lection15 (1113313)
Текст из файла
Биологический факультет (Специальность биофизика)Факультет биоинженерии и биоинформатики2005/2006Общая и неорганическая химияЛЕКЦИИЛекция 15. Переходныеметаллы. Лантаноиды.Хром, молибден, вольфрамЛантаноиды – 14 элементов с номерами от 58 до 71 и внешними электронами,описываемыми конфигурацией: 4f2-145s25p65d0-16s2 .
Три лантаноида и иттрий названыв честь шведского поселка Иттербю.Лантаноиды все еще называют “редкоземельными элементами”, но содержаниеих в почве тундр достигает 0,5% , а в золе южного ореха гикори содержится до 2,5%лантаноидов.В воде притока Оки речки Любинки (Озерский р-н Московской обл.)содержание лантаноидов следующее [1]:Содержание лантаноидов в р. Любинке, мг/ллантан0,21церий0,26празеодим0,058неодим0,17самарий0,072европий0,053гадолиний0,091тербий0,012В зажигалках используется сплав церия с железом. Типичный состав:Ce - 66%, Fe – 25%, La – 8%, Mg – 0,5%, Cu – 0,5% .Добавка 0,4% ферроцерия в чугун позволяет увеличить прочность металлавдвое, а стойкость к истиранию у такого чугуна в 2-3 раза выше, чем у стали. Один излучших сплавов для постоянных магнитов – SmCo5.
Сплав LaNi5 может поглотить в1,5-2 раза больше водорода, чем его содержится в таком же объеме (как объем сплава)жидкого водорода. Высококачественные стекла фото- и кинообъективов содержат до40% оксида La2O3.Для лантаноидов наиболее характерна степень окисления +3, для церияустойчивы соединения со степенью окисления +4 (менее характерны они для тербия), уевропия и иттербия устойчивы соединения +2.
По химической активности большинстволантаноидов в виде металлов напоминают магний и кальций.Биологическое действие лантаноидовМногие авторы объясняют действие лантаноидов на биохимические функции ихспособностью замещать Са2+ в биологических системах. Применение лантаноидов вмедицине в первую очередь связано с их антикоагулянтными свойствами. Полагают,что они влияют на различные стадии процесса свертывания крови: ингибируют синтезпротромбина, обладают антагонистическими свойствами в отношении тромбина,действуют как антиметаболиты Са2+ , вытесняя его из систем с одним или болеебелковыми факторами коагуляции.Препарат Эплан [2] представляет собой буферный раствор комплексныхсоединений лантана в полиоксисоединениях с нейтральным значением рН и являетсяэффективным средством для местного лечения раневых поверхностей.
Применениеэплана для местного лечения раневой поверхности любой этиологии сокращаетдлительность фаз воспаления и регенерации и приводит к быстрому заживлению.Элементы VI Б группыСвойства простых веществ [3]CrMo0Температура плавления, С18602617Температура кипения, 0С26724612-12Радиус атома, пм (10 м)1251362+Радиус иона Э , пм8492Радиус иона Э6+ , пм56 (Cr4+)*62* Радиус Cr3+ = 64 пмW3410565713768 (W4+)62При растворении в кислотах получаются голубые растворы Cr2+:Cr + 2 HCl = CrCl2 + H2 ↑Двухвалентный хром – сильный восстановитель:2 CrCl2 + 2 H2O = 2 Cr(OH)Cl2 + H2 ↑Гидроксид хрома +3 амфотерен:3 H3O+3 OH–3+[Cr(H2O)6] ←--------- Cr(OH)3 ------→ [Cr(OH)6]3–Гидролиз солей хрома (III) очень похож на гидролиз солей алюминия.рН осаждения гидроксида хрома из водного раствора [4]4,0Начало осаждения из 1 М раствора4,7Начало осаждения из 0,01 М раствора6,8Практически полное осаждение (концентрация < 10-5 М)9,4Начало растворения осадка12-13Полное растворение осадкаВ щелочной среде соединения хрома (III) окисляются до хрома (VI):2 Na3[Cr(OH)6] + 3 H2O2 = 2 Na2CrO4 + 8 H2O + 2 NaOHПри переходе от хрома к вольфраму возрастает устойчивость оксидов МО3.Наимеее устойчивы соли хромовой кислоты.Равновесие хромат – бихромат зависит от кислотности среды:2 CrO42– + 2 H+ ↔ Cr2O72– + H2OСоединения хрома +6 – сильные окислители:K2Cr2O7 + 3 H2S + 4 H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3 S + K2SO4 + 7 H2O(NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 + 4 H2O + N2Демонстрации:а) переход хромат – бихромат;б) разложение бихромата аммонияХром используется в сплавах (12-18% в нержавеющей стали, до 20% внихромах), для защитных покрытий.
Оксид Cr2O3 – абразивный материал и зеленыйпигмент в красках. Хромовые квасцы KCr(SO4)2*12H2O – дубитель в кожевеннойпромышленности.Металлический молибден применяют в электровакуумных приборах (впайкаметалла в стекло), в сплавах.Дисульфид молибдена MoS2 – графитоподобное соединение, обладающееслоистой структурой, используется как добавка к машинным маслам.Вольфрам – традиционный материал спиралей ламп накаливания, но основноеколичество металла расходуется в сплавах с железом (инструментальные стали).В галогенных лампах используется обратный перенос испаряемого вольфрама дляповышения рабочей температуры, светоотдачи и срока службы:(30000C)(400-10000С)W + 2 I2 - WI4На воздухе молибден и вольфрам сгорают до сублимируемых (дым) оксидовMoO3 и WO3.Молибдат аммония – реактив на фосфорную кислоту и фосфаты, даетхарактерный желтый осадок (мешает мышьяковая кислота):12 (NH4)2MoO4 + H3PO4 + 21 HNO3 = (NH4)3[P(Mo3O10)4] + 21 NH4NO3 + 12 H2OЕоВысшие кислородные кислоты хрома, молибдена, вольфрамаH2CrO4 (H2Cr2O7)H2MoO4H2WO4-1-3K11,6*102,9*106,3*10-3-7-4К23,2*101,4*102,0*10-4+1,33 В0,0 (до Moo)+0,05 (до W0 )Ме+6 + 3 е = Ме+3 (Н+)Содержание в живом организме и биологическое действиеХром является постоянной составной частью всех органов и тканей человека.
