Химия и биологическая роль элементов IБ группы

ГБОУ ВПО ОрГМА МИНЗДРАВСОЦРАЗВИТИЯ РОССИИ

КАФЕДРА ХИМИИ И ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ХИМИИ

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

ХИМИЯ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ЭЛЕМЕНТОВ IБ ГРУППЫ

 

 

 

Выполнила:

студентка 101гр.

лечебного факультета

Азнагулова Г.Р.,

Проверила:

                                             Доцент

                                                             Воронкова И. П.

 

                                              Оренбург, 2014

 

Содержание

1. Общая характеристика, краткие сведения об истории открытия элементов и их распространённости в природе..............................................................3
2. Изменение в группе величины радиусов атомов и ионов, потенциала ионизации.........................................................................................................7
3. Свойства простых веществ: реакции с кислотами.......................................8
4. Качественные реакции на  ионы меди и серебра.........................................13
5. Медико-биологическое значение меди.........................................................15
6. Применение соединений меди, серебра и золота в медицине....................20
7. Список литературы..........................................................................................23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общая характеристика, краткие сведения об истории открытия элементов и их распространённости в природе.

 

 

В группе IБ, полностью представленной древними элементами- золотом, серебром, медью,

Физико- химические константы простых веществ элементов группы меди

	Cu	Ag	Au
Плотность (20°С), г/см	8,95	10,49	19,32
Тпл, °С	1083	961	1064
Ткип, °С	2570	2155	2808
Модуль Юнга*, ГПа	129,8	82,7	78,5
∆H°возг, кДж/моль	337	284	379
Удельное электр. сопротивление (20°С), мкОм	1,673	1,59	2,35

 

*мягкие, ковкие и пластические металлы

(для сравнения, модуль  Юнга для стали 208 ГПа)

Мне хотелось бы рассказать о каждом металле отдельно, т.к. их история уникальна, и каждый элемент заслуживает отдельного внимания.

Начну с золота, самого благородного металла IБ группы.

          Золото - это редко встречающийся  элемент. Его среднее содержание  всего 0,3 г на тонну веса Земли, включая металлическое ядро, концентрация  золота в котором, по крайней  мере, в пять раз больше средней.

 
          В земной  коре континентов, состоящей из  различных горных пород, золота  и того меньше - 5 мг (0,005 г) на тонну. Чтобы добыть золото для обручального  кольца, пришлось бы переработать 2 тыс. тонн породы. К счастью, есть  месторождения - участки с исключительно  высокой концентрацией драгоценного  металла, - где его добыча требует  несравнимо меньших затрат.

          В земной коре содержится золота  в 20 раз меньше, чем серебра, и  в 200 раз меньше, чем ртути. Неравномерное  распределение золота в различных  частях земной коры затрудняет  изучение его геохимических особенностей. В морях и океанах содержится  около 10 млрд. т золота. Примерно  столько же содержится золота  в речных и подземных водах.

         Повышенное содержание золота  обнаруживают в водах источников  и рек, протекающих в золотоносных  районах. В природе золото находится  главным образом в самородном  виде и представляет собой  минерал, являющийся твердым раствором  серебра в золоте, содержащим  до 43% Ag, с примесями меди, железа, свинца, реже висмута, ртути, платины, марганца и других элементов. Кроме того, золото встречается в виде природных амальгам, а также химических соединений – соленидов и теллуридов. По размеру частиц самородное золото делится на тонкодисперсное (1 – 5 мкм), пылевидное (5 – 50 мкм), мелкое (0,05 – 2 мм) и крупное (более 2 мм). Частицы массой более 5 г относятся к самородкам. Крупнейшие самородки – ''Плита Холтермана'' (285 кг) и ''Желанный Незнакомец'' (71 кг) найдены в Австралии. Находки самородков известны во многих районах Урала, Сибири, Якутии и Колымы. Самородное золото концентрируется в гидротермальных месторождениях.

