
- •Лекция 14
- •План
- •14.1 Биогеохимия –
- •Одним из основных вопросы биогеохи- мии является вопрос о взаимосвязи живо- го и
- •Становление биогеохи- мии как науки про- изошло в 30-е годы 20 века. Ее
- •Академик Вернадский–
- •Биосфера – это единст- венная область Земли, занятая жизнью. Она включает в себя
- •Анализируя содержание элемен- тов в земной коре и в живых организмах, Вернадский пришел
- •Земную кору составляет сравнительно небольшое число элементов: О, Si, Al, Fе, Са, Na,
- •В живом организме преобладают 6 элемен- тов: С, H, О, N, P, S
- •Все живые вещества в биосфере образуют биомассу, причем человечество сос- тавляет лишь небольшую
- •Массовая доля некоторых элементов в геосферах
- •Из основных эле- ментов биомассы только кислород и кальций широко представлены в зем-
- •Такие элементы как кремний, алюминий и железо, находящиеся в земной коре в наибольших
- •Простой взаимосвязи между содержанием элементов в живой и неживой природе не существует.
- •Согласно теории А.П. Ви- ноградова, живые организмы легко накапливают те химические элементы, которые
- •Например: С – макро- элемент, т.к. образуемые им оксиды СО и СО2 –
- •Можно отметить, что в земной коре преобладают метал- лы, тогда как в живых
- •Сравнение химического состава живой и неживой природы можно закончить словами философа Дж. Бернала:
- •БИОГЕННЫМИ
- •К важнейшим биогенным элементам относятся:
- •По содержанию в биомассе химические элементы делятся на:
- •Интересен тот факт, что в подгруппах химических элементов сверху вниз происходит увеличение их
- •На степень токсичности химического элемента влияет степень его окисления в соединении. Чем выше
- •А.П. Виноградов сформулировал понятие БИОГЕОХИМИЧЕСКОЙ ПРОВИНЦИИ. Это часть биосферы, характеризующаяся экстремаль- ными геохимическими
- •Например, Белорусское Полесье характеризуется крайне низким содержа- нием йода, что приводит к массовым
- •Биогеохимия явилась фунда- ментом для современной экологической химии, изучающей вопросы, связанные с характе-
- •К важнейшим токсикантам относятся:
- •3.SO2 – энергетика,
- •4. NO и NO2 – двигатели
- •5.Hg – производство лаков и красок, обогащение руд, целлюлозно-бумажная про- мышленность;
- •7.фосфаты – химические моющие средства, удобрения;
- •14.2 Исходя из современной квантово-механической ин- терпретации периодической системы, классификация химических элементов производится
- •Она основана на характере заполнения раз- личных орбиталей элект- ронами. В соответствии с
- •Элементы с одинако- вым электронным строением внешнего энергетического уров- ня называются элек- тронными
- •Общность электронного строения обуславливает общность их свойств.
- •Элементы второго перио- да являются неполными электронными аналога- ми в своих подгруппах, так
- •К s-блоку относятся химические элементы с электронной формулой nsx,
- •Различают s1-элементы (щелочные металлы и водород ) и s2-элементы (Be, Mg, щелочноземельные металлы
- •Физико-химические характеристики s1-элементов
- •Физико-химические характеристики s2-элементов
- •Элементы s-блока являются металлами (исключение составляют H и He). Самыми активными являются щелоч-
- •Их высокая металличность обусловлена большими атом- ными радиусами и лишь одним валентным электроном
- •В подгруппах s-элементов сверху вниз металлич- ность атомов усиливается, что обусловлено увеличе- нием
- •Оксиды и гидроксиды s-металлов имеют основной характер, усиливающий с ростом металличности элементов:
- •Исключением являются BeO и Be(OH)2, обладающие амфотерными свойствами:
- •Гидриды s-металлов – твердые солеподобные вещества ион- ного типа, легко разлага- ющиеся водой
- •Особое положение среди s- элементов занимает водород. Согласно современным пред- ставлениям, водород с
- •Водород один из самых распространенных элемен- тов вселенной; по со- держанию в земной
- •Существуют водородные бактерии, которые получают энергию, утилизируя водород. В то же время есть
- •К важнейшим биогенным элементам s-блока, кроме H, относятся Na, K, Ca и Mg.
- •К высокотоксичным элементам относится барий. Например, выс- шей летальной дозой BaCl2 является 1
- •Электронные аналоги способны замещать друг друга в органах и тканях человека. Так, при
- •Дефицит кальция в костной ткани может привести к инкорпорации стронция, в том числе
- •14.3 Элементами d-блока (или переходными эле- ментами) называются элементы, атомы кото- рых имеют
- •Исключение составляют Ag, Cu, Au, Cr, Pt, Nb, Ru, Rh и некоторые другие
- •Появление электронного прос- кока объясняется повышенной стабильностью d-подуровня:
- •Элементы d-блока рас- положены в побочных подгруппах I Б –VIII Б; они являются
- •Особенностью d-элемен- тов является отсутствие монотонности в измене- нии их свойств как в
- •Причиной этого явления является эффект d-сжатия, вызванный проникновением внешних d-электронов к ядру и
- •Сильнее всего эффект d-сжатия проявляется у d1, d2 и d3 –элемен- тов, и
- •Зависимость атомных радиусов d-элементов от их порядкового номера в периоде
- •Наличие эффекта d - сжатия является причиной появления триад d-элементов , относящихся к
- •Элементы триад, не являясь электронными аналогами, имеют сход- ные физико-химические и биологические свойст-
- •Триада железа
- •Кважнейшим соединениям d-элементов относятся:
- •Гидроксиды
- •Гидриды
- •Для большинства d-элементов характерно многообразие степеней окисления атомов в соединениях. С ростом степени
- •Степени окисления d-элементов
- •d-Элементы являются лучшими комплексообразователями, так как для них характерны маленькие ионные радиусы и
- •В биосистемах d- элементы присутствуют только в форме комплексных соедине- ний с биолигандами.
- •К биогенным элементам d-блока относятся Fe, Co, Mo, Cu, Zn, Mn. Они являются
- •14.4 К p-блоку отно- сятся элементы с общей формулой ns2npx,
- •Они расположены в III A – VIII A группах. Элементы каждой подгруппы являются
- •Диагональ B – At
- •В подгруппах сверху вниз металлические свойства p-элемен- тов усиливаются, а неметаллические ос- лабевают.
- •Об этом свидетельст- вует уменьшение энер- гии ионизации, сродст- ва к электрону и
- •В периодах слева направо усиливают- ся неметаллические свойства и ослабева- ют металлические.
- •Наиболее актив- ными неметал- лами являются галогены и халь- когены.
- •Кважнейшим соединениям p-элементов относятся:
- •Кроме того, неметаллы p- блока образуют несолеобразующие оксиды, имеющие высокую физиологическую активность
- •Гидроксиды
- •C увеличением метал- личности атомов усили- вается основность окси- дов и гидроксидов, а
- •Подобно d-элементам, p-элементы характе- ризуются многообра- зием степеней окис- ления атомов в их
- •С увеличением степени окисления атомов возрастает кислотность оксидов и гидроксидов элементов p- блока:
- •Гидриды p-металлов
- •Водородные соединения p- неметаллов – газы,
- •Кроме того, элементы IV A- группы углерод и кремний образуют водородные соединения CH4
- •В подгруппах сила бес- кислородных кислот уменьша- ется с ростом активности соответствующих неметаллов:
- •Важнейшими биогенны- ми элементами p-блока являются неметаллы- органогены С, O, N, P, S.
- •Благодарим
- •Эле- Ткани с мент преи-

