к сердцевине тела.

Вода как компонент жидких смесей

Смесь — это комбинация двух или более веществ, каждое из которых сохраняет свою химическую идентичность. Другими словами, составляющие вещества не связаны химически в новое, более крупное химическое соединение. Эту концепцию легко представить, если вы подумаете о порошкообразных веществах, таких как мука и сахар; когда вы перемешиваете их в миске, очевидно, что они не связываются с образованием нового соединения.Воздух в помещении, которым вы дышите, представляет собой газовую смесь, содержащую три отдельных элемента — азот, кислород и аргон — и одно соединение — диоксид углерода. Есть три типа жидких смесей, все из которых содержат воду в качестве ключевого компонента. Это растворы, коллоиды и суспензии.

Чтобы клетки тела выжили, они должны оставаться влажными в жидкости на водной основе, называемой раствором. В химии жидкий раствор состоит из растворителя, который растворяет вещество, называемое растворенным веществом. Важной характеристикой растворов является их однородность; то есть молекулы растворенного вещества равномерно распределяются по всему раствору.Если бы вы размешали чайную ложку сахара в стакане воды, сахар растворился бы в молекулах сахара, разделенных молекулами воды. Соотношение сахара и воды в левой части стакана будет таким же, как соотношение сахара и воды в правой части стакана. Если бы вы добавили больше сахара, соотношение сахара к воде изменилось бы, но распределение — при условии, что вы хорошо перемешали — все равно было бы равномерным.

Вода считается «универсальным растворителем», и поэтому считается, что жизнь не может существовать без воды.Вода, безусловно, является самым распространенным растворителем в организме; практически все химические реакции организма происходят между соединениями, растворенными в воде. Поскольку молекулы воды полярны, с областями положительного и отрицательного электрического заряда, вода легко растворяет ионные соединения и полярные ковалентные соединения. Такие соединения называют гидрофильными или «водолюбивыми». Как уже говорилось выше, сахар хорошо растворяется в воде. Это связано с тем, что молекулы сахара содержат области полярных водородно-кислородных связей, что делает его гидрофильным.Неполярные молекулы, которые с трудом растворяются в воде, называются гидрофобными или «водобоязненными».

Концентрации растворенных веществ

В химии описаны различные смеси растворенных веществ и воды. Концентрация данного растворенного вещества — это количество частиц этого растворенного вещества в данном пространстве (кислород составляет около 21 процента атмосферного воздуха). В кровотоке человека концентрация глюкозы обычно измеряется в миллиграммах (мг) на децилитр (дл), а у здорового взрослого человека в среднем составляет около 100 мг / дл.Другой метод измерения концентрации растворенного вещества — его молярность, которая составляет моль (M) молекул на литр (L). Моль элемента — это его атомный вес, а моль соединения — это сумма атомных весов его компонентов, называемая молекулярной массой. Часто используемый пример — вычисление моля глюкозы по химической формуле C ₆ H ₁₂ O ₆ . Согласно периодической таблице, атомный вес углерода (C) составляет 12,011 грамма (г), а в глюкозе шесть атомов углерода, что дает общий атомный вес 72.066 г. Проведя те же вычисления для водорода (H) и кислорода (O), молекулярная масса равна 180,156 г («грамм молекулярной массы» глюкозы). Когда вода добавляется для получения одного литра раствора, у вас есть один моль (1М) глюкозы. Это особенно полезно в химии из-за отношения родинок к «числу Авогадро». В моль любого раствора такое же количество частиц: 6,02 × 10 ²³ . Многие вещества в кровотоке и других тканях тела измеряются в тысячных долях моля или миллимолях (мМ).

Коллоид — это смесь, которая чем-то похожа на тяжелый раствор. Частицы растворенного вещества состоят из крошечных сгустков молекул, достаточно больших, чтобы сделать жидкую смесь непрозрачной (поскольку частицы достаточно большие, чтобы рассеивать свет). Знакомые примеры коллоидов — молоко и сливки. В щитовидной железе гормон щитовидной железы хранится в виде густой белковой смеси, также называемой коллоидом.

Суспензия — это жидкая смесь, в которой более тяжелое вещество временно суспендировано в жидкости, но со временем оседает.Такое отделение частиц от суспензии называется седиментацией. Пример седиментации происходит в анализе крови, который устанавливает скорость седиментации или скорость седиментации. Тест измеряет, как быстро красные кровяные тельца в пробирке выделяются из водянистой части крови (известной как плазма) в течение определенного периода времени. Быстрое осаждение клеток крови обычно не происходит в здоровом организме, но некоторые заболевания могут вызывать слипание клеток крови, и эти тяжелые скопления клеток крови оседают на дно пробирки быстрее, чем нормальные клетки крови.

Роль воды в химических реакциях

Два типа химических реакций включают образование или потребление воды: дегидратационный синтез и гидролиз.

• При дегидратационном синтезе один реагент отдает атом водорода, а другой реагент отдает гидроксильную группу (ОН) при синтезе нового продукта. При образовании их ковалентной связи в качестве побочного продукта выделяется молекула воды ((рисунок)). Это также иногда называют реакцией конденсации.
• При гидролизе молекула воды разрушает соединение, разрывая его связи. Сама вода расщепляется на H и OH. Одна часть разорванного соединения затем связывается с атомом водорода, а другая часть связывается с гидроксильной группой.

Эти реакции обратимы и играют важную роль в химии органических соединений (о чем мы вскоре поговорим).

Дегидратация, синтез и гидролиз

Мономеры, основные единицы для построения более крупных молекул, образуют полимеры (два или более химически связанных мономера).(а) При дегидратационном синтезе два мономера ковалентно связаны в реакции, в которой один отдает гидроксильную группу, а другой — атом водорода. Молекула воды выделяется как побочный продукт во время реакций дегидратации. (b) При гидролизе ковалентная связь между двумя мономерами расщепляется путем присоединения атома водорода к одному и гидроксильной группы к другому, что требует участия одной молекулы воды.

Соль

Напомним, что соли образуются, когда ионы образуют ионные связи.В этих реакциях один атом отдает один или несколько электронов и, таким образом, становится положительно заряженным, тогда как другой атом принимает один или несколько электронов и становится отрицательно заряженным. Теперь вы можете определить соль как вещество, которое при растворении в воде диссоциирует на ионы, отличные от H ⁺ или OH ^—. Этот факт важен для отличия солей от кислот и оснований, обсуждаемых далее.

Типичная соль NaCl полностью диссоциирует в воде ((Рисунок)). Положительные и отрицательные области на молекуле воды (концы водорода и кислорода соответственно) притягивают отрицательные ионы хлорида и положительные ионы натрия, отталкивая их друг от друга.Опять же, в то время как неполярные и полярные ковалентно связанные соединения распадаются на молекулы в растворе, соли диссоциируют на ионы. Эти ионы являются электролитами; они способны проводить электрический ток в растворе. Это свойство имеет решающее значение для функции ионов при передаче нервных импульсов и стимулировании сокращения мышц.

Диссоциация хлорида натрия в воде

Обратите внимание, что кристаллы хлорида натрия диссоциируют не на молекулы NaCl, а на катионы Na ⁺ и анионы Cl ^— , каждый из которых полностью окружен молекулами воды.

Многие другие соли важны для организма. Например, соли желчных кислот, вырабатываемые печенью, помогают расщеплять пищевые жиры, а соли фосфата кальция образуют минеральную часть зубов и костей.

Кислоты и основания

Кислоты и основания, как и соли, разлагаются в воде на электролиты. Кислоты и основания могут сильно изменить свойства растворов, в которых они растворены.

Кислоты

Кислота — это вещество, которое выделяет ионы водорода (H ⁺ ) в растворе ((Рисунок) a ).Поскольку у атома водорода есть только один протон и один электрон, положительно заряженный ион водорода — это просто протон. Этот одиночный протон с большой вероятностью участвует в химических реакциях. Сильные кислоты — это соединения, которые выделяют весь свой H ⁺ в растворе; то есть они полностью ионизируются. Соляная кислота (HCl), которая выделяется из клеток слизистой оболочки желудка, является сильной кислотой, поскольку она выделяет весь свой H ⁺ в водянистую среду желудка. Эта сильная кислота помогает пищеварению и убивает микробы, попавшие в организм.Слабые кислоты не ионизируются полностью; то есть некоторые из их ионов водорода ^{остаются связанными внутри соединения в растворе. Примером слабой кислоты является уксус или уксусная кислота; он называется ацетатом после того, как отдает протон.}

Кислоты и основания

(a) В водном растворе кислота диссоциирует на ионы водорода (H ⁺ ) и анионы. Почти каждая молекула сильной кислоты диссоциирует, образуя высокую концентрацию H ⁺ . (b) В водном растворе основание диссоциирует на гидроксильные ионы (OH ^— ) и катионы.Почти каждая молекула сильного основания диссоциирует, образуя высокую концентрацию OH ^—.

Базы

Основание — это вещество, которое выделяет гидроксильные ионы (OH ^— ) в растворе, или вещество, которое принимает H ⁺ , уже присутствующий в растворе (см. (Рисунок) b ). Ионы гидроксила (также известные как ионы гидроксида) или другие основные вещества объединяются с присутствующим H ⁺ с образованием молекулы воды, тем самым удаляя H ⁺ и снижая кислотность раствора.Сильные основания высвобождают большую часть или все свои гидроксильные ионы; слабые основания высвобождают только некоторые гидроксильные ионы или поглощают только несколько H ⁺ . Пища, смешанная с соляной кислотой из желудка, сожгла бы тонкую кишку, следующую после желудка часть пищеварительного тракта, если бы не высвобождение бикарбоната (HCO ₃ ^— ), слабого основания, которое привлекает H ⁺ . Бикарбонат принимает часть протонов H ⁺ , тем самым снижая кислотность раствора.