 

        Месторождения  золота делятся на коренные  и рассыпные. Месторождения золота  формировано на разных глубинах  – от десятков метров до 4 – 5 км от поверхности земли. Коренные  месторождения представлены жилами, системами жил, залежами и зонами  прожилково-вкрапленных руд протяженностью  от десятков до тысяч метров. В течение длительного периода  истории земли горы разрушались  и вода уносила все, что не  растворялось в реках. Одновременно  отделялись тяжелые минералы  от легких и скапливались в  местах, где скорость течения  мала. Так образовались россыпные  месторождения с концентрацией  относительно крупного золота. Как  правило, промышленные россыпи образуются  относительно недалеко от коренных  месторождений. Определенная часть  микроскопических частиц золота  остается в россыпях, однако вследствие  невозможности его извлечения  оно практического значения не  имеет. Часть микроскопических и  коллоидных частиц золота уносится  водными истоками в моря, океаны  и озера, где оно рассеянно  в виде тончайших суспензий  или находится в илистых осадках. Таким образом в результате  действия эрозионных процессов  большая часть золота безвозвратно  утрачивается.

          Так же одной из причин, почему  золото является сегодня столь  уважаемым и почитаемым драгоценным  металлов, является то, что оно  имеет захватывающую историю. От  Египетских пирамид до Джеймса  Бонда, от "Одиссеи" Гомера до  калифорнийской золотой лихорадки, золото играла восхитительную  роль в мировой истории и  культуре на протяжении тысячелетий.

          Переходим к серебру, чуть менее  благородному металлу, чем золотою

          О давнем знакомстве человека  с серебром свидетельствует само  название. Русское “серебро”, немецкое  “зильбер”, английское “сильвер” восходят к древнеиндийскому слову “сарпа”, которым обозначали Луну и по аналогии с Луной серп – древнейшее орудие земледельца. Латинское название серебра “аргентум”, так же как древнегреческое “аргитос”, шумерское “ку-баббар”, древнеегипетское “хад”, означает “белое”.

          В виде самородков серебро  встречается гораздо реже. Это, а  также менее заметный цвет (самородки  серебра обычно покрыты черным  налетом сульфида) обусловило более  позднее открытие его человеком. А отсюда поначалу большую  редкость и большую ценность  серебра. Но потом произошло второе  открытие серебра…

         Проводя очистку золота расплавленным  свинцом, в некоторых случаях  вместо более яркого, чем природное  золото, получали металл более  тусклый. Но зато его было больше, чем исходного металла, который  хотели очистить. Это бледное  золото вошло в обиход с  третьего тысячелетия до новой  эры. Греки называли его электроном, римляне – электрумом, а египтяне – асем. Эти сплавы золота с серебром долгое время считали особым металлом.

         В древнем Египте, куда серебро  привозили из Сирии, оно служило  для изготовления украшений и  чеканки монет. В Европу этот  металл попал позже (приблизительно  за 1000 лет до н. э) и применялся  для тех же целей. Светлый блеск  серебра несколько напоминает  свет Луны – серебро в алхимический  период развития химии часто  связывали с Луной и обозначали  знаком Луны. Предполагалось, что  серебро представляет собой продукт  превращения металлов на пути  их “трансмутации” в золото.

         Переходим к последнему элементу IБ группы- меди.

         Медь (лат. Cuprum) - химический элемент. Один из семи металлов, известных с глубокой древности. По некоторым археологическим данным - медь была хорошо известна египтянам еще за 4000 лет до Р. Хр. Знакомство человечества с медью относится к более ранней эпохе, чем с железом; это объясняется с одной стороны более частым нахождением меди в свободном состаянии на поверхности земли, а с другой - сравнительной легкостью получения ее из соединений. Древняя Греция и Рим получали медь с острова Кипра (Cyprum), откуда и название ее Cuprum. Особенно важна медь для электротехники.

         По электропроводности медь занимает  второе место среди всех металлов, после серебра. Однако в наши  дни во всем мире электрические  провода, на которые раньше уходила  почти половина выплавляемой  меди, все чаще делают из аллюминия. Он хуже проводит ток, но легче и доступнее. Медь же, как и многие другие цветные металлы, становится все дефицитнее. Если в 19 в. медь добывалась из руд, где содержалось 6-9% этого элемента, то сейчас 5% -ные медные руды считаются очень богатыми, а промышленность многих стран перерабатывает руды, в которых всего 0,5% меди.

         Медь входит в число жизненно  важных микроэлементов. Она участвует  в процессе фотосинтеза и усвоении  растениями азота, способствует  синтезу сахара, белков, крахмала, витаминов. Чаще всего медь вносят в  почву в виде пятиводного сульфата - медного купороса. В значительных количествах он ядовит, как и многие другие соединения меди, особенно для низших организмов. В малых же дозах медь совершенно необходима всему живому.

