lection14 (1113312)
Текст из файла
Биологический факультет (Специальность биофизика)Факультет биоинженерии и биоинформатики2005/2006Общая и неорганическая химияЛЕКЦИИЛекция 14. Переходныеметаллы. Цинк, кадмий, ртуть.Медь, серебро, золото. КомплексообразованиеСвойства простых веществ [1]ZnCdТемпература плавления, 0С420321Температура кипения, 0С907765-12Радиус атома, пм (10 м)133149Радиус иона Э2+ , пм83103Hg-39357160112До 40% мирового производства цинка идет на защиту стали.
Защитапроисходит благодаря образованию гальванической пары цинк (Е0 = -0,76 В) с железом(Е0 = -0,44 В). Цинк отдает свои электроны железу, а сам растворяется. Интересно, чтоособо чистый цинк (99,999%) практически не реагирует с кислотами [2].Цинк и кадмий входят в состав важных сплавов. Легкоплавкий (620-6360С) ипрочный серебряный припой содержит 50% Ag, 15,5% Cu, 16,5% Zn, 18% Cd. СплавВуда, который плавится при 65,50С, содержит 50% Bi, 25% Pb, 12,5% Sn, 12,5% Cd.Природный кадмий состоит из восьми изотопов, из которых только один – 113Cd(12,26% в природной смеси) обладает огромной способностью захватывать тепловыенейтроны.
Поэтому кадмий применяют в регулирующих стержнях атомных реакторов.Металлический кадмий используется также в кадмиево-никелевыхаккумулятоорах (АКН) (см. лекцию № 5):2 Ni(OH)3 + KOH + Cd ↔ 2 Ni(OH)2 + KOH + Cd(OH)2 → разряд(+)(-)Металлическая ртуть – незаменимый расширяющийся материал для контактных(регулирующих) термометров, ее используют для наполнения ламп “дневного света”(люминесцентных), а также специальных дуговых ламп среднего и высокого давления.При использовании гранулированного цинка для получения водорода полезнодля ускорения реакции добавить к раствору соляной или серной кислоты несколькокапель раствора соли меди. На поверхности цинка образуется гальваническая пара сосажденной медью:Zn + Cu2+ = Zn2+ + CuЗначительная часть водорода будет выделяться на поверхности меди, что позволитцинку беспрепятственно растворяться:Zn + 2 HCl = ZnCl2 + H2 ↑Как амфотерный металл, цинк растворяется и в щелочах:Zn + 2 NaOH + 2 H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2 ↑При переходе от цинка к ртути снижается устойчивость аммиачных комплексовтипа [Zn(NH3)4]2+ , при этом становятся более устойчивыми галогенидные комплексытипа [HgI4]2– :HgO + 4 KI + H2O = K2[HgI4] + 2 KOHПри пропускании сероводорода в растворы солей кадмия выпадает сульфид,окраска которого, в зависимости от условий осаждения, меняется от лимонно-желтойдо красно-желтой:1CdCl2 + H2S = CdS ↓ + 2 HClСульфид кадмия, полученный разными способами, используется в качествепигмента ярких и прочных красок.CdCl2 + Na2S = CdS ↓ + 2 NaCl2 CdCO3 + 3 S = 2 CdS + 2 CO2 + SO2Оксид малоактивной ртути неустойчив:2 HgO = 2 Hg + O2 при 4000СЛюдям давно известны хлориды ртути: плохо растворимая каломель Hg2Cl2 (ПР= 1,3*10-18) и сулема HgCl2.
Следует отметить, что в растворе для ртути (I) равновесиедля ПР каломели записывается так:Hg2Cl2 ⇔ Hg22+ + 2 ClСулема в водном растворе почти не диссоциирует.При осаждении из растворов получается черный сульфид ртути HgS(ПР = 4*10-53), который при возгонке переходит в красную модификацию (киноварь).Ртуть соединяется с серой и непосредственно; этим пользуются для дегазациипролитой ртути, особенно в щелях – микрокапли ртути засыпают порошком серы.Также для ликвидации пролитой ртути можно применять хлорное железо:Hg + S = HgS2Hg + 2 FeCl3 = Hg2Cl2 + 2 FeCl2Нерастворимый в кислотах сульфид ртути легко растворяется в растворахсульфидов щелочных металлов:HgS + K2S = K2[HgS2]Медь, серебро, золотоСвойства простых веществ [3]CuAg0Температура плавления, С1083962Температура кипения, 0С25672212Радиус атома, пм (10-12 м)1281441+Радиус иона Э , пм96*113*Радиус Cu2+ 72 пм**Радиус Au3+ 91 пмAu10652807144137**Медь широко используется для приготовления сплавов с цинком (латуни) иоловом (бронзы).