Концепция pH

Относительную кислотность или щелочность раствора можно определить по его pH. PH раствора — это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода (H ⁺ ) в растворе. Например, раствор с pH 4 имеет концентрацию H ⁺ , которая в десять раз больше, чем у раствора с pH 5. То есть раствор с pH 4 в десять раз более кислый, чем раствор с pH 5. Понятие pH станет более понятным, когда вы изучите шкалу pH, как показано на (Рисунок).Шкала состоит из серии приращений от 0 до 14. Раствор с pH 7 считается нейтральным — ни кислым, ни основным. Чистая вода имеет pH 7. Чем ниже число ниже 7, тем кислотнее раствор или тем выше концентрация H ⁺ . Концентрация ионов водорода при каждом значении pH в 10 раз отличается от следующего значения pH. Например, значение pH 4 соответствует концентрации протонов 10 ^–4 M или 0,0001 M, а значение pH 5 соответствует концентрации протонов 10 ^–5 M или 0.00001M. Чем выше число выше 7, тем более щелочной (щелочной) раствор или тем ниже концентрация H ⁺ . Например, человеческая моча в десять раз более кислотная, чем чистая вода, а HCl в 10 000 000 раз кислотнее воды.

Шкала pH

Буферы

pH крови человека обычно находится в диапазоне от 7,35 до 7,45, хотя обычно его определяют как pH 7,4. При этом слегка щелочном pH кровь может снизить кислотность, возникающую из-за того, что двуокись углерода (CO ₂ ) постоянно попадает в кровоток триллионами клеток тела.Гомеостатические механизмы (наряду с выдыханием CO ₂ при дыхании) обычно поддерживают pH крови в этом узком диапазоне. Это очень важно, потому что колебания — либо слишком кислые, либо слишком щелочные — могут привести к опасным для жизни расстройствам.

Все клетки организма зависят от гомеостатической регуляции кислотно-щелочного баланса при pH примерно 7,4. Таким образом, в организме есть несколько механизмов для этой регуляции, включая дыхание, выделение химических веществ с мочой и внутреннее высвобождение химических веществ, которые в совокупности называются буферами, в жидкости организма.Буфер представляет собой раствор слабой кислоты и сопряженного с ней основания. Буфер может нейтрализовать небольшое количество кислот или оснований в жидкостях организма. Например, если есть даже небольшое снижение pH жидкости организма ниже 7,35, буфер в жидкости — в данном случае действуя как слабое основание — будет связывать избыточные ионы водорода. Напротив, если pH поднимается выше 7,45, буфер будет действовать как слабая кислота и вносить ионы водорода.

Гомеостатический дисбаланс

Кислоты и основания Чрезмерная кислотность крови и других жидкостей организма известна как ацидоз.Распространенными причинами ацидоза являются ситуации и нарушения, которые снижают эффективность дыхания, особенно способность человека полностью выдыхать, что вызывает накопление CO ₂ (и H ⁺ ) в кровотоке. Ацидоз также может быть вызван метаболическими проблемами, которые снижают уровень или функцию буферов, которые действуют как основания или способствуют выработке кислот. Например, при тяжелой диарее из организма может выводиться слишком много бикарбоната, в результате чего кислоты накапливаются в жидкостях организма.У людей с плохо управляемым диабетом (неэффективное регулирование уровня сахара в крови) кислоты, называемые кетонами, вырабатываются в качестве топлива для организма. Они могут накапливаться в крови, вызывая серьезное заболевание, называемое диабетическим кетоацидозом. Почечная недостаточность, печеночная недостаточность, сердечная недостаточность, рак и другие заболевания также могут вызывать метаболический ацидоз.

Напротив, алкалоз — это состояние, при котором кровь и другие жидкости организма слишком щелочные (щелочные). Как и в случае ацидоза, основной причиной являются респираторные расстройства; однако при респираторном алкалозе уровни углекислого газа падают слишком низко.Заболевания легких, передозировка аспирином, шок и обычное беспокойство могут вызвать респираторный алкалоз, который снижает нормальную концентрацию H ⁺ .

Метаболический алкалоз часто возникает в результате продолжительной сильной рвоты, которая вызывает потерю ионов водорода и хлорида (как компонентов HCl). Лекарства также могут вызвать алкалоз. К ним относятся диуретики, которые заставляют организм терять ионы калия, а также антациды при приеме в чрезмерных количествах, например, при стойкой изжоге или язве.

Обзор главы

Неорганические соединения, необходимые для функционирования человека, включают воду, соли, кислоты и основания. Эти соединения неорганические; то есть они не содержат ни водорода, ни углерода. Вода — это смазка и подушка, теплоотвод, компонент жидких смесей, побочный продукт реакций синтеза дегидратации и реагент в реакциях гидролиза. Соли — это соединения, которые при растворении в воде диссоциируют на ионы, отличные от H ⁺ или OH ^—.Напротив, кислоты выделяют в растворе H ⁺ , делая его более кислым. Основания принимают H ⁺ , тем самым делая раствор более щелочным (едким).

pH любого раствора — это его относительная концентрация H ⁺ . Раствор с pH 7 нейтрален. Растворы с pH ниже 7 являются кислотами, а растворы с pH выше 7 — основаниями. Изменение одной цифры на шкале pH (например, от 7 до 8) представляет десятикратное увеличение или уменьшение концентрации H ⁺ .У здорового взрослого человека pH крови колеблется от 7,35 до 7,45. Механизмы гомеостатического контроля, важные для поддержания крови в здоровом диапазоне pH, включают химические вещества, называемые буферами, слабые кислоты и слабые основания, высвобождаемые, когда pH крови или других жидкостей организма колеблется в любом направлении за пределами этого нормального диапазона.

Обзорные вопросы

CH ₄ — метан. Это соединение ________.

1. неорганическое
2. органический
3. реактивная
4. кристалл

Что из следующего, вероятнее всего, будет равномерно распределено в воде в гомогенном растворе?

1. ионы натрия и ионы хлорида
2. молекул NaCl
3. кристаллов соли
4. эритроцитов

Дженни смешивает тесто для блинов, затем добавляет шоколадную стружку.Ожидая, пока приготовятся первые несколько блинов, она замечает, как шоколадная стружка опускается на дно прозрачной стеклянной миски. Тесто с шоколадной крошкой является примером ________.

1. растворитель
2. растворенное вещество
3. раствор
4. подвеска

Вещество распадается на K ⁺ и Cl ^— в растворе. Вещество a (n) ________.

1. кислота
2. база
3. соль
4. буфер

Тай три года, и в результате «желудочного недуга» его рвало около 24 часов.Его pH крови 7,48. Что это значит?

1. Кровь Тая слегка кислая.
2. Кровь Тая слабощелочная.
3. Кровь Тая очень кислая.
4. Кровь Тая в пределах нормы

Вопросы о критическом мышлении

pH лимонного сока составляет 2, а pH апельсинового сока — 4. Какой из них более кислый и насколько? Что это значит?

Лимонный сок в сто раз более кислый, чем апельсиновый сок.Это означает, что в лимонном соке концентрация ионов водорода в сто раз выше.

Во время вечеринки Эли проигрывает пари и вынужден выпить бутылку лимонного сока. Вскоре после этого он начинает жаловаться на затрудненное дыхание, и его друзья отвозят его в местное отделение неотложной помощи. Там ему внутривенно вводят раствор бикарбоната. Почему?

Лимонный сок, как и любая кислота, выделяет ионы водорода в растворе. Когда избыток H ⁺ попадает в пищеварительный тракт и всасывается в кровь, pH крови Эли падает ниже 7.35. Напомним, что бикарбонат — это буфер, слабое основание, которое принимает ионы водорода. Вводя бикарбонат внутривенно, врач отделения неотложной помощи помогает поднять pH крови Эли до нейтрального.

Глоссарий

кислота

соединение, выделяющее ионы водорода (H ⁺ ) в растворе

основание

соединение, которое принимает ионы водорода (H ⁺ ) в растворе

буфер

Раствор, содержащий слабую кислоту или слабое основание, противодействующий широким колебаниям pH жидкостей организма

коллоид

жидкая смесь, в которой частицы растворенного вещества состоят из сгустков молекул, достаточно больших, чтобы рассеивать свет

неорганическое соединение

Вещество, не содержащее ни углерода, ни водорода

органическое соединение

Вещество, содержащее как углерод, так и водород

pH

отрицательный логарифм концентрации иона водорода (H ⁺ ) в растворе

раствор

гомогенная жидкая смесь, в которой растворенное вещество растворено в молекулах в растворителе

подвеска

Жидкая смесь, в которой частицы, распределенные в жидкости, оседают с течением времени

2.4 неорганических соединения, необходимых для функционирования человека — анатомия и физиология

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Сравнить и сопоставить неорганические и органические соединения
• Определить свойства воды, которые делают ее жизненно важной
• Объясните роль солей в функционировании организма
• Различайте кислоты и основания и объясняйте их роль в pH
• Обсудить роль буферов в поддержании гомеостаза pH в организме

Концепции, которые вы изучили до сих пор в этой главе, управляют всеми формами материи и будут работать как основа как для геологии, так и для биологии.Этот раздел главы сужает фокус до химии человеческой жизни; то есть соединения, важные для структуры и функций организма. Как правило, эти соединения бывают либо неорганическими, либо органическими.

