Химия и биологическая роль элементов VIБ группы

Реферат, 12 Ноября 2013, автор: пользователь скрыл имя

Краткое описание


Минеральные вещества наряду с белками, жирами, углеводами и витаминами являются жизненно важными компонентами пищи человека, необходимыми для построения структур живых тканей и осуществления биохимических и физиологических процессов, лежащих в основе жизнедеятельности организма. Минеральные вещества участвуют в важнейших обменных процессах организма: водно-солевом и кислотно-щелочном. Многие ферментативные процессы в организме невозможны без участия тех или иных минеральных веществ. Организм человека получает эти элементы из окружающей среды, пищи и воды.

Содержание


Введение
1. Общая характеристика, краткие сведения об истории открытия элементов и их распространённости в природе.
2. Изменение в группе величин радиусов атомов и ионов, потенциала ионизации.
3. Свойства простых веществ: реакции с кислотами.
4. Важнейшие соединения хрома (III) и их свойства.
5. Гидратная изомерия катионов аквакомплексов.
6. Соединения Ме (VI): молибденил- и вольфрамил-ионы; галогениды и оксигалогениды, оксиды,анионные комплексы.
7. Окислительные свойства хроматов и дихроматов.
8. Изополикислоты и гетерополикислоты.
9. Медико-биологическое значение соединений хрома, молибдена, вольфрама.
Заключение
Список Литературы

Прикрепленные файлы: 1 файл

реферат.docx

— 91.57 Кб (Скачать документ)

Аквакомплексы во многих случаях легко образуются в водных растворах из других  координационныхсоединени в результате внутрисферного замещения, гидратациикатионов, а также присоединения молекул Н2О. В последнем случае координационное число центрального атома может повыситься, например.в результате присоединения к анионам [АиС14]- или [PtCl4]- двух молекул воды.

В лабильныхаквакомплексахаквагруппы вступают в реакции обмена с высокой скоростью. Так, время практически полного изотопного обмена Н2О на18Н2О в [А1(Н2О)6]3+ , [Fe(H2O)6]3+ и др. составляет при 25°С около 1 мин. Для стабильных аквакомплексов, напр. [Сг(Н2О)6]С13, время полупревращения при изотопном обмене – около 40 ч при 25°С.

Аквакомплексы обладают кислотными свойствами, напр.: [А1(Н20)6]3+ [А1(Н20)5ОН]2+ + Н +

Для [Rh(NH3)5H2O]3+ pKкислотной диссоциации 5,86, для [Со(NН3)Н2O]3+ -5,69, для [Pt(NH3)5H2O]4+ -4,00.

Гидратная (сольватная) изомерия заключается в различном распределении  молекул растворителя между внутренней и внешней сферами комплексного соединения, в различном характере  химической связи молекул воды с  комплексообразователем. Например: [Cr(H2O)6]Cl3 (фиолетовый), [Cr(H2O)5Cl]Cl2 ∙ H2O (светло-зелёный), [Cr(H2O)4Cl2]Cl ∙ 2H2O (темно-зелёный).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Соединения Ме (VI): молибденил- и вольфрамил-ионы; галогениды и оксигалогениды, оксиды,анионные комплексы.

Вольфрам образует простые галогениды WHaln (n = 2, 4, 5, 6), смешанные WC1xF6_x, оксо- и халькогенгалогениды, а также комплексные. Свойства нек-рых вольфрама галогенидов представлены в таблице. Термическая устойчивость высших галогенидов WHal6 понижается в ряду F-Cl-Br; иодиды WI6 и WI5 в обычных условиях неустойчивы. Простые высшие вольфрама галогениды гигроскопичны и гидролизуются водой. Низшие фториды и хлориды склонны к диспропорционированию.

СВОЙСТВА  ГАЛОГЕНИДОВ ВОЛЬФРАМА  

Наиболее  важное практическое значение имеет вольфрама гексафторид. Свойства некоторых соединений вольфрама галогенидов рассмотрены ниже. Гексахлорид WC16. До 180°С устойчива модификация с ромбоэдрич. решеткой (а = 0,658 нм, =55°);  8,4 кДж/моль,  61,5 кДж/моль,  ок. 100 кДж/моль, Hoобр -598 кДж/моль; tкрит 650oС, ркрит 0,491 МПа, dкрит 0,94 г/см3; давление пара (кПа): 5,7 (215°С), 100 (341 °С). Раствор в спиртах, эфирах, бензоле, CS2 и СС14. Получают хлорированием W при 500-800°С, в лаборатории - взаимодействием СС14 с WO3 при 300-400°С. Используют его для получения порошка W, а также для нанесения покрытий из W на металлы, графит и др. материалы химических осаждением из газовой фазы с помощью Н2. Пентафторид WF5 диспропорционирует выше 50°С на WF4 и WF6.

