Важнейшие соединения.

Кальция:

Фосфат кальция Ca₃(PO₄)₂ - ("фосфорит"), нерастворим, под действием сильных кислот переходит в более растворимые гидро- и дигидрофосфаты кальция. Исходное сырье для получения фосфора, фосфорной кислоты, фосфорных удобрений. Фосфаты кальция входят также в состав апатитов, природных соединений с примерной формулой Са₅[PO₄]₃Y, где Y = F, Cl, или ОН, соответственно фтор-, хлор-, или гидроксиапатит. Наряду с фосфоритом апатиты входят в состав костного скелета многих живых организмов, в т.ч. и человека.

Хлорид кальция CaCl₂ - бесцв. крист. в-во хорошо р-римое в воде. Образует кристаллогидрат CaCl₂*6H₂O. Безводный ("плавленый") хлорид кальция - хороший осушитель. CaCl₂ применяется для лечения неврозов, как противоаллергический, противоотёчный, противовоспалительный препарат.

CaOCl₂ – дезинфицирующее средство

CaSO₄*2H₂O – используется в гипсовых повязках

Ca – основной минеральный компонент костной ткани Ca₅(PO₄)₃OH (гидроксиапатит) и Ca₅(PO₄)₃F

(фторапатит)

Магния

Английская соль (MgSO₄*7H₂O) используется как слабительное и желчегонное средство. При инъекциях она вызывает состояние, близкое к наркотическому, и используется для борьбы с судорогами, для лечения гипертонии, психического возбуждения; в сочетании с другими препаратами – для обезболивания при родах.

Водные растворы тиосульфата магния используются для лечения ожогов и других заболеваний кожи.

Белая магнезия (MgCO₃) входит в состав зубных порошков и присыпок; кроме того, она уменьшает кислотность желудочного сока.

Жженая магнезия (MgO) тоже нейтрализует желудочный сок. Кроме того, она применяется внутрь при кислотных отравлениях.

BaSO₄ используется в рентгеноскопии

Химическое сходство и биологический антаго­низм магний-кальций

Магний и кальций являются антагонистами. Ионы кальция подавляют активность многих ферментов, активизируемых ионами магния. Антагонизм ионов кальция и магния проявляется еще и в том, что ион кальция является внеклеточным ионом. При длительном поступлении в организм избыточных количеств солей магния наблюдается усиленное выделение кальция из костной ткани.

Аналитические реакции на катионы магния, кальция, бария.

Магний.

1) MgCl₂ + Na₂HPO₄ + NH₄OH MgNH₄PO₄↓ + 2NaCl + H₂O (белый, растворяется в кислотах)

Кальций 1) Реакция с оксалатом аммония. Катионы Ca²⁺ образуют с оксалатом аммония (NH₄)₂C₂O₄ белый кристаллический осадок оксалата кальция CaC₂O₄:

Барий

1) Ba²⁺ + K₂SO₄ = BaSO₄↓+ 2K⁺ (белый осадок, не растворимый в кислотах)

2) BaCl₂ + K₂CrO₄ = BaCrO₄↓ + 2KCl (жёлтый осадок, растворяется в соляной кислоте, не растворяется в уксусной)

Билет 34. Химия биогенных элементов d-блока. Электронные структуры атомов и катионов меди и серебра. Общая характеристика d-элементов 1Б группы. Важнейшие соединения, содержащие атомы меди и серебра. Образование комплексных соединений (гидроксокомплексы, амминокомплексы) Аналитические реакции на катионы Cu²⁺, Ag⁺.

Химия биогенных элементов d-блока. К d-блоку относятся 32 элемента периодической системы. Они входят в 4-7-й большие периоды. У атомов IIIБ-группы появляется первый электрон на d-орбитали. В последующих Б-группах происходит заполнение d-подуровня до 10 элекронов. Строение внешних электронных оболочек описывается формулой (n-1)d^ans^b, где a=1-10, b=1-2 Особенностью элементов этих периодов является непропорционально медленное возрастание атомного радиуса с возрастанием числа электронов. Сходство химических свойств проявляется в характерной особенности d-элементов образовывать комплексные соединения с разнообразными лигандами. Важным свойством этих элементов является переменная валентность и разнообразие степеней окисления.