• Неорганическое соединение — это вещество, не содержащее ни углерода, ни водорода. Многие неорганические соединения действительно содержат атомы водорода, такие как вода (H ₂ O) и соляная кислота (HCl), вырабатываемая вашим желудком. Напротив, только несколько неорганических соединений содержат атомы углерода.Двуокись углерода (CO ₂ ) — один из немногих примеров.
• Органическое соединение — это вещество, содержащее как углерод, так и водород. Органические соединения синтезируются ковалентными связями в живых организмах, в том числе в организме человека. Вспомните, что углерод и водород являются вторым и третьим по распространенности элементами в вашем теле. Вскоре вы обнаружите, как эти два элемента сочетаются в пищевых продуктах, которые вы едите, в соединениях, составляющих структуру вашего тела, и в химических веществах, которые подпитывают ваше функционирование.

В следующем разделе рассматриваются четыре группы неорганических соединений, необходимых для жизни: вода, соли, кислоты и основания. Органические соединения рассматриваются далее в этой главе.

Вода

До 70 процентов веса взрослого человека составляет вода. Эта вода содержится как внутри клеток, так и между клетками, из которых состоят ткани и органы. Несколько функций делают воду незаменимой для жизнедеятельности человека.

Вода как смазка и амортизатор

Вода является основным компонентом многих смазочных жидкостей организма.Подобно тому, как масло смазывает петлю двери, вода в синовиальной жидкости смазывает суставы тела, а вода в плевральной жидкости помогает легким расширяться и отскакивать при дыхании. Водянистая жидкость помогает пище течь по пищеварительному тракту и обеспечивает отсутствие трения при движении соседних органов брюшной полости.

Вода также защищает клетки и органы от физических травм, смягчая, например, мозг внутри черепа и защищая нежную нервную ткань глаз.Вода также смягчает развивающийся плод в утробе матери.

Вода как теплоотвод

Радиатор — это вещество или объект, которые поглощают и рассеивают тепло, но не испытывают соответствующего повышения температуры. В организме вода поглощает тепло, выделяемое в результате химических реакций, без значительного повышения температуры. Более того, когда температура окружающей среды стремительно растет, вода, хранящаяся в организме, помогает ему сохранять прохладу. Этот охлаждающий эффект возникает, когда теплая кровь из ядра тела течет к кровеносным сосудам под кожей и переносится в окружающую среду.В то же время потовые железы выделяют теплую воду вместе с потом. Когда вода испаряется в воздух, она уносит тепло, а затем более холодная кровь с периферии циркулирует обратно к сердцевине тела.

Вода как компонент жидких смесей

Смесь — это комбинация двух или более веществ, каждое из которых сохраняет свою химическую идентичность. Другими словами, составляющие вещества не связаны химически в новое, более крупное химическое соединение. Эту концепцию легко представить, если вы подумаете о порошкообразных веществах, таких как мука и сахар; когда вы перемешиваете их в миске, очевидно, что они не связываются с образованием нового соединения.Воздух в помещении, которым вы дышите, представляет собой газовую смесь, содержащую три отдельных элемента — азот, кислород и аргон — и одно соединение — диоксид углерода. Есть три типа жидких смесей, все из которых содержат воду в качестве ключевого компонента; это растворы, коллоиды и суспензии.

Чтобы клетки тела выжили, они должны оставаться влажными в жидкости на водной основе, называемой раствором. В химии жидкий раствор состоит из растворителя, который растворяет вещество, называемое растворенным веществом.Важной характеристикой растворов является их однородность; то есть молекулы растворенного вещества равномерно распределяются по всему раствору. Если бы вы размешали чайную ложку сахара в стакане воды, сахар растворился бы в молекулах сахара, разделенных молекулами воды. Соотношение сахара и воды в левой части стакана будет таким же, как соотношение сахара и воды в правой части стакана. Если бы вы добавили больше сахара, соотношение сахара к воде изменилось бы, но распределение — при условии, что вы хорошо перемешали — все равно было бы равномерным.

Вода считается «универсальным растворителем», и поэтому считается, что жизнь не может существовать без воды. Вода, безусловно, является самым распространенным растворителем в организме; практически все химические реакции организма происходят между соединениями, растворенными в воде. Поскольку молекулы воды полярны, с областями положительного и отрицательного электрического заряда, вода легко растворяет ионные соединения и полярные ковалентные соединения. Такие соединения называют гидрофильными или «водолюбивыми».Как было сказано выше, сахар хорошо растворяется в воде. Это связано с тем, что молекулы сахара содержат области полярных водородно-кислородных связей, что делает его гидрофильным. Неполярные молекулы, которые с трудом растворяются в воде, называются гидрофобными или «водобоязненными».

Концентрации растворенных веществ

В химии описаны различные смеси растворенных веществ и воды. Концентрация данного растворенного вещества — это количество частиц этого растворенного вещества в данном пространстве (кислород составляет около 21 процента атмосферного воздуха).В кровотоке человека концентрация глюкозы обычно измеряется в миллиграммах (мг) на децилитр (дл), а у здорового взрослого человека в среднем составляет около 100 мг / дл. Другой метод измерения концентрации растворенного вещества — его молярность, которая составляет моль (M) молекул на литр (L). Моль элемента — это его атомный вес, а моль соединения — это сумма атомных весов его компонентов, называемая молекулярной массой. Часто используемый пример — вычисление моля глюкозы по химической формуле C6h22O6.Согласно периодической таблице, атомный вес углерода (C) составляет 12,011 грамма (г), а в глюкозе шесть атомов углерода, что дает общий атомный вес 72,066 г. Проведя те же вычисления для водорода (H) и кислорода (O), молекулярная масса равна 180,156 г («грамм молекулярной массы» глюкозы). Когда вода добавляется для получения одного литра раствора, у вас есть один моль (1М) глюкозы. Это особенно полезно в химии из-за отношения родинок к «числу Авогадро». В моль любого раствора столько же частиц: 6.02 × 10 ²³ . Многие вещества в кровотоке и других тканях тела измеряются в тысячных долях моля или миллимолях (мМ).

Коллоид представляет собой смесь, которая чем-то похожа на тяжелый раствор. Частицы растворенного вещества состоят из крошечных сгустков молекул, достаточно больших, чтобы сделать жидкую смесь непрозрачной (поскольку частицы достаточно большие, чтобы рассеивать свет). Знакомые примеры коллоидов — молоко и сливки. В щитовидной железе гормон щитовидной железы хранится в виде густой белковой смеси, также называемой коллоидом.

Суспензия представляет собой жидкую смесь, в которой более тяжелое вещество временно суспендировано в жидкости, но со временем оседает. Такое отделение частиц от суспензии называется седиментацией. Пример седиментации происходит в анализе крови, который устанавливает скорость седиментации или скорость седиментации. Тест измеряет, как быстро красные кровяные тельца в пробирке выделяются из водянистой части крови (известной как плазма) в течение определенного периода времени. Быстрое осаждение клеток крови обычно не происходит в здоровом организме, но некоторые заболевания могут вызывать слипание клеток крови, и эти тяжелые скопления клеток крови оседают на дно пробирки быстрее, чем нормальные клетки крови.

Роль воды в химических реакциях

Два типа химических реакций включают образование или потребление воды: дегидратационный синтез и гидролиз.

• При дегидратационном синтезе один реагент отдает атом водорода, а другой реагент отдает гидроксильную группу (ОН) при синтезе нового продукта. При образовании их ковалентной связи в качестве побочного продукта выделяется молекула воды (рис. 2.4.1). Это также иногда называют реакцией конденсации.
• При гидролизе молекула воды разрушает соединение, разрывая его связи. Сама вода расщепляется на H и OH. Одна часть разорванного соединения затем связывается с атомом водорода, а другая часть связывается с гидроксильной группой.

Эти реакции обратимы и играют важную роль в химии органических соединений (о чем мы вскоре поговорим).

Соли

Напомним, что соли образуются, когда ионы образуют ионные связи.В этих реакциях один атом отдает один или несколько электронов и, таким образом, становится положительно заряженным, тогда как другой атом принимает один или несколько электронов и становится отрицательно заряженным. Теперь вы можете определить соль как вещество, которое при растворении в воде диссоциирует на ионы, отличные от H ⁺ или OH ^—. Этот факт важен для отличия солей от кислот и оснований, обсуждаемых далее.

Типичная соль NaCl полностью диссоциирует в воде (рисунок 2.4.2). Положительные и отрицательные области на молекуле воды (концы водорода и кислорода соответственно) притягивают отрицательные ионы хлорида и положительные ионы натрия, отталкивая их друг от друга.Опять же, в то время как неполярные и полярные ковалентно связанные соединения распадаются на молекулы в растворе, соли диссоциируют на ионы. Эти ионы являются электролитами; они способны проводить электрический ток в растворе. Это свойство имеет решающее значение для функции ионов при передаче нервных импульсов и стимулировании сокращения мышц.

Многие другие соли важны для организма. Например, соли желчных кислот, вырабатываемые печенью, помогают расщеплять пищевые жиры, а соли фосфата кальция образуют минеральную часть зубов и костей.

Кислоты и основания

Кислоты и основания, как и соли, разлагаются в воде на электролиты. Кислоты и основания могут сильно изменить свойства растворов, в которых они растворены.

Кислоты

Кислота — это вещество, выделяющее ионы водорода (H ⁺ ) в растворе (Рисунок 2.4.3 a ). Поскольку у атома водорода есть только один протон и один электрон, положительно заряженный ион водорода — это просто протон. Этот одиночный протон с большой вероятностью участвует в химических реакциях. Сильные кислоты — это соединения, которые выделяют весь свой H + в растворе; то есть они полностью ионизируются. Соляная кислота (HCl), которая выделяется из клеток слизистой оболочки желудка, является сильной кислотой, поскольку она выделяет весь свой H ⁺ в водянистую среду желудка.Эта сильная кислота помогает пищеварению и убивает микробы, попавшие в организм. Слабые кислоты не ионизируются полностью; то есть некоторые из их ионов водорода остаются связанными внутри соединения в растворе. Примером слабой кислоты является уксус или уксусная кислота; он называется ацетатом после того, как отдает протон.

