Биологическая роль s-элементов II группы

 

Из s-металлов II группы наибольшее значение для живых орга­низмов имеют магний и кальций.

Магний в организме человека находится в дентине и эмали зубов, костной ткани. Его содержание ~ 0,027% (около 20 г). В организме он присутствует как в виде акваиона [Mg(H₂O)₆]²⁺, так и в связанном состоянии с белками. Он преимущественно концент­рируется внутри клеток, входя в состав различных ферментов, и явля­ется их активатором. Ионы Mg²⁺ являются участниками сложных фер­ментативных реакций сопряженных c гидролизом АТФ и выделением энергии.

Кальций - общее содержание этого элемента в организме ~ 1,4%. Основная масса кальция в костной и зубной тканях, в виде нерастворимого гидроксилапатита - Ca₃(PO₄)₂´Са(OH)₂. а также как и магний, они являются макроэлементами. В биожидкостях кальций находится как в ионизированном состоянии, так и в соеди­нениях с белками, углеводами и др. Эти ионы участвуют в передаче нервных импульсов, сокращении мышц и регулировании работы сердеч­ной мышцы. Mg и Ca включены в состав десяти элементов - "металлов жизни". Эти ионы не могут быть заме­нены другими, без них невозможна жизнедеятельность живого орга­низма.

Остальные элементы этой группы: Sr, Ba и особенно Ra относятся к примесным микроэлементам, так как их содержание не превышает 10^-3% (Sr); IO^-5 (Ba) и 10^-11-10^-12 (Ra).

Стронций, также как и Ca, концентрируется в костях. Имеются сведения о роли стронция в процессах костеобразования (остеогенеза). Небольшое количество Sr содержится в плазме и эритроцитах, причем при лейкозах концентрации Sr меняются - в плазме крови уменьшается, а в эритроцитах - увеличивается. ⁹⁰Sr, образующийся при ядерных взрывах, поражает костную ткань и костный мозг, развивается болезнь - лейкемия и рак костей. Для удаления стронция применяют детокcиканты, например, комплекс Na₂CaЭДТА. Стронций, имеющий одинаковый радиус и свойства с Са, способен замещать его в соединениях, благодаря чему радионуклиды в какой-то степени удаляются из организма.

Барий концентрируется преимущественно в сетчатке глаза. Его биологическая роль пока не выяснена. Ионы бария являются очень токсичными для организма. Растворимые соли бария исключительно токсичны - 0,2-0,5г BaCl₂ вызывает отравление, а 0,8-0,9г - смертельная для человека доза. Всосавшийся в кишечнике ион Ba²⁺ транспортируется кровью, будучи связан с белками, при этом блокируется SH-группа - наступает от­равление. При остром отравлении солями Ba поражаются миокард, нервная система, сосуды; при хроническом - костная ткань, костный мозг. Образование очень прочного и малораcтворимого Ba₃(PO₄)₂ в костной ткани, нервных клетках и мозговом веществе обуславлива­ет токсичность иона Ba²⁺. При отравлении солями Ba²⁺ назна­чают промывание желудка 1%-ным раствором Na₂SO₄ или MgSO₄.

Вследствие высокой токсичности, соединения бария не применя­ются в медицине. Исключение составляет BaSO₄, практически не­растворимое вещество в H₂O и HCl желудочного сока, не под­вергается гидролизу. Применяют эту соль для рентгеновской диаг­ностики заболеваний пищеварительного тракта в качестве контраст­ного вещества (BaSO₄ сильно поглощает рентгеновские лучи).

Радий - концентрируется в костной ткани. Максимально допустимая концентрация в организме 10^-7г. Биологическая роль этого элемента пока не выяснена.

Высокой токсичностью отличается бериллий. Особенно опасны соединения бериллия в виде пыли на производстве. Попадая в орга­низм он вызывает образование на теле опухолей и плохо выводится из организма хелатирующими агентами.

Be²⁺ - очень жесткий катион и связывается предпочтительно с кислородными донорами биолигандов, замещая магний и образуя более прочные комплексы. В результате Be²⁺ подавляет активность многих ферментов, которые активируются ионами Mg²⁺. В качестве детоксиканта иногда используют ауринтрикарбоновую кислоту (на­зываемую "алюминоном"), которая с Be²⁺ (как и с Al³⁺) образует жирорастворимый нетоксичный комплекс, который и покидает клетку. Be и Al находятся в "диагональном родстве" поэтому они оба связываются ауринтрикарбоновой кислотой.

