равна энергии соответствующих электронных переходов. Спектр поглощения, а следовательно, и окраска комплексных соединений d- элементов обусловлены переходом электронов с d-орбитали низшей энергии на d-орбиталь с более высокой энергией.
Оранжево-красная окраска соли K3[Fe(CN)6] объясняется тем, что при поглощении кванта света возможен переход электрона с dxy, dyx, dxzорбиталей на dz2 , dx2 - y2 -орбитали. Соль K2[Zn(CN)4] не поглощает света и бесцветна, т.к. в данном случае не может быть осуществлен переход электрона с dz2 , dx2 -y2 на dxy, dzy, dxz-орбитали.
5. Константа неустойчивости Кн иона [Ag(CN)2] составляет 1.10 21. Вычислите концентрацию ионов серебра в 0,01М K[Ag(CN)2], содержащем, кроме того, 0,05М NaCN в 1 л раствора. Степень диссоциации K[Ag(CN)2] принять равной 1.
Решение
|
|
|
C |
|
C2 |
|
|
K |
H |
|
Ag |
|
CN |
|
1 10 21 |
C |
|
|
|
||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
[Ag(CN)2 ] |
|
|
||
Т.к.
[Ag(CN)2] Ag 2CN NaCN Na CN
Избыточное |
количество |
ионов |
CN |
сильно смещает |
равновесие |
диссоциации |
[Ag(CN)2] |
влево, |
поэтому концентрацией |
ионов CN , |
|
получающихся в результате диссоциации комплексного иона, можно пренебречь и считать CCN = 0,05 моль/л.
Комплексная соль диссоциирует:
K[Ag(CN)2 ] K [Ag(CN)2 ]
Концентрация комплексного иона: C[Ag(CN)2 ] = 10 2 моль/л. Зная Кн и концентрации комплексного иона и ионов CN , определяем концентрацию ионов серебра:
10 |
-23 |
= C |
+ (25 |
. |
10 |
4 |
); |
C + = 0,4 |
. |
10 |
20 |
моль/л. |
|
|
|
Ag |
|
|
|
|
Ag |
|
|
|
|
166
§10. Задачи для самостоятельного решения
1.Назовите следующие комплексные соединения: Ba[Pt(NO3)4Cl2], [Cr(NH3)6](NO3)3, [Co(H2O)2(NH3)4]Cl3, [Ti(H2O)6]Br3, K4[CoF6].
2.Напишите формулы следующих соединений: триоксалатокобальтата
(III) натрия, хлорида дибромотетраамминплатины (IV), тетрароданодиаквахромата (III) калия, сульфата пентаамминакваникеля (II), нитрата карбонатотетраамминхрома (III).
3. Для каких из комплексных соединений может быть характерна цис- и
транс- |
изомерия: |
хлорида |
фторотриаквамеди |
(II), |
дихлоротетраамминплатины (II), |
тетранитродиамминкобальта (III) калия, |
|||
дибромодиоксалатоиридата (III) |
натрия? |
|
|
|
4. Какая гибридизация проявляется при образовании комплексных ионов [FeF6]4 и [Fe(CN)6]4–? Каково пространственное строение этих комплексных ионов? Как метод валентных связей объясняет магнитные свойства и реакционную способность этих ионов?
5. Как происходит расщепление энергетических уровней орбиталей под действием электростатического поля лигандов в случае КС K2[NiCl4] и K3[Cr(CN)6]? Что такое энергия расщепления, от чего она зависит?
6. Вычислите концентрацию ионов серебра в 0,1М [Ag(NH3)2]Cl, если
константа неустойчивости комплексного иона равна 5,89.10-8. Раствор соли содержит 5 г/л NH3.
Ответ: 7,01.10-8 моль/л
167
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
168
ТЕМА 1. ХИМИЯ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. МИКРОЭЛЕМЕНТОЗЫ. ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ.
Вопросы к занятию
1.Распространенность элементов ПС в земной коре и живых организмах
2.Классификация биогенных элементов. Органогены
3.Понятие об атомовитозах и микроэлементозах
4.Накопление элементов в различных органах. Зависимость «концентрация элемента – биоответ».
5.Недостаток и избыток элементов. Эндемические заболевания.
6.Государственная Фармакопея.
§1. Распространенность химических элементов и их классификация.