Четкой границы между бронзами и латунями нет. Бронза для отливкибюстов и статуй БХ-1 содержит 4-7% олова и 5-8% цинка.Металлические серебро и золото применяются в электронике, вэлектротехнике для изготовления надежных контактов в выключателях и реле большихтоков (см. дополнение 1).Для меди в соединениях наиболее характерна степень окисления +2;распространены также соединения меди +1, реже встречаются соединения меди +3 ивыше. К последним относятся высокотемпературные оксидные сверхпроводники – La2xBaxCuO4 (1986 г., температура перехода в сверхпроводящее состояние 30 К и ниже),HgBa2Ca2Cu3O8+d (1993 г., 135 К) [4].2Обычно при высоких температурах более устойчивы соединения меди +1.Безводный хлорид CuCl2 является удобным источником сухого хлора (при нагреваниидо 5000С):2 CuCl2 = 2 CuCl + Cl2Иодид меди +2 распадается в момент образования:2 CuCl2 + 4 KI = 2 CuI + I2 + 4 KClВ присутствии кислорода медь растворяется в водном растворе аммиака:4 Cu + 8 NH3 + O2 + 2 H2O = 4 [Cu(NH3)2] OHE0 = -0,12 В[Cu(NH3)2]+ + e- = Cu + 2 NH3Соединения меди +2 обладают слабыми кислотными свойствами (амфотерны) –гидроксид растворяется в концентрированных щелочах с образованием M2[Cu(OH)4].Cu(OH)2 + 2 NaOH = Na2[Cu(OH)4]Щелочной раствор (взвесь) гидроксида меди – удобный реактив на альдегиднуюгруппу (заменяет реакцию “серебряного зеркала”):-CHO + 2 Cu(OH)2 = -COOH + Cu2O + 2 H2OголубойоранжевыйВажнейшее практическое применение имеют галогениды серебра, преждевсего бромид (см.
дополнение 2). Дефектные микрокристаллы бромида серебраобладают уникальной светочувствительностью и являются основой современныхфотоматериалов. В процессе обработки цветных фотоматериалов почти все исходноесеребро извлекается из пленки и бумаги (его нет в готовых фотографиях) длядальнейшего повторного использования.Извлечение серебра из отснятых фотоматериалов происходит благодарякомплексообразованию:AgBr + 2 Na2S2O3 = Na3[Ag(S2O3)2] + NaBrКнест. ([Ag(S2O3)2]3-) = 1*10-14Более слабые комплексы образует аммиак:AgCl + 2 NH3 = [Ag(NH3)2]ClКнест. ([Ag(NH3)2]+) = 7*10-8Концентрация Ag+ над осадком AgCl (ПР = 1,8*10-10) будет 1,3*10-5 М.Уже в 1 М растворе аммиака и аммиачного комплекса концентрация Ag+ будет 7*10-8 ,поэтому хлорид серебра растворяется в аммиаке.Хлорид серебра растворим и в концентрированной соляной кислоте:AgCl + HCl = H[Ag(Cl2)]Кнест.
([AgCl2]–) = 1*10-5Золото – один из самых инертных металлов – растворяется в “царской водке”:Au + HNO3 + 4 HCl = H[AuCl4] + NO + 2 H2OКнест. ([AuCl4]-) = 7*10-22В присутствии кислорода золото легко растворяется в разбавленных цианидах:4 Au + 8 NaCN + O2 + 2 H2O = 4 Na[Au(CN)2] + 4 NaOHКнест. ([Au(CN)2]–) = 1*10-38Содержание в живом организме и биологическое действиеВ организме человека содержится 1,8 г (2,4*10-3%) цинка, 7*10-5% кадмия, 2*105% ртути, 10-4% меди, 10-6% серебра, 10-5% золота [5]. По своей роли уникальны цинк имедь: здоровье зависит от строгого соблюдения их баланса – опасны недостаток иизбыток этих элементов.3Цинк играет в организме человека не менее важную роль, чем железо [6].Карбоангидраза – фермент, являющийся цинкопротеидом.
Цинк находится в нем в0,33-0,34%. Карбоангидраза содержится в эритроцитах крови всех животных ичеловека. В 1л крови млекопитающих – примерно 1г карбоангидразы. Наличие этогофермента дает организму возможность освобождаться от избытка СО2. Цинк оказываетвлияние на активность половых и гонадотропных гормонов гипофиза. Цинковые солиусиливают лютеинизирующую и ослабляют фолликулостимулирующую активностьгипофизарных препаратов.
Цинк усиливает также и тиреотропное действиегипофизарных экстрактов.Цинк входит в состав кристаллического инсулина, который в настоящее времяприменяется больше, чем аморфный инсулин, так как оказывает менее резкийгипогликемический эффект. Цинк увеличивает активность ферментов: фосфатазкишечной и костной, катализирующих гидролиз. Тесная связь цинка с гормонами иферментами объясняет его влияние на углеводный, жировой и белковый обменвеществ, на окислительно-восстановительные процессы, на синтетическую способностьпечени.По новым исследованиям цинк обладает липотропным эффектом, т.е.способствует повышению интенсивности распада жиров, что проявляетсяуменьшением содержания жира в печени.Кроме того, отмечно, что ткань злокачественных новообразований захватываетбольше цинка, чем нормальная ткань.Всасывание цинка происходит в верхнем отделе тонкого кишечника.
Процессумешают карбонаты, с которыми цинк образует труднорасторимые соли. Даже припитании продуктами, богатыми цинком, не удается повысить содержание цинка вкрови. Поступающий в кровь цинк задерживается в основной массе печенью.Отложение цинка в печени доходит до 500-600мг/1 кг веса. Затем цинк отлагаетсяпреимущественно в мышцах и костной системе. Выделение из организма происходит восновном через кишечник.Суточная потребность человека в цинке составляет 12-16мг для взрослых и 46мг для детей.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