Электронные структуры атомов и катионов меди и серебра. Распределение электронов по энергетическим уровням (слоям) в атомах всех известных химических элементов приведено в периодической системе элементов. Последовательность заполнения электронами энергетических уровней и подуровней происходит от меньших значений суммы к большим в порядке. Нетрудно заметить, что эта последовательность совпадает с последовательностью заполнения атомных орбиталей. Но имеются частные особенности электронной структуры атомов. Например, при переходе от атома никеля к атому меди число 3d-электронов увеличивается не на один, а сразу на два за счет «проскока» одного из -электронов на подуровень. Аналогичный «проскок» электрона с внешнего s- на -подуровень предыдущего слоя происходит и в атоме аналоге меди — серебре. Это явление связано с повышенной энергетической устойчивостью электронных структур, отвечающих полностью занятым энергетическим подуровням. Переход электрона в атоме меди с подуровня на подуровень  (и аналогичные переходы в атоме серебра) приводит к образованию целиком заполненного -подуровня и поэтому оказывается энергетически выгодным. Cu 1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ¹3d¹⁰ Cu⁺ 1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ⁰3d¹⁰ Cu²⁺ 1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ⁰3d⁹ Ag 1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s¹4d¹⁰ Ag⁺ 1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶4s ²3d¹⁰4p⁶5s⁰4d¹⁰ Общая характеристика d-элементов 1Б группы

В IБ-группе (группе меди) находятся переходные металлы Сu, Аg, Аu, которые имеют сходное распределение электронов, определяемое феноменом «проскока» или «провала» электронов. Электронная конфигурация меди - 3d^1O4s ¹ , серебра - 4d^1O5s ¹ , золота - 5d^1O6s¹ . В образовании связей участвуют как электроны s-подуровня так и d-подуровня. Типичные степени окисления меди +1 и +2, серебра - +1 (реже +2 и +3), золота + 3 (реже +1)

Важнейшие соединения, содержащие атомы меди и серебра.

Сульфат меди CuSO₄*5H₂O (антисептик, глазные капли, 5% раствор при ожогах)

АgNO₃ (прижигание, стерилизация ран).

Оксид серебра (I) Ag₂O (антисептик)

Образование комплексных соединений (гидроксокомплексы, амминокомплексы).

Комплексные соединения меди. Характерное свойство двухзарядных ионов меди — их способность соединяться с молекулами аммиака с образованием комплексных ионов.

Если к раствору сульфата меди приливать раствор аммиака, то выпадает голубой осадок основной соли, который легко растворяется в избытке аммиака, окрашивая жидкость в интенсивный синий цвет. При испарении воды ионы [Cu(NH₃)₄]²⁺ связываются с ионами SO₄^2· и из раствора выделяются темно-синие кристаллы, состав которых выражается формулой [Cu(NH₃)₄]SO₄ · Н₂О.

Таким образом, при взаимодействии сульфата меди(II) с аммиаком происходит реакция

СuSO₄ + 4NН₃ = [Cu(NH₃)₄] SO₄

или в ионной форме:

Cu²⁺+ 4NH₃ = [Cu(NH₃)₄]²⁺

Подобно сульфату меди(II) реагируют с аммиаком и другие соли двухвалентной меди. Во всех этих случаях получаются темно-синие растворы, содержащие комплексные ионы [Сu(NН_З)₄]²⁺.

Гидроксид меди(II) тоже растворяется в аммиаке с образованием темно-синего раствора, содержащего ионы[Cu(NH₃)₄]²⁺:

 

Cu(OH)₂+ 4NН_З = [Cu(NH₃)₄]²⁺ + 2OH^-

 Гидроксид меди(II) растворяется также в очень концентрированных растворах щелочей, образуя сине-фиолетовые растворы купритов — солей, содержащих комплексный ион [Сu(ОН)₄]^2–

Cu(OH)₂ + 2NaOH ↔ Na₂[Cu(OH)₄]

или в ионной форме:

Cu(OH)₂+2OH^– ↔[Cu(ОН)₄]^2–

Из других комплексных анионов меди(II) отметим ионы [CuCl₄]^2–, образующиеся в концентрированных растворах хлорида меди(II) и обусловливающие их зеленую окраску:

CuCl₂ + 2Cl^– ↔ [CuCl₄]^2– Комплексные соединения серебра. Подобно меди, серебро обладает склонностью к образованию комплексных соединений. Многие нерастворимые в воде соединения серебра, например, оксид cepe6pa(I) и хлорид серебра, легко растворяются в водном растворе аммиака. Ag₂O + 4NH₃ + H₂O = 2[Ag(NH₃)₂]OH; AgCl + 2NH₃ + H₂O = [Ag(NH₃)₂]OH + HCl.

