-открытия катионов d-элементов І-Б, ІІ-Б, VІ-Б групп в растворах и биологических жидкостях.

5. ГРАФ ЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ.

d-Элементы І-Б, ІІ-Б, VІ-Б групп

Положение в периодической			Свойства		элементов		Биороль и
системе. Строение атомов			и их соединений				применение их
							соединений в медицине
Степень окисления, електро-			Характерные качественные реакции открытия
отрицательность и характер			d-элементов І-Б, ІІ-Б, VІ-Б групп
связей в соединениях			в растворах и биологических жидкостях

6.ОРИЕНТИРОВОЧНАЯ КАРТОЧКА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАНЯТИЮ (самостоятельная внеаудиторная работа студентов).

Содержание и последовательность дей-	Указания к учебным действиям
ствий
1. d-Элементы	1.1 Положение в периодической системе эле-
	ментов, строение атомов. Электронное строе-
	ние атомов.
	1.2. Электроотрицательность, степень окис-
	ления, характер связей. Координационные
	числа.
	1.3. Кислотно-основные и окислительно-
	восстановительные свойства соединений этих
	элементов по сравнению со свойствами со-
	единений элементов главных подгрупп.
2. Биороль d-элементов и применение	2.1. Биологическая роль d-элементов
их в медицине.	І-Б группы в организме человека.
	2.2. Биологическая роль d-элементов ІІ-Б
	группы в организме человека.
	2.3. Биологическая роль d-элементов VІ-Б
	группы в организме человека.
	2.4. Применение соединений элементов d-
	элементов І-Б, ІІ-Б, VІ-Б групп в медицине.
3. Характерные аналитические реакции	3.1. Качественная реакция на катион меди.
открытия ионов d–елементов в раство-	3.2. Качественная реакция на катион цинка.
рах и биологических жидкостях.	3.3. Качественная реакция на катион хрома
	(ІІІ).

7.ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ (самостоятельная внеаудиторная работа студентов)

1)Указать правильную электронную формулу, которая характеризует валентные электро-

ны атома хрома
а) 3d5 4s2	в) 3d4	4s2
б) 3d55 4s1	г) 4d4	4s2

2) Указать наиболее характерные степени окисления элементов І-Б группы в соединениях в порядке возрастания заряда ядра их атомов

а) +1, +2, +3	в) +2, +3, +3
	15

б) +2, +1, +3 г) +1, +1, +1

3) Указать, какой характер связи проявляется в кристаллах хлоридов металлов ІІ-Б группы

а) полярная ковалентная;	в) ионная;
б) неполярная ковалентная;.	г) металлическая.

4) Указать, какое соединение хрома будет образовываться при действии щелочи на раствор дихромата натрия

а) Na2CrO4 ; б) NaCrO2; в ) Сr(OH)3; г) Na3[Cr(OH)6].

5) Объяснить, почему при действии перекиси водорода на сульфат хрома (ІІ) в щелочной среде цвет раствора изменяется с зеленого на желтый

а) образуется дихромат калия;	в) образуется хромат калия;
б) образуется гидроксид хрома (ІІІ);	г) образуется хромат калия (ІІІ).

6)Указать, в каком состоянии содержится медь в организме человека

а) в свободном состоянии;

б) в виде гидратированных ионов Cu2+;

в) в виде комплексов с белками, которые содержат медь в степени окисления +1 и +2; г) в виде комплексов с белками, которые содержат медь в степени окисления +2.

7)Объяснить, почему при добавлении к осадку гидроксида меди раствора аммиака происходит растворение осадка и раствор приобретает интенсивно синий цвет

а) потому, что рН раствора становится слабо щелочным; б) потому, что образуется купрат-ион [Cu(OH)4]2-;

в) потому, что образуются ионы [Cu(NH3)4]2+; г) потому, что образуются ионы [Cu(H2O)6]2+.

8)Указать, комплексы с белками какого d-элемента являются в организме в основном гидролитическими ферментами

а) Cu;

б) Cr;

в) Mn;

г) Zn.

ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ

1. Правильный ответ б).

Хром находится в VІ группе в 4 периоде, потому в его атоме заполняется 3d-подуровень, а число валентных электронов (s и d) должно равняться шести. Поскольку в атоме хрома происходит перескок одного электрона с 4s-подуровня на 3d-подуровень, у него образуется стойкий наполовину заполненный 3d-подуровень.

2)Правильный ответ б).

3)Правильный ответ а).

Хлориды цинка, кадмия и ртути следует отнести к солям с полярной ковалентной связью. Причем в указанном ряду полярность связи уменьшается. В кристаллах соли HgCl2 доказано наличие молекулярных структур. Такой характер связи можно объяснить высокими энергиями ионизации атомов в результате стойкого состояния полностью заполненных (n- I)d10ns2 атомных орбиталей.

4) Правильный ответ а).

В щелочной среде устойчивой формой Сr(VІ) является ион хромата. Востановление хрома

не происходит.

Сr2О72- + 2OH- = 2 CrO42- + H2O

16

5) Правильный ответ в).

Переход цвета от зеленого, придаваемого ионами Сr3+, в желтый обусловлено образованием ионов хромата. Окисление ионов хрома (ІІІ) до ионов хромата происходит в щелочной

среде.

2Сr3++ 3H2O2 + 10OH- → 2CrO42- + 8H2O

6) Правильный ответ в).

Ворганизме человека медь содержится преимущественно в виде белковых комплексов. Степень окисления меди в них: +1 и +2.

Такие комплексы, в первую очередь, являются ферментами - оксидоредуктазами. Участие ферментов, которые содержат медь, в перенесении электронов от субстрата основывается на изменении степени того, что окисляется атомов меди от +2 к +1.

7) Правильный ответ в).

Визбытке раствора аммиака гидроксид меди образует комплексное соединение - аммиакат меди, растворимое в воде, ярко-синего цвета:

Сu(ОН)2 +4 (NH3·H2O) = [Cu(NH3)4](OH)2 + 4H2O Cu(OH)2 + 4(NH3·H2O)= [Cu(NH3)4]2+ + 2OH- +4H2O

8) Правильный ответ г).

8. УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ СТУДЕНТОВ НА ЗАНЯТИИ.

8.1. Проведение качественной реакции на катион меди (ІІ). Реакция с раствором аммиака. В пробирку поместить 1 мл раствора соли меди (ІІ) и по каплям прибавить раствор а м- миака до образования осадка основной соли. Потом прибавить избыток раствора аммиака до образования прозрачного раствора интенсивно синего цвета.

1)	2CuSO4 + 2NH3· H2O = (CuOH)2SO4↓+ (NH4)2SO4
	2Cu2+ + SO42- + 2NH3·H2O = (CuOH)2SO4| + 2NH4+
2)	(CuOH)2SO4 ↓ + 10NH3· H2O = 2[Cu(NH3)4](OH)2 + (NH4)2SO4 + 8H2O
	(CuOH)2SO4↓+ 8NH3 · H2O = 2[Cu(NH3)4]2+ + SO42– + 2ОH– + 8H2O

Испытать действие сильных кислот на раствор, содержащий катион тетраамин меди (ІІ). Написать уравнение реакций разрушения комплекса в кислой среде в молекулярном и кратком ионном виде. Сделать вывод об условиях открытия катиона меди реакцией с раствором аммиака.

8.2. Проведение качественной реакции на катион цинка (ІІ). Реакция с раствором щелочи. В пробирку внести 1 мл раствора соли цинка, по каплям прибавить раствор щелочи до образования осадка.

ZnSO4 +2NaOH = Zn(ОН)2 ↓ + Na2SO4

Zn2+ + 2OH–= Zn(OH)2 ↓

Содержимое пробирки разделить на две части. К одной части прибавить соляную кислоту, ко второй - избыток раствора щелочи.

Написать уравнения реакций растворения осадка в кислотах и в щелочах, сделать вывод об условиях открытия иона Zn2+ ввиде гироксида.

8.3. Проведение качественной реакции на катион хрома (ІІІ). Реакция с перекисью водорода в щелочной среде.

К 0,5 мл раствора соли хрома (ІІІ) прибавить раствор щелочи до растворения выпавшего осадка гидроксида хрома (ІІІ). Затем прибавить 0,5 мл раствора перекиси водорода с массовой долей 3-5%. Смесь подогреть для ускорения реакции. Образуется ион хромата, раствор желтеет. После охлаждения раствора к нему прибавить раствор серной кислоты до перехода желтой расцветки в оранжевую.

17

а) Cr(NO3)3 + 4 NaOH + 2 H2O = Na[Cr(OH)4(H2O)2] + 3 NaNO3 Cr3+ + 4 OH– + 2 H2O = [Cr(OH)4(H2O)2] –

б) 2 [NaCr(OH)4(H2O)2] + 3 H2O2 + 2 NaOH = 2 Na2CrO4 + 12 H2O

(желтый)

2 [Cr(OH)4(H2O)2 ]–+ 3 H2O2 + 2 OH– = 2 CrO42– + 12 H2O

в) 2 Na2CrO4 + H2SO4 = Na2Cr2O7 + Na2SO4 + H2O

(оранжевый)

2 CrO42– + 2H+ = Cr2O72– + H2O

Полученный раствор оставить для следующего опыта.

8.4. Проведение качественной реакции на катион хрома (ІІІ). Реакция с перекисью водорода в кислой среде.

В пробирку внести 1 мл перекиси водорода, 0,5 мл раствора серной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 2 моль/л и 0,5 мл изоамилового спирта. Смесь встряхнуть, посля чего к ней по каплям прибавить содержимое пробирки из предыдущего опыта. Наблюдается синее окрашивание органической фазы, обусловленные образованием надхромовой кислоты Н2СrO6, которая лучше растворяется в органических растворителях, чем в воде.

Na2Cr2O7 + H2SO4 + 4H2O2=2H2CrO6+Na2SO4+3H2O

Cr2O72-+2H++4H2O2=2H2CrO6+3H2O

Сделать вывод об условиях открытия катиона хрома окислением его перекисью водорода.

8.5. Оформление протокола лабораторной работы.

Записать в тетрадь необходимые уравнения реакций и выводы к каждому из опытов.

9.ЛИТЕРАТУРА.

1.Хухрянский В.Г., Цыганенко А.Я., Павленко Н.В. Химия биогенных элементов.-К:

Высшая школа, 1990, с. 69-91.

2.Глинка Н.Л. Общая химия. -Ленинград: Химия, 1984.

3.Хухрянский В.Г., Цыганенко А.Я., Павленко Н.В. Химия биогенных элементов.-К: Ви-

ща школа, 1990, с. 69-106.

ЗАНЯТИЕ № 4

1.ТЕМА. Комплексообразование в биологических системах.

2.ОБОСНОВАНИЕ TЕМЫ. Комплексные соединения - это соединения с особым строением и типом связи. Значительное количество естественных соединений являются комплексными по строению, свойствам и биологическому действию. Металлоферменты,

гемоглобин, миоглобин, витамин В12, хлорофилл - вот примеры физиологически активных веществ, которые являются комплексными соединениями. Особая группа соединений, которая способна образовывать комплексы со многими катионами, комплексоны широко используются как лекарственные средства для растворения камней почек, желчного пузыря. Они применяются как стабилизаторы при хранении крови, так как связывают ионы металлов, которые катализируют реакции окисления; для вывода из организма ионов токсичных металлов, радиоактивных изотопов и продуктов их распада. Знание особенностей строения комплексных соединений необходимы для изучения биохимии, фармакологии, гигиены, дисциплин медицинского профиля.

18