Образец ответа Задание 3. Биогенные элементы
(Приведите характеристику элемента: положение в таблице
Д. И. Менделеева, электронная формула, распространение в природе, источники поступления в организм, химические свойства)
Вопрос 14 «Zn»
цинк располагается в 4 периоде, 2-й группе побочной подгруппе.
Электронная формула цинка:
1S22s22p6 3s23p6 4s23d10– это d-элемент.
электронно-графическая формула цинка:
валентные возможности: 0 и II. Характерная степень окисления: +2.
Содержание цинка, масс. доля, % (по А. П. Виноградову) |
||||
Земная кора |
Почвы |
Морская вода |
Растения |
Животные |
5 . 10–3 |
5 . 10–3 |
5 . 10–6 |
3 . 10–4 |
1 . 10–3 |
Существуют различные классификации химических элементов, содержащихся в организме человека. Так, В. И. Вернадский в зависимости от среднего содержания (массовой доли , %) в живых организмах делил элементы по декадной системе.
Среднее содержание химических элементов в живом веществе
(по В. И. Вернадскому):
Декада |
Массовая доля , % |
Химические элементы |
IV |
10–2 –10–1 |
Mg, Fe, Na, Cl, Al, Zn |
Соответственно этой классификации элементы, содержащиеся в живых организмах, делят на три группы:
1. Макроэлементы. Это элементы, содержание которых в организме выше 10–2 %.
2. Микроэлементы. Это элементы, содержание которых в организме находится в пределах от 10–3 до 10–5 %.
3. Ультрамикроэлементы. Это элементы, содержание которых в организме ниже 10–5 %.
цинк относится к микроэлементам.
Потребность человека в цинке полностью удовлетворяется пищевыми продуктами: мясными, молочными, яйцами.
Металлы IIБ-группы реагируют при нагревании с галогенами (если без нагревания, то необходимо увлажнение), кислородом, серой. Цинк реагирует также с фосфором.
При взаимодействии с кислородом образуется оксид, имеющий характерную окраску: ZnO – белый. Оксид не растворяется в воде, но растворяются в кислотах.
Оксиду соответствует нерастворимый в воде амфотерный гидроксид Zn(ОН)2.
Zn(ОН)2
ZnO
+ H2O
Из соединений цинка в воде растворяются галогениды (кроме ZnF2), сульфаты, нитраты и некоторые другие. Многие из них растворяются также в органических растворителях.
При растворении соединений Zn в воде, а также при взаимодействии ЭО или Э(ОН)2 с кислотами образуются устойчивые аквакомплексы типа [Э(ОН2)4]2+ и [Э(ОН2)6]2+. Поэтому для Zn (II) характерны кристаллогидраты, например Zn(NO3)2.6H2O, ZnSO4.7H2О, Zn(BrO3)2.6H2O. Из других катионных комплексов наиболее устойчивы амминокомплексы типа [Э(NH3)4]2+ и [Э(NH3)6]2+, легко образующиеся действием аммиака на растворы солей:
ZnSO4 + 4NH3 = [Zn(NH3)4]SO4
Образованием аммиакатов объясняется легкая растворимость Э(ОН)2 в присутствии аммиака:
Zn(OH)2+ 6NH3 = [Zn(NH3)6](OH)2
Цинк образует различного рода цинкаты. Так, Zn(OH)2 легко растворяется в щелочах за счет образования растворимых гидроксоцинкатов:
Zn(OH)2 + 2KOH = K2[Zn(OH)4]
Амфотерный характер Zn(OH)2 и его поведение в кислых и щелочных растворах можно отразить следующей схемой:
Аналогичным образом ведет себя в жидком аммиаке амид (дигидро-нитрид) цинка Zn(NH2)2. Подобно тому как Zn(OH)2 не растворяется в воде, Zn(NH2)2 не растворяется в жидком аммиаке, но легко растворяется в присутствии аммонокислот и аммонооснований:
При избытке ионов NH4+ образуются аммиакаты, при избытке ионов NH2– – дигидронитридоцинкаты (амидоцинкаты).
Наиболее прочны комплексы с -акцепторными лигандами CN– типа [Э(CN)4]2–, которые легко образуются при действии на растворы солей Э (II) основного цианида. Образующиеся вначале осадки Zn(CN)2 в избытке основного цианида растворяются:
2KCN + Zn(СN)2 = K2[Zn(CN)4]