Распространенность химических элементов в земной коре различно. Сравнительно небольшое число элементов составляют земную кору. Около 50% массы земной коры приходится на кислород, более 25% – на кремний. Восемнадцать элементов – O, Si, Al, Fe, Ca, K, Na, Mg, H, Ti, C, Cl, P, S, N, F, Ba – составляют 99,8% массы земной коры. На долю всех остальных элементов приходится лишь 0,2%. Живые организмы принимают активное участие в перераспределении элементов.
Исследование химического состава земной коры, почвы морской воды, растений, животных, человека показали, что в живых организмах можно обнаружить почти все те же элементы, которые есть в земной коре и морской воде, однако основу живых систем составляют только 6 элементов: C, H, O, N, P, S – органогены, эти элементы составляют 97,4% . органогеном №1 является – углерод. Вообще, элементы, необходимые для построения и жизнедеятельности различных клеток и организмов называют – биогенными.
Существуют различные классификации химических элементов, содержащихся в организме.
Так советский ученый В.И. Вернадский в зависимости от массовой доли элемента в живых системах делил их на 3 группы:
Макроэлементы – их в организме более 10-2%. К ним относят H, O, C, N, P, S, Ca, Na, Mg, K, Cl. Их главная функция состоит в построении тканей и поддержании гомеостаза.
Микроэлементы – это элементы, содержание которых в организме находится в пределах от 10-3 до 10-5%. К ним относятся I, Cu, As, F, Br, Sr, Ba, Co.
3. Ультромикроэлементы – их содержание в организме ниже 10-5%. Это: Hg, Au, U, Th, Ra.
169
Другой ученый – В. В. Ковальский , исходя из значимости для жизнедеятельности, подразделил химические элементы на 3 группы:
1жизненно необходимые (незаменимые) элементы. Они постоянно находятся в организме человека, входят в состав ферментов, витаминов,
гормонов: H, O, Ca, K, P, N, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu, Co, Fe, Zn, Mo, V. В
последнее время сюда включают еще Ni, Se. Их дефицит приводит к нарушению нормальной жизнедеятельности человека.
2примесные элементы, которые постоянно содержатся в организме человека и животных, но биологическая роль их маловыяснена или неизвестна: Ga, Sb, Sr, Br, F, B, Be, Li, Si, Sn, Cs, Al, Ba, Ge, As, Rb, Pb, Ra, Bi, Cd, Cr, Ni, Ti, Ag, Th, Hg, U.
3примесные элементы, обнаруженные в организме, но данные о количестве и биороли отсутствуют: Sc, Tl, In, La, Pr, Sm, Ir, Re, Tb.
Точно перечислить биогенные элементы невозможно, из-за сложности определения их концентрации и биороли.
Организм человека состоит на 60% из воды, 34% приходится на органические вещества и 6% – на неорганические. Основными компонентами органических веществ являются углерод, водород, кислород, в их состав входят также азот, фосфор и сера. В неорганических веществах организма человека обязательно присутствуют 22 химических элемента: Ca, P, O, Na, Mg, S, B, Cl, K, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cr, Si, I, F, Se. Например, если вес человека составляет 70 кг, то в нем содержится (в граммах): кальция – 1700, калия – 250, натрия – 70, магния – 42, железа
–5, цинка – 3.
Органы человека по-разному концентрируют в себе различные элементы. Большинство микроэлементов накапливаются в печени, костной и мышечной тканях. Так, например, Zn – концентрируется в поджелудочной железе, I – в щитовидной железе, F – в эмали зубов, AL, As, V – накапливаются в волосах и ногтях, Hg, Cd, Mo, – в почках, Sn – в тканях кишечника, Sr– в предстательной железе, костной ткани и т.д. В организме микроэлементы находятся как в связанном, так и в свободном состоянии (в тканях).
Существуют 5 типов веществ, в том числе и ионов металлов, в зависимости от их поведения в живых системах.
Необходимое для организма человека считают вещество, при недостатке которого в организме возникают функциональные нарушения, устраняемые путем введения в организм этого вещества.
Необходимость – свойство, зависящее от организма, и ее следует отличать от стимуляции. Известно много примеров, когда в качестве стимуляторов выступают как необходимые, так и не необходимые ионы металлов. Некоторые металлы и ионы металлов при определении концентрации являются инертными, безвредными и не оказывают
170