Глава 13. Шестая аналитическая группа катионов

13.1. Общая характеристика группы. Действие группового реагента

К шестой аналитической группе катионов относятся ионы Cu²⁺, Hg²⁺ и Cd²⁺. Все они являются катионами d-элементов. В воде растворяются нитраты, нитриты, хло­риды, сульфаты и ацетаты этих катионов. Растворы солей меди (II) окрашены в голубой цвет, растворы солей рту­ти (II) и кадмия (II) — бесцветны.

Едкие щелочи осаждают катионы Cu²⁺, Hg²⁺ и Cd²⁺ в виде гидроксидов. Гидроксиды Сu(ОН)₂ и Hg(OH)₂ легко отщепляют воду и переходят в оксиды.

В водных растворах соли катионов шестой группы под­вергаются гидролизу.

Катионы меди и ртути имеют степени окисления + 1 и +2, поэтому они участвуют в окислительно-восстанови­тельных реакциях. Переменная степень окисления этих ионов используется для их обнаружения. Например, ка­тионы Сu²⁺ открывают восстановлением до катиона Сu⁺ действием йодида калия.

Как указывалось ранее, d-элементы склонны к комплексообразованию. Групповым реагентом для катионов шестой группы является раствор аммиака.

Аммиак образует с раствором соли двухвалентной рту­ти белый осадок амидохлорида ртути (II), растворимого в избытке реактива с образованием комплексного бесцвет­ного соединения хлорида тетраамин ртути (II):

HgCl₂ + 2NH₄OH = HgNH₂Cl↓ + 2Н₂О + NH₄C1;

HgNH₂Cl + 2NH₄OH + NH₄Cl = [Hg(NH₃)₄]Cl₂ + 2H₂O.

Аммиак в небольших количествах образует с ионами меди Сu²⁺ зеленовато-голубой осадок основной соли, кото­рый легко растворяется в избытке аммиака. Раствор при этом окрашивается в интенсивный темно-синий цвет, вы­зываемый образованием иона [Cu(NH₃)₄]²⁺:

2Cu²⁺ + SO^2-₄ + 2NH₄OH = Cu₂(OH)₂SO₄↓ + 2NH⁺₄

Cu₂(OH)₂SO₄ + 2NH⁺₄ + 6NH₃ = 2[Cu(NH₃)₄]²⁺ + SO^2-₄ + 2H₂O.

Реакция является наиболее характерной для иона Сu²⁺ и чаще всего применяется для его обнаружения.

При взаимодействии раствора аммиака с солями кад­мия вначале образуется белый осадок гидроксида кадмия Cd(OH)₂, который легко растворяется в избытке аммиака - образуется бесцветный комплексный ион [Cd(NH₃)₄]²⁺:

Cd(OH)₂ + 2NH₄OH = [Cd(NH₃)₄]²⁺ + 2OH^- + 4H₂O.

13.2. Биологическая роль катионов шестой аналитической группы. Применение соединений катионов шестой аналитической группы в медицине

Медь. В организме взрослого человека содержится около 100 мг меди. Ионы меди по сравнению с ионами других металлов активнее реагируют с аминокислотами и белками, поэтому медь образует с биологически актив­ными веществами наиболее устойчивые комплексы (так называемые клешневидные или хелатные). Предпола­гают, что в ходе эволюции, когда природа создавала систему переноса кислорода, у нее был выбор между желе­зом и медью. По-видимому, первоначально у большин­ства животных пигментом крови служил медьсодержа­щий белок - гемоцианин, но позднее преимущество по­лучил гемоглобин. Гемоцианины обнаруживаются толь­ко в плазме, в то время как гемоглобины расположены внутри красных кровяных клеток (эритроцитов), благо­даря чему могут переносить гораздо большие количест­ва кислорода. Понятно, что высшие животные с их возросшей потребностью в кислороде должны были пере­ключиться на гемоглобин, тогда как моллюски и члени­стоногие сохранили гемоцианин, вполне отвечающий их потребностям.

Главная функция меди у высших организмов — катали­тическая. В настоящее время известен целый ряд медьсо­держащих ферментов (церулоплазмин, тирозиназа, цитохромоксидаза).

Из соединений меди в медицине находит применение сульфат меди CuSO₄ • 5Н₂О как антисептическое и вяжущее средство для наружного применения (раствор для смазыва­ния ожоговой поверхности кожи, глазные капли и т.д.).

Кадмий. Биологическая роль кадмия изучена крайне мало. Физиологическая роль кадмия в животном организ­ме связана с его влиянием на активность некоторых фер­ментов и гормонов и зависит главным образом от связыва­ния кадмием сульфгидрильных (-SH) групп, входящих в состав белков, ферментов и других биологически актив­ных веществ.

Соединения кадмия обладают высокой токсичностью. Наиболее распространенным в промышленности и важ­ным, с точки зрения гигиены труда, является оксид кадмия CdO. В производстве он образуется при выплавке цинка, применяется для изготовления щелочных аккумуляторов и получения сульфида кадмия (желтая краска).

В Японии широко распространено костное заболевание «итай-итай» - результат загрязнения кадмием воды на рисовых полях при обработке их фунгицидами. Болезнь выражается в сильной хрупкости костей.

Ввиду высокой токсичности препараты кадмия в меди­цине не применяются.

Биологическая роль ртути и применение ее соединений в медицине описаны ранее.