Получают  его восстановлением WF6. Пентахлорид WC15 и пентабромид WBr5 получают восстановлением соответствующих гексагалогенидов Н2 или другими восстановителями (напр., Р, А1). Тетрафторид WF4 - коричневое аморфное вещество, при 200-240 °С в вакууме диспропорционирует на W и WF6; получают аналогично WF5 или диспро-порционированием WF5. Тетрахлорид WC14 - бурое аморфное в-во, выше 300 °Сдиспропорционирует на WC12 и WC15; получают восстановлением WC16. Тетраиодид WI4 - черные кристаллы, диспропорционирует при ~ 140°С. Молекулу дигалогенидов можно представить ф-лой [W6Hal8]Hal4, где Hal = С1, Вг, I. Дихлорид WCl2-cepoe аморфное в-во, плотн. 5,43 г/см3, при 490-580 °Сдиспропорционирует на W, WC14 и WC15, на воздухе окисляется. Дибромид WBr2 - темно-синие кристаллы. Дииодид WI2 - коричневое аморфное вещество, диспропорционирует выше 230 °С. Низшие вольфрама галогениды -промежут. продукты при восстановлении гексагалогенидов с целью получения W.

Из оксогалогенидов  наиболее важны оксотетрафторид WOF4, оксотетрахлорид WOC14 (выше 200 °С частично диспропорционируют на WO2C12 и WC16), диоксодихлорид WO2C12 (светло-желтые кристаллы; выше 290°С частично возгоняется, а также диспропорционирует на WO3, WOC14, WC16). Известны также оксотрифторид WOF3 и W2O4F2 (темно-синие кристаллы), оксотрихлорид WOC13 (зеленые кристаллы), оксодихлорид WOC12(золотисто-коричневые кристаллы), оксотетрабромид WOBr4, диоксодибромид WO2Br2 (красновато-оранжевые кристаллы). Оксогалогениды - промежут. продукты при хлорных способах переработки вольфрамового сырья. Известны оксофторидные вольфрамовые бронзы состава WO3-xFx

МОЛИБДЕНА ГАЛОГЕНИДЫ

Молибден  образует простые, смешанные и комплексные галогениды, а также оксо-галогениды. Гексафторид MoF6 -подвижная жидкость.Твердый MoF6 образует две полиморфные модификации: ниже Ч 9,76 °С-ромбическую и выше -9 76 °С-кубическую (а= 0,6221 нм при 266 К, z = 2); DH0 перехода 8,171 кДж/моль. Ур-ния температурной зависимости: плотн. жидкого в-ва d=2,614-0,00416tг/см 3 (17,0 <= t <=76,7°С); давления пара lg p(Па) = 9,990- 1499,9/T (290,6<= Т<=307 К), lg p (Па) = 9,670- 1432/T (308 <= Т <= <= 363 К). Раств. в безводном HF, ClF3, C2Cl2F4 и орг. р-рителях; дает с HF азеотропную смесь. Образует соединения типа MMoF7 и M2MoF8 (М - однозарядный катион). Получают взаимодействием порошкообразных Мо или МоО 3 (в присут.NaF) с F2 при 300-450 °С. Применяют для нанесения молибденовых покрытий на графит, Si, металлы и оксиды методом хим. осаждения из газовой фазы, как компонент катализатора гидрирования нефтепродуктов, при разделении изотопов Мо.

П е н  т а ф т о р и д MoF5, т е т р а ф т о р и д MoF4 и т р и ф т о р и д MoF3 диспропорционируют при нагр. (3MoF5    Mo2F9 + MoF6, 2Mo2F9   3MoF4 + MoF6, 2MoF4    MoF3 + MoF5, 2MoF3   Mo + MoF6); MoF5 образует фторомолибдаты (V), MoF4 - фторомолибдаты (IV). ПентафторидMo и низшие фториды получают восстановлением MoF6 металлами или Si, взаимод. раскаленной молибденовой проволоки с WF6, SF6 и др., как побочные продукты фторирования Мо.

О к с  о ф т о р и д ы MoOF4 и MoO2F2 получают взаимод. МоО 3 с F2 или MoF6, а также МоОСl4 или МоО 2 Сl2 с HF. При растворении МоО 3или оксофторидов во фтористоводородной к-те образуются фторомолибденовые к-ты H2MoO3F2 ХH2O и H2MoO2F4 Х1,5H2O, дающие соли-оксо-фторомолибдаты (VI). Известны также и др. безводные или гидратированные оксофториды Мо и соед. МоО 3_ х Р х со св-вами бронз оксидных.