Основания

A base — это вещество, которое выделяет гидроксильные ионы (OH ^— ) в растворе, или вещество, которое принимает H +, уже присутствующий в растворе (см. Рисунок 2.4.3 b ). Ионы гидроксила (также известные как ионы гидроксида) или другие основные вещества объединяются с присутствующим H ⁺ с образованием молекулы воды, тем самым удаляя H + и снижая кислотность раствора.Сильные основания высвобождают большую часть или все свои гидроксильные ионы; слабые основания высвобождают только некоторые гидроксильные ионы или поглощают только несколько H ⁺ . Пища, смешанная с соляной кислотой из желудка, сожгла бы тонкий кишечник (следующий участок пищеварительного тракта после желудка), если бы не высвобождение бикарбоната (HCO ₃ ^—), слабого основания, которое привлекает Н ⁺ . Бикарбонат принимает часть протонов H +, тем самым снижая кислотность раствора.

Концепция pH

Относительную кислотность или щелочность раствора можно определить по его pH. pH раствора — это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода (H ⁺ ) в растворе. Например, раствор с pH 4 имеет концентрацию H ⁺ , которая в десять раз больше, чем у раствора с pH 5. То есть раствор с pH 4 в десять раз более кислый, чем раствор с pH 5. Понятие pH станет более понятным, когда вы изучите шкалу pH, как показано на рисунке 2.4.4. Шкала состоит из серии приращений от 0 до 14.Раствор с pH 7 считается нейтральным — ни кислым, ни основным. Чистая вода имеет pH 7. Чем ниже число ниже 7, тем кислотнее раствор или тем выше концентрация H ⁺ . Концентрация ионов водорода при каждом значении pH в 10 раз отличается от следующего значения pH. Например, значение pH 4 соответствует концентрации протонов 10 ^–4 M или 0,0001 M, а значение pH 5 соответствует концентрации протонов 10 ^–5 M или 0.00001M. Чем выше число выше 7, тем более щелочной (щелочной) раствор или тем ниже концентрация H ⁺ . Например, человеческая моча в десять раз более кислотная, чем чистая вода, а HCl в 10 000 000 раз кислотнее воды.

Буферы

pH крови человека обычно находится в диапазоне от 7,35 до 7,45, хотя обычно его определяют как pH 7,4. При этом слегка щелочном pH кровь может снизить кислотность, возникающую из-за того, что двуокись углерода (CO ₂ ) постоянно попадает в кровоток триллионами клеток тела.Гомеостатические механизмы (наряду с выдыханием CO ₂ при дыхании) обычно поддерживают pH крови в этом узком диапазоне. Это очень важно, потому что колебания — либо слишком кислые, либо слишком щелочные — могут привести к опасным для жизни расстройствам.

Все клетки организма зависят от гомеостатической регуляции кислотно-щелочного баланса при pH примерно 7,4. Таким образом, в организме есть несколько механизмов для этой регуляции, включая дыхание, выделение химических веществ с мочой и внутреннее высвобождение химических веществ, которые в совокупности называются буферами, в жидкости организма.Буфер представляет собой раствор слабой кислоты и ее конъюгированного основания. Буфер может нейтрализовать небольшое количество кислот или оснований в жидкостях организма. Например, если есть даже небольшое снижение pH жидкости организма ниже 7,35, буфер в жидкости — в данном случае действуя как слабое основание — будет связывать избыточные ионы водорода. Напротив, если pH поднимается выше 7,45, буфер будет действовать как слабая кислота и вносить ионы водорода.

Гомеостатический дисбаланс

Избыточная кислотность кислот и оснований, крови и других жидкостей тела известна как ацидоз.Распространенными причинами ацидоза являются ситуации и нарушения, которые снижают эффективность дыхания, особенно способность человека полностью выдыхать, что вызывает накопление CO ₂ (и H ⁺ ) в кровотоке. Ацидоз также может быть вызван метаболическими проблемами, которые снижают уровень или функцию буферов, которые действуют как основания или способствуют выработке кислот. Например, при тяжелой диарее из организма может выводиться слишком много бикарбоната, в результате чего кислоты накапливаются в жидкостях организма.У людей с плохо управляемым диабетом (неэффективное регулирование уровня сахара в крови) кислоты, называемые кетонами, вырабатываются в качестве топлива для организма. Они могут накапливаться в крови, вызывая серьезное заболевание, называемое диабетическим кетоацидозом. Почечная недостаточность, печеночная недостаточность, сердечная недостаточность, рак и другие заболевания также могут вызывать метаболический ацидоз.

Напротив, алкалоз — это состояние, при котором кровь и другие жидкости организма слишком щелочные (щелочные). Как и в случае ацидоза, основной причиной являются респираторные расстройства; однако при респираторном алкалозе уровни углекислого газа падают слишком низко.Заболевания легких, передозировка аспирином, шок и обычное беспокойство могут вызвать респираторный алкалоз, который снижает нормальную концентрацию H ⁺ .

Метаболический алкалоз часто возникает в результате продолжительной сильной рвоты, которая вызывает потерю ионов водорода и хлорида (как компонентов HCl). Лекарства также могут вызвать алкалоз. К ним относятся диуретики, которые заставляют организм терять ионы калия, а также антациды при приеме в чрезмерных количествах, например, при стойкой изжоге или язве.

Неорганические соединения, необходимые для функционирования человека, включают воду, соли, кислоты и основания. Эти соединения неорганические; то есть они не содержат ни водорода, ни углерода. Вода — это смазка и подушка, теплоотвод, компонент жидких смесей, побочный продукт реакций синтеза дегидратации и реагент в реакциях гидролиза. Соли — это соединения, которые при растворении в воде диссоциируют на ионы, отличные от H ⁺ или OH ^—.Напротив, кислоты выделяют в растворе H ⁺ , делая его более кислым. Основания принимают H ⁺ , тем самым делая раствор более щелочным (едким).

pH любого раствора — это его относительная концентрация H ⁺ . Раствор с pH 7 нейтрален. Растворы с pH ниже 7 являются кислотами, а растворы с pH выше 7 — основаниями. Изменение одной цифры на шкале pH (например, от 7 до 8) представляет десятикратное увеличение или уменьшение концентрации H ⁺ .У здорового взрослого человека pH крови колеблется от 7,35 до 7,45. Механизмы гомеостатического контроля, которые важны для поддержания крови в здоровом диапазоне pH, включают химические вещества, называемые буферами, слабые кислоты и слабые основания, высвобождаемые, когда pH крови или других жидкостей организма колеблется в любом направлении за пределами этого нормального диапазона.

pH лимонного сока равен 2, а pH апельсинового сока равен 4.Какой из них более кислый и насколько? Что это значит?

Лимонный сок в сто раз более кислый, чем апельсиновый сок. Это означает, что в лимонном соке концентрация ионов водорода в сто раз выше.

Во время вечеринки Эли проигрывает пари и вынужден выпить бутылку лимонного сока. Вскоре после этого он начинает жаловаться на затрудненное дыхание, и его друзья отвозят его в местное отделение неотложной помощи. Там ему внутривенно вводят раствор бикарбоната.Почему?

Лимонный сок, как и любая кислота, выделяет ионы водорода в растворе. Поскольку избыток H + попадает в пищеварительный тракт и всасывается в кровь, pH крови Эли падает ниже 7,35. Напомним, что бикарбонат — это буфер, слабое основание, которое принимает ионы водорода. Вводя бикарбонат внутривенно, врач отделения неотложной помощи помогает поднять pH крови Эли до нейтрального.

Неорганическая химия для будущего производства (Центр подготовки докторантов EPSRC)

Центр подготовки докторантов по неорганической химии для будущего производства (OxICFM) стремится обучить следующее поколение докторантов синтезу неорганических материалов, имеющих отношение к будущему процветанию производственный сектор.Курс был разработан в сотрудничестве с десятью промышленными партнерами, представляющими различные размеры бизнеса и технологический опыт, чтобы обеспечить целостное понимание всех аспектов процесса химического производства.

OxICFM использует когортную модель (12+ студентов в год), связанную с обучением, включающим компоненты преподавателей, промышленности и коллег, чтобы предоставить ученым (i) широкий спектр обучения на стыке между неорганическим синтезом и производством, и (ii) глубокая экспертиза в одном конкретном потоке (молекулярные, наноразмерные или расширенные материалы).

Студенты обучаются в одной группе на начальном этапе (в первые шесть месяцев) в рамках серии преподаваемых курсов, охватывающих широкий круг тем в синтетической неорганической химии. Подробная информация о модулях представлена ​​на веб-сайте CDT. Со второй половины первого года студенты будут сосредоточены в первую очередь на своем основном исследовательском проекте, который они выберут до начала своего курса. В течение всех четырех лет программы студенты также получают индивидуальную программу, предназначенную для расширения их исследовательских и профессиональных навыков.

Кураторство

Кураторство выпускников этого курса является обязанностью химического факультета, и не всегда возможно учесть предпочтения поступающих аспирантов в отношении работы с конкретным сотрудником. Куратора также можно найти за пределами химического факультета.

В случае студентов, которым требуется конкретная помощь для адаптации к академической программе или новому диапазону навыков, руководитель будет работать с ними, чтобы обеспечить им дополнительную поддержку.

Обычно вы можете рассчитывать на еженедельные встречи со своим руководителем или старшим членом исследовательской группы.