Комплексные цианистые соединения серебра применяются для гальванического серебрения. Цианидный комплекс получается по реакции: AgCl + 2KCN = K[Ag(CN)₂] + KCl.

Взаимодействие между AgBr и веществом закрепителя — тиосульфатом натрия. При этой реакции получается растворимая комплексная соль:

AgBr + 2Nа₂S₂O_З = Na₃ [Ag(S₂O₃)₂] + NaBr

Аналитические реакции на катионы Cu²⁺, Ag⁺.

Медь. 1. Открытие для катиона меди проводят по реакции с избытком гидроксида аммония до образования комплексного соединения аммиаката меди II ярко-синего цвета. А при малых добавлениях получается осадок голубовато-зеленой основной соли. 2Cu²⁺+SO₄^2-+2NH₄OH=Cu₂(OH)₂SO₄+2NH₄⁺ Cu₂(OH)₂SO₄+6NH₄OH+2NH₄⁺=2[Cu(NH₃)₄]²⁺+SO₄^2-+8H₂O 2. Реакция открытия катиона меди является также образование красного осадка г ексацианоферрата II меди 2Cu²⁺+4K⁺+[Fe(CN)₆]^4-=Cu₂[Fe(CN)₆]+4K⁺ и растворяется в гидроксиде аммония Cu₂[Fe(CN)₆]+12NH₄OH=2[Cu(NH₃)₄](OH)₂+(NH₄)₄[Fe(CN)₆]+8H₂O Серебро. 1. Реакцией открытия катиона серебра является образование белого осадка хлорида серебра при действии соляной кислоты или ее солей Ag⁺+Cl^-=AgCl 2. Реакцией на катион является образование осадка хромата серебра Ag₂CrO₄ кирпично-красного цвета при действии на соли серебра K₂CrO₄ 2Ag⁺+CrO₄^2-=Ag₂CrO₄ Осадок растворяется при добавлении гидроксида аммония до образования комплексного иона и в азотной кислоте

Билет 35. Химия биогенных элементов d-блока. Электронные структуры атомов и катионов хрома и марганца. Важнейшие соединения, содержащие атомы хрома и марганца. Биологическая роль. Зависимость окислительно—восстановительных и кислотно—основных свойства соединений хрома и марганца от степени окисления атомов. Аналитические реакции на катионы Mn²⁺, Cr³⁺.

Химия биогенных элементов d-блока. К d-блоку относятся 32 элемента периодической системы. Они входят в 4-7-й большие периоды. У атомов IIIБ-группы появляется первый электрон на d-орбитали. В последующих Б-группах происходит заполнение d-подуровня до 10 элекронов. Строение внешних электронных оболочек описывается формулой (n-1)d^ans^b, где a=1-10, b=1-2 Особенностью элементов этих периодов является непропорционально медленное возрастание атомного радиуса с возрастанием числа электронов. Сходство химических свойств проявляется в характерной особенности d-элементов образовывать комплексные соединения с разнообразными лигандами. Важным свойством этих элементов является переменная валентность и разнообразие степеней окисления.

Электронные структуры атомов и катионов хрома и марганца. Cr 1s ²2s ²2p ⁶3s² 3p⁶ 4s ¹3d⁵ Cr³⁺ 1s ²2s ²2p ⁶3s² 3p⁶ 4s⁰ 3d³ Mn 1s ²2s ²2p ⁶3s ²3p⁶ 4s ²3d⁵ Mn²⁺ 1s ²2s ²2p ⁶3s² 3p⁶ 4s⁰3d⁵ Важнейшие соединения, содержащие атомы хрома и марганца.

Перманганат калия (VII) KMnO₄. Пурпурные орторомбические призматические кристаллы. Устойчив на воздухе. Растворяется в воде, жидком аммиаке, пиридине и метаноле. Разлагается при нагревании выше 200^оС. Обладает окислительными свойствами. Получают длительным кипячением K₂MnO₄ в воде, действием разбавленных кислот, хлора и озона на K₂MnO₄, электролитическим окислением растворов манганатов. Используется как антисептическое средство

Марганец хлористый MnCl₂ (антисептики, дезинфицирующие средства)

Хромовая кислота H₂CrO₄ (хромирование инструментов)

Комохром - сплав хрома, кобальта и молибдена. Используется в медицине, в восстановительной хирургии. Этот сплав безвреден для человеческого организма.