П е н  т а х л о р и д МоСl5 -кристаллы с моноклинной решеткой (а=1,731 нм, b= 1,781 нм, с= 0,6079 нм, b = 95,7°, z=12, пространств. группа С2/т). Ур-ния температурной зависимости: плотн. жидкого в-ва d=2,196-2,11 Х 10 -8 х х (t - 194,4) г/см 3 (194,4 <= t<= 400 °С); давления пара 1g р(Па)= 12,748-3391/T (343<= Т<= 435 К). В парах разлагается до МоСl4 и Сl2. Раств. в ССl4, СНСl3, С 2 Н 4 Сl2; образует аддукты с РСl5, РОСl3, (CH3)3N, N4S4 и др. Получают взаимод. Мо или MoS2 с Сl2 при 400-500 °С либо МоО 3 с ССl4, СОСl2 или SOCl2. Пентахлорид-промежут. продукт при получении Мо из ферромолибдена и отходов Мо, при синтезе Мо(СО)6. Применяют его для получения порошков Мо и нанесения молибденовых покрытий на металлы и керамику методом хим. осаждения из газовой фазы.

Т е т  р а х л о р и д МоСl4, трихлорид МоСl3 и дихлорид МоСl2 получают взаимод. МоСl5, напр., сС 6 Н 6, Мо, р-цией Мо с ССl4, при диспропорционировании и разложении хлоридов Мо. Дихлоридраств. в галогеноводородных к-тах с образованием Н 2 [(Мо 6 Сl8) Х 6].

О к с  о т е т р а х л о  р и д МоОСl4 получают взаимодействием МоО 3 либо МоО 2 Сl2 с МоСl5, SOCl2, смесью Сl2 с S2Cl2, д и о к с о д и х л о р и д МоО 2 Сl2 -взаимодействиемМоО, с НСl, NaCl, ССl4 либо со смесью О 2 с Сl2, ССl4 или S2Cl2. Известны также и др. безводные или гидратир. оксохлориды, хлоро- и оксохлоромолибдаты: М 2[(Мо 6 Сl8 )Сl6], М 3 МоСl6, ММоОСl4, М 2 МоСl5 и др.

Т е т  р а б р о м и д МоВr4 легко окисляется и диспропорцио-нирует; получают взаимод. Мо или Мо(СО)6 с Вr2. Т р и-б р о м и д МоВr3синтезируют взаимод. Мо с Вr2 или Hg2Br2, восстановлением МоВr4. Д и б р о м и д МоВr2 раств. в галогеноводородных к-тах с образованием Н 2 [Мо 6 Вr8 Х 8], где Х-галоген; получают из элементов при 600-650°С, по р-ции МоСl2 с LiBr, при разложении МоВr3.

Д и о  к с о д и б р о м  и д МоО 2 Вr2 получают взаимодействием Мо с Вr2 и О 2 или МоО 3 с Вr2. Известны также МоОВr3, МоОВr, бромомолибдаты(IV и III) и оксобромомолибдаты(V).

Т р и  и о д и д МоI3 и дииодид МоI2 получают из простых веществ при температурах выше 300 °С. Известен МоО 2I2

 

 

7. Окислительные свойства хроматов и дихроматов.

Окислительные свойства дихроматов:

Дихроматы, например дихромат калия K2Cr2O7 – сильные окислители. Под действием восстановителей дихроматы в кислой среде переходят в соли хрома (III). Примером такой реакции может служить  окисление сульфита натрия раствором дихромата калия в кислой среде. К раствору дихромата калия добавляем серную кислоту и раствор сульфита натрия.

K2Cr2O7  + 3Na2SO3 + 4H2SO4  = Cr2(SO4)3 + 3Na2SO4+ K2SO4 + 4H2O

Оранжевая окраска, характерная  для дихроматов, переходит в зеленую. Образовался раствор сульфата хрома (III) зеленого цвета. Соли хрома - ярко окрашены, именно поэтому элемент получил такое название: "хром", что в переводе с греческого означает "цвет, краска".

Окислительные свойства хроматов:

Хроматы(V) (иногда их наз. хроманатами) - большей  частью черного, голубовато-черного  или темно-зеленого цвета, содержат тетраэдрический. анион  Для щелочных металлов получены соединений типа М3СrО4 и МСr3О8, для щел.-земельного.-типа М3(СrО4)2, М2Сr2О7 и М5(СrО4)3ОН, для РЗЭ - типа МСrО4. Получают X.(V) термическим разложением X.(VI) в смеси с оксидом или нитратом соответствующего металла, гидротермальным путем, взаимодествияоксидов при высоких давлениях и т. д. Мало растворимы в воде, при кипячении с водой гидролизуются с диспропорционированием на Сr(III) и Cr(VI).