Оценка

Все модули в рамках компонента преподаваемого курса включают некоторые аспекты формальной оценки, включая письменные отчеты, решение проблем, а также групповые и индивидуальные презентации. На протяжении всего проектного компонента курса каждый семестр представляет отчет об успеваемости студента как самим студентом, так и его научным руководителем. На соответствующем этапе (обычно после шести семестров) студенты должны пройти передачу статуса, чтобы убедиться, что у них есть потенциал для получения докторской степени в соответствии с руководящими принципами развития аспирантов Университета.Эта оценка будет производиться на основе общей успеваемости по компоненту преподаваемого курса, вместе с отчетом о проекте и устным экзаменом.

В начале четвертого курса студенты должны пройти Подтверждение статуса, чтобы убедиться, что они на правильном пути к завершению диссертации в разумные сроки. Степень проверяется диссертацией и устным экзаменом двумя экзаменаторами, один из которых обычно из Оксфорда, а другой — из другого места.

Направления для выпускников

Это новая программа, выпускников еще нет.Департамент проводит ряд мероприятий в тесном сотрудничестве со Службой карьеры, включая ежегодную конференцию по вопросам карьеры, семинары по резюме и визиты многих потенциальных работодателей. Программа также имеет тесное взаимодействие с промышленностью, с регулярными визитами и несколькими взаимодействиями с промышленными партнерами.

Все курсы аспирантуры, предлагаемые Химическим факультетом

Курсы | Миддлбери

курсов, предложенных за последние четыре года.
▲ означает, что предлагается в текущем термине
▹ означает, что предлагается в следующем термине [s]

CHEM 0101 — Мир химии

World of Chemistry
Цель этого курса — изучить, как химия влияет на нашу повседневную жизнь как обычным, так и необычным образом.Изучив основные концепции элементов, атомов и молекул, мы будем изучать темы в области энергетики (нефть, ядерная энергия, батареи и солнечная энергия), окружающей среды (глобальное потепление и озоновая дыра), здоровья (еда и лекарства) и искусства (цвет , консервация и обнаружение подделок). Время от времени мы будем выполнять практические задания. SCI

Весна 2019, Весна 2021

Подробнее »

CHEM 0103 — Общая химия I ▲ ▹

Общая химия I
Основные темы будут включать атомную теорию и атомную структуру; химическая связь; стехиометрия; введение в химическую термодинамику.Состояния вещества; растворы и ядерная химия. Лабораторная работа связана с проверкой теорий различными количественными методами. Учащимся с хорошей подготовкой к средней школе рекомендуется проконсультироваться с заведующим кафедрой для получения разрешения на выбор CHEM 0104 или CHEM 0107 вместо этого курса. CHEM 0103 также является подходящим курсом для студентов с небольшой или нулевой предварительной подготовкой по химии, которые хотели бы узнать об основных химических принципах, выполняя требования SCI или DED.3 ч. лекция, 3 ч. лаборатория, 1 час. диск. DED SCI

осень 2017, весна 2018, осень 2018, весна 2019, осень 2019, весна 2020, осень 2020, весна 2021, осень 2021, весна 2022

Подробнее »

CHEM 0104 — Общая химия II ▲ ▹

Общая химия II
Основные темы включают химическую кинетику, химическое равновесие, кислотно-основное равновесие, химическую термодинамику, электрохимию, описательную неорганическую химию и координационную химию.Лабораторные работы включают неорганический синтез, качественный анализ и количественный анализ в области кинетики, кислотно-щелочной и окислительно-восстановительной химии. Лабораторный метод осени 2020 года представляет собой формат «Remote-Flexible», который состоит примерно из 75% асинхронных сеансов, а оставшиеся 25% лабораторного времени посвящены синхронным удаленным сеансам или дополнительному внутрилабораторному / очному обучению фундаментальным лабораторным навыкам ( запланировано с инструктором и ограничено 5-6 студентами одновременно в лаборатории). Для студентов, обучающихся дистанционно, будут предоставлены записи очных занятий.(CHEM 0103 или аналог) 3 часа. лекция, 3 ч. лаборатория, 1 час. диск. DED SCI

осень 2017, весна 2018, осень 2018, весна 2019, осень 2019, весна 2020, осень 2020, весна 2021, осень 2021, весна 2022

Подробнее »

CHEM 0107 — Продвинутая общая химия

Продвинутая общая химия
Этот курс представляет собой односеместровую альтернативу одному году общей химии (CHEM 0103 и CHEM 0104).Он открыт для всех студентов, получивших 4 или 5 баллов на экзамене Advanced Placement по химии. Учащиеся, проучившиеся в средней школе по химии в течение двух или более лет без баллов AP, могут записаться на учебу с разрешения преподавателя. Темы будут взяты из традиционной учебной программы по общей химии, но будут обсуждаться более подробно с более тщательной математической обработкой. Особое внимание будет уделено химическим связям, координационной химии и исследованиям в области химии в реальном мире. Лабораторный метод осени 2020 года представляет собой формат «Remote-Flexible», который состоит примерно из 75% асинхронных сеансов, а оставшиеся 25% лабораторного времени посвящены синхронным удаленным сеансам или дополнительному внутрилабораторному / очному обучению фундаментальным лабораторным навыкам ( запланировано с инструктором и ограничено 5-6 студентами одновременно в лаборатории).Для студентов, обучающихся дистанционно, будут предоставлены записи очных занятий. (AP Chemistry или эквивалент) 3 часа. лекция, 3 ч. лаб., 1 ч. дис. . DED SCI

осень 2017, осень 2018, осень 2019, осень 2020

Подробнее »

CHEM 0203 — Органический I: структура и реакционная способность ▲ ▹

Органическая химия I: структура и реакционная способность
Осенью 2020 года этот курс будет преподаваться дистанционно с использованием педагогики «перевернутого класса».Ожидается, что студенты будут смотреть видео перед занятием, а классное время будет посвящено решению проблем в небольших группах под руководством преподавателей. Курс предоставит студентам введение в структуру и реакционную способность органических молекул, достаточное для продолжения непосредственного изучения биохимии (CHEM 0322). Рассматриваемые темы будут включать модели химической связи, кислотно-основных отношений, трехмерную молекулярную структуру (конформации и стереохимию), механизмы реакций и энергетические диаграммы, реакции замещения и элиминирования, карбонильные реакции (присоединения, восстановления, взаимопревращения и альфа-реактивность). , а также основы биологических молекул (углеводов, ДНК и РНК).Удаленные лабораторные эксперименты будут касаться методов очистки (перекристаллизация, дистилляция, экстракция и хроматография), а также микромасштабных органических реакций, которые дополняют лекционную часть курса. (CHEM 0104 или CHEM 0107) 3 часа. лекция, 3 ч. лаборатория SCI

осень 2017, весна 2018, осень 2018, весна 2019, осень 2019, весна 2020, осень 2020, весна 2021, осень 2021, весна 2022

Подробнее »

CHEM 0204 — Organic II: синтез и спектр ▲ ▹

Органическая химия II: синтез и спектроскопия
В этом курсе мы исследуем способы создания органических молекул и определение их структур.Изучение органических реакций будет продолжено с CHEM 0203 с радикальными реакциями, добавками алкена и алкина, ароматическими реакциями, окислениями и восстановлением, а также дополнительными карбонильными реакциями. Акцент в этом курсе будет сделан на последовательном использовании реакций для синтеза более крупных и сложных молекул. Теория и практика масс-спектрометрии и УФ-видимой, ИК- и ЯМР-спектроскопии будут изучены как средство выяснения точных структур органических молекул. Лабораторные эксперименты будут сосредоточены на синтетических методах, которые дополняют лекционную часть курса, и на идентификации сложных неизвестных с помощью ГХ-МС, ИК и ЯМР.(CHEM 0203) 3 часа. лекция, 3 ч. лаборатория, 1 час. prelab.

осень 2017, весна 2018, осень 2018, весна 2019, осень 2019, весна 2020, осень 2020, весна 2021, осень 2021, весна 2022

Подробнее »

CHEM 0230 — Биоинорганическая химия

Биоинорганическая химия
Жизнь зависит от правильного функционирования белков и нуклеиновых кислот, которые часто являются металлами.В этом курсе мы изучим структуру и функцию металлопротеинов и других металлобиомолекул. Мы начнем с обзора биоинорганической химии. Далее мы рассмотрим два классических вопроса биоинорганической химии. (1) Как гемоглобин кооперативно связывает дикислород? и (2) Почему цисплатин является противораковым препаратом, а трансплатин — нет? Затем мы проведем оставшуюся часть первой половины курса, изучая неорганическую химию, которая позволит нам ответить на эти и многие другие вопросы: простое связывание, симметрия, химия переходных металлов и теория поля лигандов.Во второй половине курса мы начнем с некоторых основ биохимии, а затем перейдем к тематическим исследованиям цинка, железа, белков меди и металлов в медицине. Учебники будут: неорганической химии, , Мисслер, Фишер и Тарр, и , биологическая неорганическая химия, , Крайтон, оба доступны в Интернете бесплатно. (CHEM0104 или CHEM0107) 3 часа лекция / диск SCI

Весна 2018, Весна 2019, Весна 2020

Подробнее »