Ионы Sr²⁺, также как и Ba²⁺ относятся к сильным токсич­ным веществам, нервным и мышечным ядам.

Избыток ионов Sr²⁺ в организме вызывает болезнь, характер­ными признаками которой являются размягчение и искривление костей. В костной ткани ионы Sr²⁺ вытесняют ионы Ca²⁺, сам стронций при этом не способен выполнять функции ионов Ca²⁺ и возникает стронцие­вый рахит. Также как Sr²⁺, ионы Ba²⁺ способны замещать ионы K⁺ (имея с ним одинаковый радиус). В результате такой взаимозамещаемости возникает конкуренция в биохимических процессах, и как следствие - болезнь - гипокалиемия.

 

Лекрственные препараты

 

Препараты калия

 

Pоtassium Chloride, Kalii chloridum (KCl) - калия хлорид, это бесцветные кристаллы или белый кристаллический порошок, без запаха, соленого вкуса. Растворимость в воде 1:3, нерастворим в спирте. KCl- антиаритмическое средство и источник ионов калия (при гипокалиемии). Содержание калия в сыворотке крови человека составляет ~ 20 мг%. Сердечная мышца реагирует на повышение содержания калия уменьшением возбудимости и проводимости. Большие дозы KCI угне­тают автоматизм и сократительную способность миокарда. Увеличение концентрации калия в крови в 4 раза при внутривенном введении приводит к остановке сердца. Применяют капельно (внутривенно - 20-30 капель в мин) раз­бавленные 4%-ные растворы необходимых концентраций. Внутрь назначают по 1г 4-5-7 раз в день с уменьшением суточ­ной дозы по мере развития терапевтического эффекта. Применять KCI (особенно внутривенно) необходимо с осторожностью, возможна инток­сикация.

Potassium Bromide, Kalii bromidum (KBr) - калия бромид - бесцветные или белые крис­таллы или мелкокристаллический порошок без запаха, соленого вкуса, гигроско­пичен. Растворим в воде (1:1,7), малорастворим в спирте. Назначают только внутрь в качестве седативного (успокаиваю­щего) средства. Внутривенно не вводят из-за возможного угнетающего влияния ионов калия на проводимость и возбудимость сердечной мышцы. Выпускают в виде порошка и таблеток по 0,5 г. Хранить сле­дует в хорошо укупоренной таре, предохраняющей от действия света.

Potassium Iodide, Kalii iodidum (KI) - калия иодид - бесцветные или белые крис­таллы или мелкокристаллический порошок без запаха, горько-соленого вкуса. Легко растворим в воде (1:0,75), спирте и дру­гих растворителях. Назначают как препарат иода при гипертиреозе, эндемическом зобе, воспалительных заболеваний дыхательных путей, глазных забо­леваниях (катаракта и др.), бронхиальной астме. Применяют внутрь в растворах и микстурах по 0,3-1 г на прием 3-4 раза в день после еды. Растворы KI внутривенно не вводят из-за угнетающего действия ионов K⁺ на сердце.

Potassium Acetate, Kalii acetas (CH₃COOK) - калия ацетат - белый кристаллический порошок со слабым запахом уксусной кис­лоты, гигроскопичен. Растворим в воде (2,5:1), спирте. Используют в качестве источников ионов К⁺ при гипокалиемии и диуретического средства. Как мочегонное средство применяют пре­парат главным образом при отеках, связанных с нарушением кровооб­ращения.