Ворганизме взрослого человека содержится 6 мг хрома (10-5%) [5]. Наибольшееколичество обнаружено в костях, волосах и ногтях. Из внутрисекреторных органовнаиболее богат хромом гипофиз.Хром является постоянной составной частью растений, содержание его в нихдостигает 0,0005%. Хром постоянно встречается в организме животных, какбеспозвоночных, так и позвоночных.
Всегда содержится в яйцах.Хром оказывает действие на процессы кроветворения. Обладает способностьюактивировать трипсин, так как входит в состав кристаллического трипсина в виделабильного соединения, способного отщеплять ионы хрома. Соли хрома подавляютспиртовое брожение, ускоряют работу инсулина; влияют на углеводный обмен иэнергетические процессы [6].Хром занимает центральное место в метаболизме сахара. Недостаточностьхрома имеет самоподдерживающийся характер.
Когда в организме мало этогомикроэлемента, возрастает тяга к сладкому. Хром незаменим для лечения инсулиннезависимого диабета (типа II) – значительно более распространенной и сложнойразновидности этого заболевания. Он также может помогать людям, страдающиминсулин-зависимой (типа I) формой диабета [7]. Диабет типа II, который такженазывают диабетом взрослых, связан с нечувствительностью (резистентностью) кинсулину. Болезнь развивается почти исключительно в результате многолетнегопотребления рафинированных углеводов, хотя наличие случаев диабета в семье создаети предрасположенность. Исследования доказали, что ежедневная доза в 1000 мкг (1 мг)органически связанного хрома способна стабилизировать уровень сахара в крови всегоза два месяца, чего невозможно добиться с помощью фармакологических препаратов.Молибден в организме человека входит в состав ферментов:альдегидогидроксидазы, ксантиндегидрогеназы, ксантиноксидазы (всего 7 ферментов).В растениях молибден – важнейший микроэлемент, обеспечивающий мягкуюфиксацию атмосферного азота.
Молибден – единственный из тяжелых металлов и изэлементов 5-го периода, который можно отнести к “металлам жизни” .Будучи ростовым фактором для бактерий, молибден активно влияет наколичественный и качественный состав микрофлоры кишечника. Молибден очищаеторганизм от ядовитых веществ, которые, накапливаясь в клетках, могут способствоватьвозникновению боли, утомления, депрессии, расстройства печени и других нездоровыхсостояний. Помогая организму избавляться от альдегидов – вредных продуктовдеятельности, этот элемент прогоняет "туман" в голове, который зачастую вноситбеспорядок в мышление людей, страдающих зависимостями от токсичных продуктов(алкоголь, никотин и др.) или работающих на лакокрасочных или спиртовыхпроизводствах.Кроме того, молибден противостоит токсичному накоплению меди, что делаетего полезным для лечения болезни Вильсона – наследственного заболевания,связанного с нарушением метаболизма меди, повреждением печени и психическимианомалиями [8].
Он является одним из важнейших диетологических средств для борьбыс сульфитными аллергиями и химической гиперчувствительностью.Ежедневная доза от 200 до 500 мкг молибдена составляет минимум,необходимый большинству людей.Все соединения хрома ядовиты. ПДК в воздухе для хромового ангидрида 0,01мг/м3 , для феррохрома 2 мг/м3 . Токсические явления наступают после приема внутрь0,05-0,08 г двухромокислого калия. Минимальная смертельная доза бихромата 0,25 г.При хроническом отравлении хромом наблюдаются головные боли, исхудание,воспалительные изменения слизистой желудка и кишечника. Хром обладаетканцерогенным действием.
Хромовые соединения вызывают различные кожныезаболевания, дерматиты и экземы, протекающие остро и хронически и носятпузырьковый, папулезный, гнойничковый или узелковый характер.Даже относительно высокие дозы молибдена безопасны для большинствалюдей, поскольку минерал легко выводится из организма с мочой. Единственноепредостережение касается тех, кто страдает подагрой. Способность молибденапомогать образованию мочевой кислоты, накопление которой вызывает подагру, можетоказаться проблемой. ПДК в виде пыли 4 мг/м3 [9]. Дисульфид молибдена (добавка ксмазочным маслам) не смертелен в дозах свыше 5 г/кг веса.ПДК для большинства соединений вольфрама в виде пыли 4-6 мг/м3.Библиография к лекции 151.2.3.4.5.Анализ методом высокотемпературной масс-спектроскопии, май 2003 г.Препарат "ЭПЛАН" - механизм действия http://www.npp-oberon.ru/ep_act.htm.
Эмсли Дж. Элементы: Пер. с англ. – М.: Мир, 1993. – 256 с.Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии – М, 1989, стр. 297. Общая химия. Биофизическая химия.Химия биогенных элементов: Учеб. для вузов.Ю.А.Ершов, В.А.Попков, А.С.Берлянд и др. – 2-е изд. – М.: Высш. шк., 2000.
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}