CHEM 0240 — Химия преобразования энергии

Химия преобразования энергии
Поскольку глобальное потребление энергии растет, важно понимать, какие энергетические системы существуют в настоящее время, и как они могут или во многих случаях не могут удовлетворить будущие мировые потребности в энергии в условиях устойчивого развития. манера.В этом курсе мы начнем с краткого обзора самих источников энергии: потенциальная энергия (гидро), кинетическая энергия (ветер, приливы), тепловая энергия (геотермальная, океаническая термальная), лучистая энергия (солнечная), химическая энергия (нефть, уголь, газ, биомасса) и ядерная энергия (уран, торий). Как только мы поймем источники энергии, мы применим инструменты неорганической химии (простое связывание, симметрия, химия переходных металлов, теория поля лигандов и термодинамика) для изучения более широкой темы преобразования энергии.Мы рассмотрим, как химия предоставляет невероятные возможности, когда дело доходит до понимания преобразования энергии, подходя к проблеме с атомного уровня вплоть до эмпирического макроскопического мира. Хотя путь к устойчивой энергетике будет рассматриваться в первую очередь через призму химии, наши знания будут помещены в контекст политических, социально-экономических и экологических целей, которые сильно влияют на производство энергии в будущем. (CHEM 104 или CHEM 107) SCI WTR

Зима 2021

Подробнее »

CHEM 0270 — Окружающая среда.Химия и здоровье ▹

Экологическая химия и здоровье
В этом курсе мы исследуем взаимосвязь между молекулярной структурой и поведением химических загрязнителей в естественной и искусственной среде, научные данные, лежащие в основе воздействия токсичных веществ на здоровье, и проблемы экологической справедливости, связанные с воздействием загрязнителей. Посредством чтения и активного решения проблем мы изучим химию, регулирующую глобальный перенос и распределение химических веществ между почвами / отложениями, водами, атмосферой и биотой (включая людей), а также стратегии восстановления загрязнителей.Мы изучим основополагающие принципы экологической токсикологии и рассмотрим конкретные примеры для выявления моделей экологической несправедливости. В лаборатории мы будем применять методы мониторинга загрязнения, понимания поведения загрязняющих веществ и оценки токсичности. 3 ч. лекция, 3 ч. лаборатория SCI

Весна 2018, Весна 2019, Весна 2021, Весна 2022

Подробнее »

CHEM 0301 — Медицинская химия ▹

Медицинская химия
Медицинская химия объединяет органическую химию с биохимией, аналитической химией, физической химией, молекулярной биологией, фармакологией и медициной.Как химики мы пытаемся соотнести молекулярную структуру фармацевтических препаратов (то есть «лекарств») с их биологической активностью, чтобы понять болезнь и разработать как новые, так и улучшенные методы лечения. В этом курсе мы рассмотрим основные категории заболеваний, мишени для лекарств и лекарства, используя подход тематического исследования. Помимо промежуточных экзаменов и более короткой групповой презентации по категории заболеваний, курс завершится заключительными проектами в группах (презентация и письменный доклад) о дизайне, разработке и предлагаемых будущих направлениях лечения, направленных на конкретное заболевание.(CHEM 0204 или CHEM 0322) 3 часа. лекция.

Осень 2017 г., Весна 2022 г.

Подробнее »

CHEM 0303 — Химическая биология

Химическая биология
В этом курсе мы исследуем научные достижения, вызванные исследованиями на стыке органической химии и молекулярной биологии. Область химической биологии включает в себя манипуляции с биологическими макромолекулами (белками, нуклеиновыми кислотами, липидами и углеводами) с помощью синтетической органической химии.Эти органические превращения не используются по своей природе и, таким образом, допускают сайт-специфические модификации, которые позволяют изучать или изменять функцию макромолекул. Примеры включают конъюгаты антитело-лекарственное средство для направленной химиотерапии и флуоресцентные зонды взаимодействий макромолекул. Руководствуясь основной литературой, мы изучим разработки, которые охватывают множество приложений, и исследуем потенциальные новые направления, кульминацией которых станет окончательный проект. Мы обсудим основы молекулярной биологии, поскольку они относятся к нашему исследованию химической биологии.(CHEM 0203) 3 часа. лекция.

Весна 2020

Подробнее »

CHEM 0311 — Инструментальный анализ ▲ ▹

Инструментальный анализ
Этот курс знакомит с фундаментальными понятиями аналитической химии, инструментального анализа и научного письма. Темы лекций включают экспериментальный дизайн и контроль качества; сбор и подготовка проб; калибровка, ошибка и анализ данных; статистика; и теория и работа химических приборов.Многонедельные лабораторные проекты предоставляют практический опыт качественного и количественного анализа с использованием разнообразных инструментов исследовательского качества (например, атомно-абсорбционная спектроскопия в графитовой печи, УФ / видимая спектрометрия, газовая хроматография, масс-спектрометрия, спектроскопия кругового дихроизма, жидкостная хроматография высокого давления. ). Семинары по письму способствуют развитию профессиональных навыков научного письма посредством управляемой практики письменного анализа, рецензирования и исправления. Осенью 2020 года особое внимание будет уделяться практическому развитию навыков, несмотря на дистанционное обучение с использованием «лабораторных комплектов» (все пищевые, безопасные материалы), отправленных всем учащимся, с рекомендованными вариантами личного общения для учащихся, проживающих на территории кампуса, если это позволяет безопасность.(CHEM 0204 или CHEM 0242) 3 часа. лекция, 6 ч. лаборатория. CW

осень 2017, осень 2018, осень 2019, осень 2020, осень 2021, весна 2022

Подробнее »

CHEM 0312 — Неорганическая и физическая химия ▹

Лаборатория неорганической и физической химии
На этом курсе студенты будут проводить эксперименты в области неорганической и физической химии и писать отчеты в журнальном стиле на основе их результатов.В первой половине семестра студенты проведут многоэтапный синтез и характеристику комплекса Mo-Mo с четверной связью. Студенты изучат методы синтеза инертной атмосферы и научатся пользоваться перчаточным ящиком. Синтезированный комплекс Mo-Mo будет охарактеризован с помощью спектроскопии УФ-видимой, ИК, 1H и 31P ЯМР и циклической вольтамперометрии. Во второй половине семестра студенты проведут два физико-химических эксперимента. Первые студенты проведут кинетическое исследование изомеризации комплекса Mo-Mo (альфа-бета или бета-альфа) с помощью УФ-видимой спектроскопии.Наконец, студенты получат ИК-спектры высокого разрешения ацетилена и дейтерированного ацетилена и проанализируют спектры вращательных колебаний с использованием статистической и квантовой механики, чтобы получить структурные данные и интерпретировать интенсивности пиков. Помимо лабораторных занятий, будут проводиться лекции по четверным связям металлов, принципам УФ-видимой, ИК, 1H и 31P ЯМР спектроскопии, циклической вольтамперометрии и статистической механике. (CHEM 0311, CHEM 0351 и CHEM 0355. CHEM 0355 можно принимать одновременно.) 3 ч. лекция. 3 ч. лаборатория

Весна 2018, Весна 2019, Весна 2020, Весна 2022

Подробнее »

ХИМ 0313 — Лаборатория биохимии ▹

Лаборатория биохимии
Экспериментальная биохимия, уделяющая особое внимание выделению, очистке и характеристике ферментов, а также клонированию генов и экспрессии рекомбинантного белка.При исследовании некоторых ферментов будут использоваться традиционные биохимические методы, такие как УФ-видимая спектроскопия, гель-фильтрация, ионообменная и аффинная хроматография, электрофорез и иммуноблоттинг. В конкретных экспериментах особое внимание будет уделяться очистке ферментов, кинетике ферментов и характеристике ферментов биохимическими и иммунохимическими методами. Основные методы молекулярной биологии будут представлены в рамках расширенного эксперимента, который будет включать очистку ДНК, полимеразную цепную реакцию, бактериальную трансформацию, секвенирование ДНК, а также экспрессию, очистку и характеристику рекомбинантного белка.Обсуждения в классе подчеркивают основные принципы биохимических и молекулярных методов, используемых в курсе, и то, как эти экспериментальные инструменты улучшаются для конкретных приложений. Лабораторные отчеты подчеркивают дизайн эксперимента, представление данных и интерпретацию результатов. (CHEM 0322) 2 ч. лекция, 6 ч. лаборатория. CW

Весна 2018, Весна 2019, Весна 2020, Весна 2021, Весна 2022

Подробнее »

CHEM 0322 — Биохимия макромолекул ▲ ▹

Биохимия макромолекул
Этот курс представляет собой введение в биохимию, в котором основное внимание уделяется химическим и физическим свойствам аминокислот, белков, липидов, углеводов и нуклеиновых кислот.Конкретные темы включают структуру и функцию белков, механизмы и кинетику ферментов, влияние углеводов и липидов на жизненно важные клеточные и организменные функции, а также информационную биохимию (ДНК, РНК, а также определенные ферменты и процессы, ведущие к производству регуляторных РНК и белков). . Конкретные темы из основной литературы будут изучены, чтобы проиллюстрировать, как конкретные методы и экспериментальные подходы используются для получения нового понимания биохимии и молекулярной биологии.(CHEM 0203 или CHEM 0242) 3 часа. лекция, 1 час. диск.

осень 2017, весна 2018, осень 2018, весна 2019, осень 2019, весна 2020, осень 2020, весна 2021, осень 2021, весна 2022

Подробнее »

CHEM 0351 — Квантовая химия / спектроскопия ▲

Квантовая химия и спектроскопия
Квантовая теория разработана и применяется к атомной структуре и молекулярным связям.Спектроскопия рассматривается как приложение квантовой теории. (CHEM 0204 или CHEM 0241, MATH 0122 и PHYS 0110, или путем отказа) 3 часа. лекция.

осень 2017, осень 2018, осень 2019, осень 2020, осень 2021

Подробнее »

CHEM 0355 — Термодинамика и кинетика ▹

Термодинамика и кинетика для химических и биологических наук
В этом курсе студенты изучат основные идеи, лежащие в основе термодинамики и кинетики.Применение этих идей к химическим, биологическим и экологическим процессам будет рассмотрено на таких примерах, как холодильники, тепловые насосы, топливные элементы, биоэнергетика, липидные мембраны и катализаторы (включая ферменты). (PHYS 0109 или PHYS 0110 и MATH 0122 и CHEM 0204) 3 часа лекции, 1 час диск.