 

Препараты натрия

 

Sodium Chloride, Natrii chloridum (NaCl) - натрия хлорид, это белые кубические кристаллыили белый кристаллический порошок соленого вкуса, без запаха. Растворим в воде (1:3). В зависимости от концентрации различают изотонический (физиологический) - 0,9%-ный раствор и гипертонический раствор (3-5-10%-ные). Гипертонические растворы применяют наружно в виде компрессов и примочек при лечении гнойных ран (введение под кожу не допускается, так как происходит некроз тканей). Изотонический раст­вор применяют для введения под кожу, внутривенно. NaCl содержится в крови, его содержание составляет ~ 0,5%, что обеспечивает постоянство осмотического давления крови. Дефицит NaCl в организме возникает при различных заболеваниях, связанных с его выделением: при длительном сильном поносе (при холере), неукротимой рвоте, об­ширныхожогах и др. Его недостаток вызывает сгущение крови в связи с переходом воды из сосудистого русла в ткани, судорожные сокраще­ния скелетных мышц, нарушения функции нервной системы и кровообращения.

Sodium Bromide, Natrii bromidum (NaBr) - натрия бромид, это белый кристаллический порошок без запаха, соленого вкуса. Гигроскопичен. Растворим в воде (1:1,5) и в спирте. Препарат обладает способностью концентрировать и усиливать процессы торможения в коре головного мозга. Применяют при невра­стении, неврозах, истерии, повышенной раздражительности, бессоннице, гипертонической болезни, а также при эпилепсии и хорее. Натрия бромид назначают внутрь в растворах и таблетках, а также внутривенно. Выбор доз определяют индивидуально в зависимости от типа высшей нервной деятельности, характера и течения заболевания.

Sodium Iodide, Natrii iodidum (NaI) - натрия иодид - белый кристаллический порошок без запаха, соленого вкуса. На воздухе сыреет с разложением и вы­делением иода. Легко растворим в воде (1:0,6), спирте. Показания к применению и дозы такие же, как и для калия иодида.

Natrii hydrocarbonas (NaHCO₃) - натрия гидрокарбонат - белый кристаллический порошок без запаха, солено-щелочного вкуса. Растворим в воде (1:2). Антацидное средство. Назначают внутрь в порошках, таблетках и растворах при повы­шенной кислотности желудочного сока, при язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки. Необходимо учитывать побочное действие - оказывает возбуждаю­щее действие на рецепторы слизистой оболочки желудка за счет выде­ления CO₂ в результате взаимодействия с соляной кислотой желудочного сока: HCl + NaHCO₃ ® NaCl + CO₂­ + H₂O. Для наружных полосканий, промываний, ингаляций применяют 0,5-2%-ные растворы.

Natrii nitris (NaNO₂) - натрия нитрит - белый или белый со слабым желтоватым оттенком гигроскопичный по­рошок. Легко растворим в воде, трудно в спирте. Назначают внутрь (по 0,1-0,2 г на прием) подкожно и внутривенно (в виде 1%-ного раствора) как коронарорасширяющее средство при стенокардии. Препарат несовместим с иодидами, т.к. идет ОВ-процесс в кис­лой среде желудка:

 

2NaI + 2NaNO₂ + 2H₂SO₄ ® I₂¯ + 2NO­ + 2H₂O + 2Na₂SO₄

 

Количественное определение натрия нитрита проводят с KMnO₄:

 

5NaNO₂ + 2 KMnO₄ + 3H₂SO₄ ® 5NaNO₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O

 

Natrii thyosulfas (Na₂S₂O₃´5H₂O) натрия тиосульфат- бесцветные прозрачные кристал­лы без запаха, солоновато-горького вку­са. Очень легко растворим в воде (1:1), практически нерастворим в спирте. Натрия тиосульфат оказывает антитоксическое, противовоспалитель-ное и десенси­билизирующее действие. При отравлении цианидами после приема внутрь (20-30 мл 10%-ного раствора) образуются менее токсичные тиоцианаты:

 

KCN + Na₂S₂O₃ ® KNCS + Na₂SO₃.

 

При отравлениях солями тяжелых металлов (Hg, As, Tl и Pb) под воздействием Na₂S₂O₃ образуются малорастворимые сульфиды. Наружно применяют 60%-ный раствор натрия тиосульфата для лечения больных чесоткой.

Natrii tetraboras (Na₂B₄O₇´10H₂O) - натрия тетраборат - бес­цветные прозрачные, легко выветривающиеся кристаллы или белый кристалличес­кий порошок. Водные растворы имеют ще­лочную реакцию вследствие гидролиза:

 

Na₂B₄O₇ + 7H₂O ® 4H₃BO₃ + 2 NaOH.