 

Изменение в группе величины радиусов атомов и ионов, потенциала ионизации.

Для того, чтобы легче проследить изменения величин радиуса атомов и ионов, была составлена таблица:

	Золото	Серебро	Медь
Металлический радиус (атомный)	0,144	0,1442	0,128
Ионный радиус
Э+	1,37	1,15	0,77
Э2+	-	0,94	0,77
Э3+	0,85	0,75	0,54
Потенциал ионизации	9,22	7,58	7,73

 

 

С помощью этой таблицы легко проследить, что сверху ( по таблице Менделеева) атомный радиус, ионный радиус, потенциал ионизации, увеличиваются. Чем больше атомный вес, тем больше все перечисленные параметры.

 

Свойства простых веществ: реакции с кислотами.

Золото- самый инертный металл, стоящий в ряду напрежений правее всех других металлов, при нормальных условиях оно не реагирует с большинством кислот и не образует оксидов, благодаря чему было отнесено к благородным металлам.

НО! Затем была открыта способность царской водки растворять золото, что поколебало уверенность в его инертности.

Au+ HNO3 (конц.)+ 4HCl(конц.)+ = HAuCl4+ NO+ 2H2O

Из чистых кислот золото растворяется только в горячей концентрированной селеновой кислоте:

2Au+ 6H2SeO4= Au2(SeO4)+ 3 H2SeO3+ 3 H2O

Серебро реагирует с сероводородом с образованием черного сульфида серебра (I)

4 Ag+ H2S+ O2= 2Ag2S+ 2H2O

Этой реакцией объясняется потемнение серебряных изделий на воздухе.

Серебро благородный металл, поэтому реагирует только с кислотами- окислителями (азотной горячей конц. серной кислотой)

Следующую реакцию серебра древние алхимики представляли так:

<<"Крепкая  водка" пожирает "луну" выпуская "лисий хвост". Сгущение полученной  жидкости порождает "адский камень" который чернит ткань, бумагу  и руки. Чтобы "луна" опять взошла, прокаливай "адский камень" в  печи.>>

Ag+ 2HNO3(конц)= AgNO3+ NO2+ 2H2O

"Адский камень"- нитрат  серебра- при нагревании разлагается  с образованием серебра- "луна  взошла".

Рассмотрим такую реакцию:

2Ag+ 2H2SO4(конц) =Ag2SO4+ SO2+2H2O

В концентрированной горячей серной кислоте (очень сильной кислоте) серебро растворяется потому, что кислота здесь выступает как окислитель, окисляя серебро.

Ag - e-->Ag+ - восстановитель (Ag)

S+6 + 2e-->S+4 - окислитель (H2SO4)

Разбавленная серная кислота теряет окислительные свойства и реакция с ней может идти только по пути замещения водорода более активным элементом, но серебро с ней не взаимодействует, потому что находится в ряду напряжений металлов правее водорода, т.е. менее активно и не может вытеснять водород.

Медь- это малоактивный металл, который стоит в ряду активности после водорода. Это значит, что не возможна реакция:

Cu+ 2H+ = Cu2+ + H2

Но медь можно растворить в азотной кислоте.

Азотная кислота содержит 2 окислителя- H+  и  NO3-. Анион NO3-. более сильный окислитель, чем H+ .

Растворение меди в разбавленной азотной кислоте происходит медленно, а в концентрированной очень бурно.

Cu+ 4HNO3(конц)= Cu(NO3)2 + 2 NO2+ 2 H2O

А в присутствии окислителей, прежде всего кислорода, медь может реагировать с соляной кислотой и разбавленной серной, но водород при этом не выделяется:

2Cu+ 4HCl+ O2= 2 CuCl2 + 2 H2O

С концентрированной серной кислотой медь реагирует при сильном нагревании:

Cu+ 2H2SO4= CuSO4+ SO2 + 2H2O

 

Свойства важнейших соединений Ме (I)

         Оксид меди (I) Cu2O3 и закись меди (I) Cu2O, как и другие соединения меди (I) менее устойчивы, чем соединения меди (II). Оксид меди (I), или закись меди Cu2O в природе встречается в виде минерала куприта. Кроме того, она может быть получена в виде осадка красного оксида меди (I) в результате нагревания раствора соли меди (II) и щелочи в присутствии сильного восстановителя.