Весна 2018, Весна 2019, Весна 2020, Весна 2021, Весна 2022

Подробнее »

CHEM 0400 — Семинар по химическим исследованиям ▲

Семинар по химическим исследованиям
На этом семинаре студенты получают опыт, необходимый для подготовки диссертации.Поскольку курс включает участие в лабораторном проекте под руководством наставника и намерение завершить дипломную работу, студенты должны договориться о работе с консультантом факультета до получения разрешения на регистрацию на курс. Аудиторная часть этого семинара посвящена чтению научной литературы, проведению эффективных устных презентаций и написанию вступительной части диссертации. Особое внимание будет уделено компьютерным и технологическим вопросам, связанным с устными и письменными презентациями. За участием обычно следует регистрация на CHEM 0500 или CHEM 0700 (зимний семестр и весна).(Старшее положение; только одобрение) 2 часа. сем., 12 ч. лаборатория.

осень 2017, осень 2018, осень 2019, осень 2020, осень 2021

Подробнее »

CHEM 0425 — Биохимия метаболизма ▲

Биохимия метаболизма
Живому организму для жизни необходимы тысячи скоординированных индивидуальных химических реакций. В этом курсе мы рассмотрим основные интегрированные метаболические пути живых клеток и целых организмов, уделяя особое внимание ферментным механизмам, а также регуляции и интеграции метаболизма от молекулярного до уровня всего организма.Исследуются синтез и разложение углеводов, аминокислот, липидов и нуклеотидов, а также механизмы передачи энергии и межклеточной коммуникации. В то время как подчеркиваются общие метаболические процессы, также будут рассмотрены уникальные аспекты метаболизма, которые позволяют клеткам функционировать в необычных нишах. Механические и регуляторные аспекты метаболических процессов будут усилены путем исследования врожденных ошибок и органических дефектов, которые приводят к заболеваниям. (CHEM 0322) 3 часа.лекция, 1 час. диск.

осень 2017, осень 2018, осень 2019, осень 2020, осень 2021

Подробнее »

CHEM 0431 — Расширенная неорганическая химия

Продвинутая неорганическая химия
Атомная структура, теории связей и свойства, применимые к неорганическим и металлоорганическим соединениям, будут подробно изучены. Конкретные темы будут включать теорию валентных связей, теорию молекулярных орбиталей, теорию поля лигандов, приложения теории групп и механизмы реакций.(CHEM 0351) 3 часа. лекция.

осень 2017, осень 2018, осень 2019, осень 2020

Подробнее »

CHEM 0442 — Продвинутая органическая химия

Продвинутая органическая химия
Этот курс охватывает продвинутые темы органической химии, с целью довести студентов до уровня, когда они приобретут знания, необходимые для того, чтобы изучать органическую химию на протяжении всей жизни с помощью первичной литературы, а не полагаться на учебники.Имея в виду эту цель, курс будет охватывать качественную теорию молекулярных орбиталей и реактивные промежуточные соединения помимо химии анионов и катионов, которые составляют основную часть вводной последовательности по органической химии. Также будут рассмотрены более продвинутые методы в области ЯМР-спектроскопии, стереохимии и конформационного анализа, а кульминацией курса станут литературные примеры полного синтеза природных продуктов и заключительный проект, включающий создание страницы в Википедии по интересующей теме, относящейся к органической химии. .(CHEM 0204 или CHEM 0242)

Весна 2019, Весна 2021

Подробнее »

CHEM 0500 — Независимое исследование ▲ ▹

Проект независимого обучения
Индивидуальное обучение для квалифицированных студентов. (Требуется разрешение)

Осень 2017, Зима 2018, Весна 2018, Осень 2018, Зима 2019, Весна 2019, Осень 2019, Зима 2020, Весна 2020, Осень 2020, Зима 2021, Весна 2021, Осень 2021, Зима 2022, Весна 2022

Подробнее »

CHEM 0700 — старший научный сотрудник ▲ ▹

Старший научный сотрудник
В этом курсе студенты выполняют индивидуальные проекты, включающие лабораторные исследования по теме, выбранной студентом и научным руководителем факультета.Перед регистрацией на CHEM 0700 студент должен обсудить и согласовать тему проекта с преподавателем кафедры химии и биохимии. Ожидается посещение всех семинаров кафедры химии и биохимии. (Требуется разрешение; доступно только для пожилых людей)

Осень 2017, Зима 2018, Весна 2018, Осень 2018, Зима 2019, Весна 2019, Осень 2019, Зима 2020, Весна 2020, Осень 2020, Зима 2021, Весна 2021, Осень 2021, Зима 2022, Весна 2022

Подробнее »

CHEM 0701 — кандидатская диссертация ▲ ▹

Старшая диссертация
Студенты, которые инициировали исследовательские проекты в CHEM 0400 и планируют завершить старшую диссертацию, должны зарегистрироваться в CHEM 0701.Студенты должны написать диссертацию, сделать публичную презентацию и защитить диссертацию перед комитетом, состоящим не менее чем из трех преподавателей. Итоговая оценка будет определена кафедрой. Ожидается посещение всех семинаров кафедры химии и биохимии. (CHEM 0400; требуется разрешение)

Осень 2017, Зима 2018, Весна 2018, Осень 2018, Зима 2019, Весна 2019, Осень 2019, Зима 2020, Весна 2020, Осень 2020, Зима 2021, Весна 2021, Осень 2021, Зима 2022, Весна 2022

Подробнее »

курсов — Химия — Геттисбергский колледж

М.С. по химии Предлагается онлайн

Подайте заявку сейчас! Запросить информацию

• Удобные онлайн-курсы
• Предназначен для учителей естественных наук и специалистов
• Без диссертации
• 30 кредитов — можно закончить за три семестра.
• Нет GRE

Об онлайн-нетезисах M.S.

Степень магистра за три семестра — Факультет химии и биохимии предлагает степень магистра химии онлайн и на территории кампуса. С удобными онлайн-курсами вы можете заработать все 30 кредитов, необходимых для получения степени, всего за три семестра. По пути вы приобретете навыки и знания по широкому кругу химических и биохимических тем.

Повышение квалификации для успеха в карьере — Эта программа разработана специально для учителей естественных наук и специалистов.Наша цель — помочь студентам стать высокоэффективными и успешными учеными и преподавателями, предоставив им междисциплинарные навыки и профессиональное развитие, необходимые для повышения их карьерного успеха.

Известный преподавательский состав — Вы будете обучаться теми же кадрами опытных профессоров — известных исследователей в самых разных областях, — которые проводят наши занятия на территории кампуса. На кафедре химии и биохимии Университета Огайо работает выдающийся преподавательский состав, исследовательские интересы которого охватывают широкий спектр областей химических наук.Миссия программы для выпускников заключается в предоставлении образования и исследований, актуальных и своевременных для общества, в атмосфере, способствующей сотрудничеству и взаимодействию между студентами и преподавателями.

Нет диссертации — Диссертация не требуется; вместо этого вы напишете обзорную статью по исследовательской литературе по теме, назначенной наставником факультета.

Приемная

Подать заявку сейчас!

Все заявки на поступление в аспирантуру должны подаваться в электронном виде через Аспирантуру.Обязательно выберите «онлайн» для выбора вашего Планируемого кампуса зачисления (находится на странице 2 заявки в разделе «Информация о заявлении»).

Код программы: MS3317

Сроки подачи заявок

Студенты могут начать любой семестр.

• Весенний срок подачи заявок — 15 ноября.
• Летний крайний срок — 15 апреля.
• Последний срок — 15 июля.

Требования для зачисления

• Степень бакалавра естественных наук с курсом бакалавриата по химии (обычно 1 год общей химии, 1 год органической химии и 1 семестр математического анализа)
• GPA (или эквивалент) из 3.0 или лучше в последней программе получения степени.
• Три рекомендательных письма .
• Заявление о цели о том, что:
  • Включает краткое описание интересующих областей химии (например, аналитическая, биохимия, неорганическая, органическая, физическая химия)
  • В частности, указано, что вы подаете заявление на онлайн-магистерскую программу
• Выписки
• Резюме , которое должно включать список всех посещаемых школ, а также средний балл успеваемости, полученный в каждом учебном заведении.
• Уровень владения английским языком : лица, не являющиеся носителями английского языка, должны продемонстрировать уровень владения английским языком, представив официальные результаты тестов либо по тесту по английскому языку как иностранному (TOEFL), либо по Международной системе тестирования по английскому языку (IELTS) . Фотокопии и / или факсы с оценками уровня владения английским языком не принимаются.

См. Требования к поступающим в университет Огайо.

Обязательные курсы

Всего требуется 30 кредитов.

Нет диссертации, но студенты будут писать исследовательскую работу по выбранной теме химии под руководством своего научного руководителя. Для присвоения степени студенты должны соответствовать требованиям Стандартов работы, как указано в Каталоге выпускников Университета Огайо, и получить B (3,0) или выше в пяти классах уровня 5000 из шести, предлагаемых в настоящее время.

• CHEM 5200 — Научно-исследовательская литература и письмо (4 кредита)
• CHEM 5805 — Расширенный органический синтез: реакции и механизмы (4 кредита)
• CHEM 5890 — Базовая биохимия (4 кредита)
• CHEM 5760 — Современная неорганическая химия (4 кредита)
• CHEM 5860 — Продвинутая аналитическая химия (4 кредита)
• CHEM 5510 — Физическая химия (4 кредита)
• CHEM 6950 — Исследования и диссертация (6 кредитов) *

Расписание курсов

Лето 2021 г.