 

Препарат назначают в качестве наружного антисептического средства в виде водных 1-4%-ных растворов.

Гипохлориты - сильные окислители, нашли применение в медицине в качестве дезинфицирующих средств. Их получают согласно реакции взаимодействия хлора с гидроксидами щелочных металлов при обычных условиях:

 

2 NaOH + Cl₂ ® NaClO + NaCl + H₂O.

 

Присутствие хлорид ионов в качестве обычных примесей вызывает рас­пад гипохлорита с выделением активного хлора:

 

ClO^- + Cl^- + H₂O ® 2OH^- + Cl₂­.

 

Выделяющийся хлор проявляет окислительные свойства. Гипохлориты легко разрушаются под действием света, повышенной температуры, кислот и CO₂:

 

3ClO^- ® ClO₃^- + 2Cl^- ; 2ClO^- ® 2Cl^- + O₂­

 

В качестве дезинфицирующего средства широко применяют известь хлорную CaOCl₂.

Препараты кальция.

 

Calcaria chlorata (3СаOCl₂´Ca(OH)₂´nH₂O) - известь хлорная - смесь веществ частич­но растворимых в воде. Состав ее зависит от способов получе­ния. Известь хлорная содержит 32% активного хлора. Ее применяют как дезинфицирующее средство в сухом виде и в виде 0,2-5%-ных растворов.

Calcium Chloride, Calcii chloridum (CaCl₂´6H₂O) - кальция хлорид - бесцвет­ные кристаллы, без запаха, горько-соленого вкуса. Гигроскопичны, расплавляются на воз­духе. При 34 °С переходят в дигидрат. Применяют в качестве лечебного средства, оказывающего противоаллергическое, противовоспалительное, кровоостанавливающее, диуретическое действие. Назначают внутрь (5-10%-ные растворы) или внутривенно по 5,10,15 мл 10%-ного раствора.

Calcii sulfas ustus (CaSO₄´2H₂O) - кальция сульфат жженый (гипс) - сухой, мелкий, аморфный порошок белого или слегка сероватого цвета. Применяют в хирургической и стоматологической практике. Смесь 10ч гипса и 5ч воды должна затвердеть не позднеечем через 10 минут.

 

Препараты магния

 

Magnesium Oxyde, Magnesii oxydum (MgO) - магния оксид - белый, мелкий, легкий порошок без запаха и вкуса. Практически нерастворим в воде, растворяется в HCl. Применяется в качестве антацидного средства (для уменьшения повышенной кислотности желудочного сока). Выделение углекислого газа при взаимодействии с кислотой не происходит:

MgO + 2HCl ® MgCl₂ + H₂O.

 

Поэтому вторичной гиперсекреции не происходит, в отличие от применения NaHCO₃. Применяют внутрь (по 0,25-0,5-1 г) при повышенной кислотности желудочного сока.

Magnesii Subcarbonas (Mg(OH)₂´4MgCO₃´H₂O) - магния карбонат основной - белый, легкий порошок без запаха и вкуса. Практически нерастворим в воде, растворим в кислотах. Применяют наружно как присыпку, внутрь при повышенной кис­лотности желудочного сока и как легкое слабительное:
3MgCO₃·Mg(OH)₂·3H₂O + 8HCl ® 4MgCl₂ + 3CO₂­ + 8H₂O.

Выпускается в порошках и таблетках по 0,5 г.

Magnesium Sulfate, Magnesii sulfas (MgSO₄´7H₂O) - магния сульфат - бесцветные призматические кристаллы, выветривающиеся на воздухе, легко растворимы в воде (1:1). Раствор имеет горько-соленый вкус. Проявляет слабительный эффект при введении больших доз (10-30 г). При парентеральном введении 20-25%-ного раствора оказывает успокаивающее действие, поэтому его назначают в качестве седативного, противосудорожного, спазмолитического средства. Как желчегонное назначают внутрь по 1 столовой ложке в виде 20-25%-ного раствора 3 раза в день.

Talсum (2MgSiO₃´Mg(HSiO₃)₂) – тальк. Используется в качестве адсорбирующего и обволакивающего средства. Это соединение используют также в качестве компонента для приготовления лекарственных форм – паст и таблеток.