Лекция 14
Химия биогенных элементов

План
14.1Основы биогеохимии
14.2Химия s-Элементов
14.3Химия d-Элементов
14.4Химия p-Элементов

14.1 Биогеохимия –
это наука, изучающая распределение хими- ческих элементов и их миграцию в биосфере.

Одним из основных вопросы биогеохи- мии является вопрос о взаимосвязи живо- го и неживого ве- щества.

Становление биогеохи- мии как науки про- изошло в 30-е годы 20 века. Ее основополож- ником является акаде- мик В.И. Вернадский.

Академик Вернадский–
основоположник современ- ных наук о Земле - геохимии, биогеохимии, радиогеологии и др. Он создал учение о биосфере и ее эволюции в ноосферу, в которой человеческий разум становятся мощной силой, сравнимой по своему воздействию на природу с геологическими процессами.
В.И. ВЕРНАДСКИЙ
(1863-1945)

Биосфера – это единст- венная область Земли, занятая жизнью. Она включает в себя лито- сферу, гидросферу и атмосферу, состоящую из тропосферы и стратосфе- ры.

Анализируя содержание элемен- тов в земной коре и в живых организмах, Вернадский пришел к выводу, что качественный состав этих объектов близок. Он предполагал, что в живом организме когда-нибудь будут найдены все элементы периоди- ческой системы, обнаруженные в неживой природе.

Земную кору составляет сравнительно небольшое число элементов: О, Si, Al, Fе, Са, Na, К, Mg составляют 98 % ее массы.

В живом организме преобладают 6 элемен- тов: С, H, О, N, P, S - на которые при- ходится 97,4 % массы организма.