Общая хар-ка d-элементов.Элементы 6Б группы и 7Б.Хром,Молибден,марганц.Св-ва вжнейших соед.,биологч роль стр 255 263(лекция)

К d-блоку отн-ся 32 элемента. d-элементы входят в 4-7 большие периоды.У атомов 3Б группы появляется первый электрон на д-орбитали.В последующих Б-группах происходит заполнение д-подуровня до 10 электронов.Строение внеших электронных оолочек атомов д-блока: (n-1)d(a в степени)ns(b в степени)(а=1-10,b=1-2).

Важным свойством d-элементов является переменная валентность и, соответственно, разнообразие степеней окисления. Эта особенность связана главным образом с незавершённостью предвнешнего d-электронного слоя. Возможность существования d-элементов в разных степенях окисления определяет широкий диапазон окислительно-восстановительных свойств элементов.В низших степенях окисления d-элементы проявляют свойства металлов.С увеличением атомного номера в группах Б металлические свойства закономерно уменьшаются.В растворах кислородсодержащие анионы d элементов с высшей степенью окисления проявляют кислотные и окислительные свойства. Катионные формы низших степеней окисления характеризуются основными и восстановительными свойствами.d элементы в промежуточной степени окисления проявляют амфотерные свойства.В качестве координирующего металла выступают d элементы(кобальт,никель,железо).Пример железосодержащего транспортного белкового комплекса-трансферрин.Элементы Zn, Fe, Co,Mo, Cu-жизненно необходимы,входят в состав металлоферментов.Они катализируют реакции которые можно разделить на три группы:

1.Кислотно-основные взаимодействия.Участвует ион цинка,входящий в состав фермента карбоангидразы,катализирующего обратимую гидратацию СО2 в биосистемах.

2.Окислительно-восстоновительные взаимодействия.Участвуют ионы Fe,Co,Cr,Mo.Железо входит в состав цитохрома,в ходе процесса происходит перенос электрона:

Fe(в степени +3) Fe (в степени 2+) +е-

3.Перенос кислорода.участвуют Fe и Cu.Железо входит в состав гемоглабина,медь- в состав гемоцианина.Предпологается что эти элементы связываются с кислородом но не окисляются.

 

6Бгруппу составляют элементы(переходные металлы)хром,молибден и вольфрам.Эти редкие металлы нах-ся в природе в небольшом кол-ве.Конфигурация валентных электронов Cr и Mo (n-1)d5ns1; W-5d46s2

Сумма валентных электронов Cr Mo W =6,что определяет их положение в6Бгруппе.У Cr Mo последний электронный слой занимают 13 электронов,у W – 12.Этот слой неутойчив.Поэтому валентность их непостоянна.С.о.от +2 до +6.С увеличением порядкого номер увелич устойчивость соединений с высшей степенью окисления.Самым сильным окислителем яв-ся хром. «Пограничный» Mo проявляет слабые окислит св-ва.В низших валентных состояниях,более сильные восст св-ва проявляет хром2+.У ионов Mo2+ и W2+ увеличение энергии ионизации приводит к уменьшению восст и металлич св-в.

К.С.этой группы чаще имеют координац чило 6 и гибридизацию типа sp3d2,которая в пространстве описывается октаэдром.Характерной особенностью яв-ся склонность к полимеризации(конденсации) кислородных форм.

По строению электронной оболочки атомов с незаполненной d-орбиталью,совокупности физич и химич св-в,по склонности к образованию электроположительных ионов и коорднационных соединений элементы 6 группы отн-ся к переходным металлам.

 

Свойства важнейших соединений.

Большинство соединений хрома имеет яркую окраску самых разных цветов.В природе находится в трех и шестивалентном состоянии.

Хром (II) оксид Cr- кристаллы красного цвета или чёрный пирофорный порошок, нерастворимый в воде.

Катион Cr 2+степ.— бесцветен, его безводные соли белого, а водные-синего цвета. Солии двухвалентного хрома являются энергичными восстановителями.

 

Хром(III) гидроксид обладает амфотерными свойствами. Легко переходит в коллоидное состояние. Растворяясь в кислотах и щелочах, образкет аква-или гидроксокомплексы:

Cr(OH)3+3H3O+=[Cr(H2O)6] в степени 3+ (сине-фиолетовый раствор)

Cr(OH)3+3OH- =[Cr(OH)6] в степени 3- (изумрудно-зелёный раствор)

 

Биологическая роль d-элементов 6Б группы.

Хром Cr, молибден Mo, вольфрам W-микроэлементы живых организмов. Хром обнаруживается в

растительных и животных организмах. В организме взрослого человека содержится примерно 6г Cr(0,1%).

Металлический хром нетоксичен, а соединения Cr (III) и Cr(VI) опасны для здоровья. Они вызывают раздражение кожи, что приводит к дерматитам.

 

Молибден относится к металлам жизни, является одним из важнейших биоэлементов.

Предпологается, что в ходе каталитического процесса молибден образует связь с азотом и кислородом ксантина. Молибден является важнейшим микроэлемнтом растений, так как биологически активные вещества с его участием обеспечивают мягкую фиксацию азота:превращают в аммиак или азотсодержащие продукты. Молибден малотоксичен. Потребление молибдена с продуктами питания 0,1 – 0,3 мг,сут, но необходимое дневное поступление не установлено. Избыточное содержание молибдена вызывает остеопорозы.

 

Вольфрам-микроэлемент. Его роль в организме изучена недостаточно. Анионная форма вольфрама легко абсорбируется в желудочно-кишечном тракте. Металлический вольфрам и его катионные формы не абсорбируются в организме.

 

7Б группа ПС.

Марганец Mn, технеций Tc, рений Re-элеметы-аналоги, образующие групппу 7Б. Из этих элементов наиболее распространён в природе марганец. Технеций-радиоактивный элемент, в природе практически не встречается, получен искусственным путём.Рений в земной коре содержится в незначительном количестве. Он относится к редким и рассеянным элементам.

Для марганца характерны степени окисления +2 +3 +4 +6 +7. Для остальных элементов этой группы известны степени окисления только +4 +7.

 

Электронный потенциал реаккции Mn(в степени 0) – Mn (в степени 2+) +2e- равняется – 1,18В. При взаимодействии марганца с разбавленными кислотами выделяется водород: Mn+2HNO3 – Mn(NO3)2 + H2(стрелка вверх)

Химические свойства соединений марганца. Устойчивые степени окисления марганца +2 +4 +7 в соединениях кислородного и солевого характера. В медицинской практике используются соединения марганца (II) и марганца (VII).

Марганец (II) оксид MnO встречается в природе в виде мелких зелёных кристаллов, плохо растворимых в воде.

Биологическая роль соединений марганца. Их применение в медицине.

Из элементов VII Б-группы только марганец является биогенным элементом и одним из десяти металлов жизни, необходимых для нормального протекания процесов в живых организмах.В теле взрослогочеловека содержится 12 мг. Марганец концентрируется в костях (43%), остальное -в мягких тканях, в том числе и в мозге. В организме марганец оборазует металлокомплексы с белками, нуклеиновыми кислотами, ФТФ, ФДФ, отдельными аминокислотами.

Марганец может входить и в состав неорганических соединений организма. Это например малорастворимый марганец магний пирофосфат MnMgP2O7. Кристаллы этой соли локализируются на внутренней поверхности мембраны везикул. Почти одинаковое значение атомного радиуса марганца и железа объясняет способность марганца замещать железо в профириновом комплексе эоитроцитов. По той же причине марганец может замещать и цинк в цинкзависимых ферментах, изменяя при этом их каталитические свойства.