 

Препараты бария

 

Barium Sulfate, Barii sulfas pro raentgeno (BaSO₄) - бария сульфат для рентгеноскопии. Белый, тонкий, рыхлый порошок без запаха и вкуса. Назначают для рентгеноскопии при рентгенологическом иссле­довании желудка и кишечника (по 100 г) в виде водной суспензии.

 

Препараты лития

 

Lithium Carbonate, Lithii carbonas (Li₂CO₃) - лития карбонат. Его используют для лечения подагры и растворения почечных камней. Соли лития способны купировать маниакальное возбуждение у психических больных. С этой целью Li₂CO₃ применяют для ле­чебных (от 0,6 до 2,0 г в сутки) и профилактических (от 0,3 до 1,2 г в сутки) целей.

Вопросы и задачи для самоподготовки

 

1. Какая связь существует между химической активностью щелочных металлов и строением их атомов? Как изменяются значения первых потенциалов ионизации в ряду Li-Fr? Ответ мотивируйте.

2. Теплота образования Li₂O (297 кДж/моль) значительно выше теплот образования Rb₂O (174 кДж/моль) и Cs₂O (171 кДж/моль). Почему же Rb и Cs на воздухе самовоспламеняются, а литий нет? Как изменяются температуры плавления щелочных металлов в ряду Li-Fr?

3. Напишите уравнения реакций, протекающих при осуществлении следую­щих превращений:

 

NaCl®Na®NaOH®Na₂CO₃®NaHCO₃® NaCl

 

4. Какой объем водорода (н.у.) выделится при действии избытка воды на сплав, содержащий 9,2 г Na и 7,8 г К? (Ответ: 6,72 л)

5. На чем основано применение пероксида натрия для регенерации воз­духа? Напишите уравне­ние реакции.

6. Какой из гидроксидов щелочных металлов является наиболее сильным, а какой - более слабым основанием? Почему?

7. В колбу, содержащую 80,2 г воды, поместили 4,6 г металлического натрия. Вычислите массовую долю гидроксида натрия в полу­ченном растворе. (Ответ: 9,5%)

8. Определите количество молекул кристаллизационной воды в кристал­логидрате, если 4,88 г безводного MgSO₄ образовали 10 г кристаллогид­рата. (Ответ: MgSO₄´7H₂O)

9. Какая масса раствора гидроксида калия с W (KOH) = 15% необходима для полной нейтрализации 60 г 10%-ного раствора H₂SO₄. (Ответ:
44 г.).

10. При помощи каких реакций можно осуществить следующие превращения:

 

Na®NaOH®NaNO₃®Na₂SO₄.

 

11. Навеска смеси NaCl и KCl массой 6,17 г была растворена вводеи осаждена нитратом серебра. Масса сухого осадка оказалась равной 14,35 г. Определите массовые доли NaCl и KCl в смеси. (Ответ: NaCl - 75,9%, KCl – 24.1%)

12. С помощью каких реакций можно осуществить следующие превращения:

Na®Na₂O₂®Na₂O®NaOH®NaCl®NaHCO₃®NaNO₃ ®Na₂SO₄®NaCl.

 

13. Почему металлы главной подгруппы II группы называются щелочноземельными? Напишите электронные формулы их атомов. Каково их отношение к воздуху и воде?

14. Чем отличается оксид и гидроксид бериллия от оксидов и гидроксидов Ca, Sr, Ba, и Ra?

15. С помощью каких реакций можно осуществить следующие превращения:

 

Ca®Ca(OH)₂®Ca(HCO₃)₂®CaCl₂®Ca(NO₃)₂

 

16. Составьте уравнения реакций следующих превращений:

 

BaCl₂®Ba®BaO®Ba(OH)₂®BaCO₃®Ba(HCO₃)₂®BaCl₂

 

17. Как получить гидрокарбонат кальция, имея в своем распоряжении металлический кальций, воду и оксид углерода (IV)?

18. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

а) Na₂O®NaCl®NaOH®Na

¯

NaOH®Na₂SO₄®NaNO₃

 

б) KCl®KOH®KHS®K₂S®KNO₃

в) K₂SO₄®KOH®KHS®K₂S®KNO₃

 

г) MgCO₃®MgCl₂®Mg®MgSO₄

¯

Mg(HCO₃)₂®MgCO₃

 

д) Ca®Ca(OH)₂®Ca(HCO₃)₂®CaCO₃®CaCl₂

¯

CaH₂®Ca(OH)₂®CaO®Ca(NO₃)₂

 

19. Подберите коэффициенты методом полуреакций к схемам следующих ОВ-реакций:

 

а) Mg + HNO₃ ® Mg(NO₃)₂ + N₂­ + H₂O

б) Ca + H₂SO₄ ® CaSO₄ + S¯ + H₂O

в) Ca + HNO₃ ® Ca(NO₃)₂ + N₂O­ + H₂O

 

20. С помощью каких реакций можно осуществить превращения:

CaCO₃®A®Ca(OH)₂®Ca(NO₃)₂®Б®CaCl₂

Назовите вещества А и Б. Напишите уравнения реакций.

 

Глава II

D-Элементы

 

К d-элементам относятся элементы, у которых очередной электрон поступает в d-подуровень предвнешнего энергетического уровня. Электронная формула валентного слоя атомов этих элементов имеет вид
... (n-1)d^1¸10ns^0¸2.

В ПС d-элементы расположены в первых побочных подгруппах I-VIII групп ПС. Все d-элементы образуют d-семейство (в короткопериодной ПС) или d-блок элементов (в длиннопериодной ПС). d-Элементы образуют три типа ионов...(n-l)d^1¸9 с незавершенным d-подуровнем;... (n-1)s²(n-1)p⁶(n-1)d¹⁰ псевдоблагородногазовые;... (n-1)s²(n-1)p⁶ благородногазовые. Ионы с незавершенным d-подуровнем, как правило, в растворах окрашены; обладают достаточно высоким поляризующим действием, поэтому в водных растворах подвергаются гидролизу. Одной из особенностей ионов d-элементов является выраженная способность к образованию комплексных соединений (КС). Многие процессы в организме человека, животных и растений на молекулярном уровне являются реакциями d-элементов с органическими катализаторами (ферментами). Все d-элементы, образующие ионы с незавершенным d-подуровнем, называются переходными. К переходным d-элементам не относятся Zn, Cd и Hg.

 

 

d-Элементы VI группы

 

К d-элементам VI группы относятся хром - Cr, молибден - Мо, вольфрам –W и сиборгий - Sg. Для Cr и Мо характерна электронная конфигурация валентных электронов...(n-1)d⁵ns¹, для W... 5d⁴6s². У хрома и его аналогов возможны степени окисления +2, +3, +6, при этом для хрома более устойчиво состояние со степенью окисления +3, в меньшей степени +6, для молибдена и вольфрама +6.

 

 

Хром (Chromium)

Соединения хрома (II)

Большого практического значения не имеют, число их ограничено: это гидроксид хрома (II), имеет желтую окраску и носит основной характер; соли хрома (II), кристаллизуются с водой, имеют синюю окраску, легко окисляются и переходят в соединения хрома (III).

Соединения хрома (III)

Хрому (III) соответствует ион с конфигурацией...3d³, который в водном растворе образует октаэдрический аквакомплекс [Cr(H₂O)₆]³⁺, окрашенный в сине-фиолетовый цвет. Этот ион входит в состав кристаллогидратов CrCl₃´6H₂O, KCr(SO₄)₂´12H₂O, которые также имеют сине-фиолетовую окраску. Ионы [Cr(H₂O)₆]³⁺ подвержены гидролизу:

 

[Cr(H₂O)₆ ]³⁺ + H₂O «[CrOH(H₂O)₅]²⁺ + H₃O⁺

 

Хрому (III) соответствует гидроксид Cr(OH)₃ грязно-зеленого цвета, малорастворимый в воде (ПР =10^-30) - это амфотерное основание.

 

Cr(OH)₃ + 3OH^- ® [Cr(OH)₆]^3-

Cr(OH)₃ + 3H⁺ ® Cr³⁺ + 3H₂O

 

Таким образом, ион Cr(III) в виде гидроксокомплекса существует в щелочной среде, а Cr³⁺ - в кислой среде.