• CHEM 5510 — Физическая химия
• CHEM 5760 — Современная неорганическая химия
• CHEM 6950 — Исследования и диссертация (6 кредитов) *

Осень 2021 г.

• CHEM 5200 — Химическая литература
• CHEM 5860 — Расширенная аналитическая химия
• CHEM 6950 — Исследования и диссертация (6 кредитов) *

Весна 2022

• CHEM 5890 — Основы биохимии
• CHEM 5805 — Расширенный органический синтез: реакции и механизмы
• CHEM 6950 — Исследования и диссертация (6 кредитов) *

Лето 2022 года

• CHEM 5510 — Физическая химия
• CHEM 5760 — Современная неорганическая химия
• CHEM 6950 — Исследования и диссертация (6 кредитов) *

* CHEM 5200 — Для CHEM 6950 необходима химическая литература.Регистрация на CHEM 6950 возможна только в том случае, если студент сдал CHEM 5200 и после консультации с кафедрой выпускников, , доктором Эриком Массоном.

Расходы и финансовая помощь

Стоимость обучения и сборы оцениваются в зависимости от количества кредитных часов при зачислении, проживания в Огайо и программы. См. «Программы для выпускников с дифференцированной оплатой» на веб-странице «Стоимость обучения и сборы». Стоимость проживания в Огайо в 2020-2021 годах (обучение и сборы) составляет 512 долларов за кредитный час; Стоимость одного кредитного часа для нерезидентов Огайо составляет 531 доллар.

Для получения дополнительной информации об онлайн-магистратуре на факультете химии и биохимии Университета Огайо, пожалуйста, свяжитесь с доктором Майклом Дженсеном, председателем онлайн-комитета по набору выпускников факультета химии и биохимии.

Лаборатории органической и неорганической химии

Chandler Group

Нанотехнологии и гетерогенный катализ в окружающей среде

Тип: Неорганическая химия и материалы
Профессор: Берт Чандлер, Ph.Д.

Вы, наверное, знаете, что катализатор ускоряет реакцию, но не расходуется, как реагент. Гетерогенные катализаторы — это твердые материалы, которые проводят химические реакции — по сути, молекулы прилипают к поверхности катализатора из жидкой или газовой фазы. Затем поверхность позволяет им реагировать посредством путей (то есть механизмов), которые недоступны в растворе (или в газовой фазе). Гетерогенные катализаторы, безусловно, являются наиболее важными промышленными катализаторами (переработка нефти, контроль выбросов, производство тонких химикатов).Они также являются ключевыми компонентами многих развивающихся технологий, таких как преобразование солнечной энергии и топливные элементы. Это делает катализ одной из самых важных технологий в промышленной химии и означает, что каталитическая химия будущего станет важной частью решений наших самых насущных социальных и экологических потребностей на десятилетия вперед.

Группа Чандлера изучает искусство и науку катализаторов из наночастиц на носителе, которые являются одним из наиболее распространенных классов гетерогенных катализаторов.Эти материалы обычно состоят из оксида с большой площадью поверхности (носитель), который имеет металлические наночастицы (НЧ), распределенные по поверхности. НЧ обычно имеют диаметр 1-10 нм или примерно от 100 до 100000 атомов. В настоящее время мы сосредоточены на золотых катализаторах, особенно на понимании механизмов реакции над частицами золота и учимся настраивать уникальный химический состав золота за счет включения других металлов.

Некоторые из технических достижений связаны с обучением приготовлению металлических наночастиц в растворе. Мы пытаемся контролировать, как атомы металла собираются в растворе, чтобы мы могли контролировать структуру и свойства катализатора.На картинке выше мы хотели бы контролировать количество и типы атомов (розовые против серых шариков) на поверхности металлической частицы. Затем эти частицы могут быть нанесены на подложку из оксида металла, а стабилизирующие молекулы (которые добавляются для контроля синтеза) могут быть удалены.

Для науки мы заинтересованы в изучении того, какие факторы влияют на реакционную способность металлических наночастиц, как мы можем контролировать их и как мы можем использовать эти знания для разработки новых реакций.Мы тратим много времени, пытаясь понять механизмы реакции на катализаторах и разрабатывая инструменты для использования кинетики (особенно биохимические кинетические инструменты) для исследования свойств катализатора. Изучение механизмов требует изучения кинетики, поэтому всегда есть проекты для студентов, которым интересно узнать, как реагируют молекулы и как мы это выясняем. Мы исследуем множество различных типов реакций, включая гидрирование и окисление, и особенно интересуемся той ролью, которую вода может играть в качестве сокатализатора.Оказывается, что, как и в органической химии, в гетерогенном катализе перенос протонов может играть важную роль в механизмах реакции — в настоящее время мы работаем, чтобы лучше понять роль протонов в гетерогенном катализе, и используем наши открытия, чтобы думать о новых реакциях.

Cooley Lab

Химический синтез, биоинорганическая химия и химия полимеров

Профессор: Кристина Кули, Ph.D.

Обзор:

Исследования в лаборатории Кули используют возможности синтетической органической химии для решения проблем биологии и здоровья человека.Студенты моей лаборатории будут иметь возможность конструировать и синтезировать новые молекулы и оценивать их способность обнаруживать и лечить болезни человека в следующих двух основных областях проекта.

Нашей основной областью исследований является разработка новых методов усиления молекулярных сигналов как способа обнаружения биомолекулярных взаимодействий и, возможно, болезней. Мы разработали флуорогенные мономеры, которые не являются флуоресцентными в мономерной форме, но светятся при включении в полимер, синтезированный различными методами, например радикальной полимеризацией с переносом атома (ATRP).Флуоресценцию полимера можно измерить количественно с помощью считывателей флуоресценции или увидеть невооруженным глазом, и она отслеживается с концентрацией инициатора полимеризации, который служит модельным анализируемым веществом.

Эта подгруппа флуорогенной полимеризации имеет множество текущих направлений исследований, от фундаментальных исследований органического синтеза и полимеризации до приложений обнаружения. Текущие проекты нацелены на синтез новых мономеров для улучшения физических свойств, таких как растворимость в воде, разработку и оценку альтернативных платформ флуорогенной полимеризации, инициируемой светом, оптимизацию подходов к флуорогенной полимеризации для обнаружения аналитов и их применение для прямого обнаружения белков и биомолекулярные взаимодействия.Студенты, работающие в этой области, будут применять ряд органических, полимерных и биохимических методов, от химического синтеза малых молекул и методов радикальной полимеризации, инициированных различными методами, от металлических катализаторов до облучения видимым светом, до анализа и определения характеристик полимеров. формируется методами гель-проникающей хроматографии, спектроскопии ядерного магнитного резонанса и флуоресцентного анализа.

Лаборатория Кули имеет вторую подгруппу в общей области терапевтической доставки лекарств, использующую определение активных форм кислорода (АФК) для активации пролекарства и терапевтического высвобождения в пораженных тканях.Пролекарство представляет собой «заключенную в клетку» версию лекарства, которая неактивна до тех пор, пока высвобождение свободного лекарства не будет достигнуто в определенных биологических условиях. Мы синтезировали и оценили пролекарства AA 147, который активирует чувствительный к стрессу сигнальный путь, в качестве терапевтической мишени для лечения после реперфузионных событий, таких как сердечные приступы и инсульты. Эти пролекарства AA 147 селективно не удерживаются в клетках из-за присутствия активных форм кислорода (ROS), которые возникают на высоких уровнях во время событий реперфузии.Мы также изучаем другие типы высвобождаемых пролекарств AA 147 для улучшения фармакодинамических свойств для исследований на животных in vivo и синтеза флуорогенных датчиков ROS для совместных химических приложений. Студенты в этой области получат опыт синтеза и характеристики малых молекул, а также проанализируют профиль их терапевтического высвобождения в биологических условиях.

Лаборатория Ламберта

Органическая химия

Профессор: Джозеф Б.Ламберт, доктор философии

Янтарь — это окаменелый конечный продукт из смолистых материалов, выделяемых растениями миллионы лет назад. Встречается на всех континентах, кроме Антарктиды. Существует как минимум пять химически различных типов янтаря, в зависимости от ботанического материала, из которого был получен исходный экссудат. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) может различать эти различные ботанические источники и предоставлять средства для определения подлинности янтаря и изучения его географических источников.

В более общем смысле экссудаты представляют собой сложные смеси органических соединений, вырабатываемых растениями, обычно в результате травм или болезней. Выделяемые в виде жидкости экссудаты могут затвердевать на поверхности растения в течение нескольких часов или месяцев. Эти материалы нашли множество практических применений на протяжении всей истории человечества, и они предоставляют молекулярное окно для классификации растений (таксономии). Мы обнаружили, что экссудаты чрезвычайно устойчивы и последовательны по своей молекулярной структуре в пределах одного растения и от растения к растению в пределах данного вида.Существует несколько различных химических составов экссудатов. Смолы, которые могут образовывать янтарь в результате окаменения, состоят из терпеноидных соединений. Десны состоят из полисахаридов. Смолы жевательной резинки, такие как ладан и мирра, содержат оба вещества. Кинос содержат фенолы. Хотя эти четыре химические группы являются самыми крупными, существует несколько других более мелких, но различных химических групп.

Мы проводим всемирное исследование экссудатов растений всех семейств, а также янтаря, что требует приобретения материалов в полевых условиях и анализа с помощью ЯМР в лаборатории.Мы также изучаем влияние тепла на молекулярную структуру янтаря и его немного более молодого коллегу, копала. Тепло использовалось для изменения свойств янтаря перед резьбой. Спектроскопическое исследование искусственно нагретых образцов может прояснить, как структура изменяется при нагревании.