 

Хроматы(IV) большей частью представляют собой  сложные оксиды, хотя в структуре  некоторых из них имеется тетраэдрический анион  преимущественно.зеленого цвета. Для щелочных металлов известны X. типа М2СrО3 и М4СrO4, для щел.-земельного.- типа МСrО3, М2СrО4, М3СrО5 и М4СeO6.

Хроматы(III) -степень окисления + 1имеют состав МСrО2 (метахромиты), получены также М3СrO3 (ортохромиты). Для металлов в степени окисления +2 характерны соединения МСr2О4 (многие из них имеют структуры типа шпинели). РЗЭ, кроме Sc, дают соединения МСrО3 со структурами типа перовскита. Получают хроматы(III) спеканием Сr2О3 с оксидами.карбонатами и др. соединений металлов, а также восстановлением или термическим разложением X.(VI) и дихроматов(VI). Из растворов, получающихся в результате растворения гидроксида Сr(III) в щелочи, кристаллизуются гидроксохроматы(III) состава МСr(ОН)4, М3Сr(ОН)6 и даже М4Сr(ОН)7. Для щел.-зем. металлов получены гидроксохроматы типа М3Сr2(ОН)2 со структурой типа граната. хроматы(III) в основном тугоплавки, химически стойки.

Известны X., содержащие Сr в двух степенях окисления, в частности +3 и +4 (напр., Sr4Cr2O9), +4 и +6 [Са5(СrО4)3] или +5 и +6 [Са10(СrО4)7]. Иногда их называют  хромито-хроматами, а состав выражают формулой mMO x nCrO3 xpCr2O3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.Изополикислоты и гетерополикислоты.

Изополикислоты-это неорганические кислоты, неорганические вещества, молекулы которых при электролитической диссоциации в водной среде отщепляют протоны, в результате чего в растворе образуются гидроксоний-катионы Н3О+ и анионы кислотных остатков А: 
НА+Н2O↔Н3О+А- 
 
Исключение составляет борная кислота H3BO3, которая акцептирует ионы ОН−, в результате чего в водном растворе создается избыток гидроксоний-катионов: 
H3BO3 + 2Н2O ↔ [B(OH)4]− + H3O 
 
Число отщепляемых от молекулы кислоты протонов называется основностью кислоты. Теории кислот и оснований (Брёнстеда, Льюиса и др.) кроме указанных выше относят к кислотам многие иные соединения. Общее свойство кислот — способность реагировать с основаниями и основными оксидами с образованием солей, например: 
HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O 
2HCl + CaO → CaCl2 + H2O

Гетерополикислоты- комплексные кислоты, анион которых образован двумя различными кислотообразующими окислами. На молекулу одного из них приходится несколько молекул другого. Например фосфорномолибденовая кислота — Н7 [Р(Мо2О7)4] состоит из Р2О5·24МоО3·nН2О. По Вернадскому к Г. относятся также алюмокремневые кислоты, солями которых он считал алюмосиликаты.

Фосфорномолибденовая  кислота-представлена в виде кубических кристаллов, Брутто-формула (система Хилла):H63Mo12O70P,Брутто-формула без сольвата (система Хилла):H7Mo12O42P,Молекулярная масса (ва.е.м.): 2365,71,Температура плавления (в °C):78

9. Медико-биологическое значение соединений хрома, молибдена, вольфрама.

1.Хром — важный компонент во многих легированных сталях (в частности, нержавеющих), а также и в ряде других сплавов. Используется в качестве износоустойчивых и красивых гальванических покрытий (хромирование). Хром применяется для производства сплавов: хром-30 и хром-90, незаменимых для производства сопел мощных плазмотронов и в авиакосмической промышленности.

Хром — один из биогенных  элементов, постоянно входит в состав тканей растений и животных. У животных хром участвует в обмене липидов, белков (входит в состав фермента трипсина), углеводов. Снижение содержания хрома  в пище и крови приводит к уменьшению скорости роста, увеличению холестерина  в крови. В чистом виде хром довольно токсичен, металлическая пыль хрома  раздражает ткани лёгких. Соединения хрома(III) вызывают дерматиты. Соединения хрома(VI) приводят к разным заболеваниям человека, в том числе и онкологическим. ПДК хрома(VI) в атмосферном воздухе 0,0015 мг/м³.

Информация о работе Химия и биологическая роль элементов VIБ группы