Т.к. Cr(OH)₃ - очень слабое основание, он не образует в растворе солей с очень слабыми кислотами; так осаждением из водных растворов невозможно получить Cr₂S₃, Cr₂(CO₃)₃ в виду их полного гидролиза:

 

Cr₂(SO₄)₃ + 3Na₂S + 6H₂O ® 2Cr(OH)₃¯ + 3Na₂SO₄ + 3H₂S­

 

Соединения Cr(III) являются восстановителями, при этом в щелочной среде окисление легко идет до хроматов, в кислой среде до дихроматов только под действием очень сильных окислителей:

 

2CrCl₃ + 16NaOH + 3Cl₂ ® 2Na₂CrO₄ + 12NaCl + 8H₂O

 

Соединения хрома (VI)

Оксид хрома (VI) CrO₃ - красные гигроскопичные кристаллы, сильнейший окислитель. Ему соответствуют две кислоты: хромовая H₂CrO₄ и дихромовая H₂Cr₂O₇. Соли кислот - хроматы и дихроматы соответственно. Хроматы и дихроматы калия и натрия легко растворимы в воде, ионы металлов Ca, Sr, Ba, Pb, Ag и др. образуют нерастворимые окрашенные осадки. Хромат-ионы имеют желтую а дихромат-ионы оранжевую окраску. В растворах хромат-ионы существуют в нейтральной и щелочной среде, дихромат-ионы в нейтральной и кислой среде. Между хромат- и дихромат-ионом существует подвижное равновесие:

 

2CrO₄^2- + 2H⁺ «Cr₂O₇^2- + H₂O

Cr₂O₇^2- + 2OH^- «2CrO₄^2- + H₂O

 

 

Для хрома (VI) характерно образование изополикислот, простейшим представителем которых является дихромовая кислота. Изополикислоты относятся к полиядерным комплексным соединениям и получаются при замещении атомов кислорода в кислотном остатке хромовой кислоты кислотным остатком этой же кислоты:

 

Хром(VI) образует также пероксидные соединения, что можно использовать для его обнаружения:

 

K₂Cr₂O₇ + H₂O₂ + H₂SO₄ H₂Cr₂O₈ + K₂SO₄ + H₂O

 

Кроме H₂Cr₂O₈ возможно образование CrO₅ и H₂CrO₆ и H₂Cr₂O₁₂

 

Эфирный слой извлекает пероксодихромовую кислоту и окрашивается в синий цвет, в водном слое пероксидное соединение быстро разлагается.

 

H₂Cr₂O₈ + 3H₂SO₄ ® 2O₂­ + Cr₂(SO₄)₃ + 4H₂O

 

В аналитической практике используют способность ионов тяжелых металлов образовывать малорастворимые хроматы:

 

Na₂CrO₄ + Pb(NO₃)₂ ® PbCrO₄¯ + 2NaNO₃

желтый

Na₂CrO₄ + 2AgNO₃ ® Ag₂CrO₄¯ + 2NaNO₃

кирпично-красный

 

Биологическая роль хрома

Хром относится к биогенным элементам. Как установлено, он играет важную роль в процессе метаболизма углеводов, осуществляя, по-видимому, связывание инсулина с рецепторами клеточных мембран. С этим согласуется тот факт, что обычное содержание хрома в сыворотке крови, которое составляет приблизительно 0,03 ммоль резко снижается при введении в кровь глюкозы.

 

Токсическое действие

Растворимые соединения хрома ядовиты; пары хромовой кислоты повреждают слизистые оболочки носа и дыхательных путей; хроматы и дихроматы разъедают кожу и вызывают экзему, а также повышают чувствительность ко многим аллергенам. Есть данные о том, что соединения хрома (VI) обладают канцерогенным действием.

В фармации соединения хрома применяются в качестве реагентов или индикаторов для количественного определения железа (II), серебра, некоторых органических лекарственных препаратов. Хромовая смесь, состоящая из K₂Cr₂O₇, H₂O и концентрированной H₂SO₄ в соотношении 1:6:2 (по массе) является сильным окислителем и применяется для мытья лабораторной посуды.

 

Молибден (Molibdenium)

В отличие от хрома для молибдена более устойчиво состояние со степенью окисления +6.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: