ГБОУ ВПО ОрГМА МИНЗДРАВСОЦРАЗВИТИЯ РОССИИ

КАФЕДРА ХИМИИ И ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ХИМИИ

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:

“Химические свойства и биологическая роль биогенных элементов IVA-группы ”

Выполнила: студентка 1 курса

педиатрического факультета

Акъюлова Альбина

Проверила: ассистент

Милованова Елена Александровна

Оренбург

2011

ПЛАН:

1. Общая характеристика, краткие сведения об истории открытия элементов и их распространенности в природе.

2. Изменения в группе величины радиусов атомов и ионов, потенциала ионизации.

3. Сравнение свойств простых веществ.

4. Свойства соединений углерода: карбиды, галогениды, сероуглерод, оксодигалогениды.

5. Свойства соединений кремния: силициды, галогениды, силаны. Оксосиликаты.

6. Качественные реакции на ионы СО₃^2– (с минеральными кислотами), СN^– (с нитратом серебра), Pb⁺² (с хроматом калия).

7. Зависимость свойств силикатных и боросиликатных стекол от состава, их использование в медицине.

8. Алюмосиликаты.

9. Свойства соединений германия, олова и свинца в степенях окисления +2 и +4 (оксиды, галогениды).

10. Медико-биологическое значение элементов.

11. Список литературы.

1. Общая характеристика, краткие сведения об истории открытия элементов и их распространенности в природе.

Углерод (латинское Carboneum), С, химический элемент IV группы периодической системы Менделеева, атомный номер 6, атомная масса 12,011. Известны два стабильных изотопа: ¹²C (98,892%) и ¹³C (1,108%). Из радиоактивных изотопов наиболее важен ¹⁴C с периодом полураспада (Т EQ f (¹;₂₎ = 5,6×10³ лет). Небольшие количества ¹⁴C (около 2×10^-10% по массе) постоянно образуются в верхних слоях атмосферы при действии нейтронов космического излучения на изотоп азота ¹⁴N. По удельной активности изотопа ¹⁴C в остатках биогенного происхождения определяют их возраст. ¹⁴C широко используется в качестве изотопного индикатора.

Углерод в виде древесного угля применялся в глубокой древности для выплавки металлов. Издавна известны аллотропные модификации углерода — алмаз и графит.

На рубеже XVII—XVIII вв. возникла теория флогистона, выдвинутая Иоганном Бехером и Георгом Шталем. Эта теория признавала наличие в каждом горючем теле особого элементарного вещества— невесомого флюида — флогистона, улетучивающегося в процессе горения. Позднейшие флогистики, Реомюр, Бергман и другие, уже начали понимать, что уголь представляет собой элементарное вещество. Однако впервые таковым «чистый уголь» был признан Антуаном Лавуазье, исследовавшим процесс сжигания в воздухе и кислороде угля и других веществ. В книге Гитона де Морво, Лавуазье, Бертолле и Фуркруа «Метод химической номенклатуры» (1787) появилось название «углерод» (carbone) вместо французского «чистый уголь» (charbone pur). Под этим же названием углерод фигурирует в «Таблице простых тел» в «Элементарном учебнике химии» Лавуазье.

В 1791 году английский химик Теннант первым получил свободный углерод; он пропускал пары фосфора над прокалённым мелом, в результате чего образовывались фосфат кальция и углерод. То, что алмаз при сильном нагревании сгорает без остатка, было известно давно.

Лавуазье поставил новый опыт по сжиганию алмаза с помощью большой зажигательной машины и пришёл к выводу, что алмаз представляет собой кристаллический углерод. Второй аллотроп углерода — графит — в алхимическом периоде считался видоизменённым свинцовым блеском и назывался plumbago; только в 1740 г. Потт обнаружил отсутствие в графите какой-либо примеси свинца. Шееле исследовал графит (1779) и, будучи флогистиком, счёл его сернистым телом особого рода, особым минеральным углём, содержащим связанную «воздушную кислоту» (СО₂) и большое количество флогистона.

Двадцать лет спустя Гитон де Морво путем осторожного нагревания превратил алмаз в графит, а затем в угольную кислоту.

Происхождение названия. Международное название Carboneum происходит от лат. carbo — уголь. Слово это очень древнего происхождения. Его сопоставляют с cremare — гореть; корень саг, cal, русское гар, гал, гол, санскритское ста означает кипятить, варить. Со словом «carbo» связаны названия углерода и на других европейских языках (carbon, charbone и др.). Немецкое Kohlenstoff происходит от kohle — уголь (старогерманское kolo, швед. kylla — нагревать). Древнерусское угорати, или угарати (обжигать, опалять) имеет корень гар, или гор, с возможным переходом в гол; уголь по-древнерусски югъль, или угъль, того же происхождения. Слово алмаз (Diamante) происходит от др.-греч. αδαμας — несокрушимый, непреклонный, твёрдый, а графит от др.-греч. γράφω — пишу.

В начале XIX века старое слово уголь в русской химической литературе иногда заменялось словом «углетвор» (Шерер, 1807; Севергин, 1815); с 1824 года Соловьёв ввёл название углерод.

Распространение в природе. Среднее содержание Углерода в земной коре 2,3×10^-2% по массе (1×10^-2 в ультраосновных, 1×10^-2 - в основных, 2×10^-2 - в средних, 3×10^-2 - в кислых горных породах). Углерод накапливается в верхней части земной коры (биосфере): в живом веществе 18% углерода, древесине 50%, каменном угле 80%, нефти 85%, антраците 96%. Значительная часть углерода литосферы сосредоточена в известняках и доломитах.

Число собственных минералов углерода - 112; исключительно велико его число органических соединений - углеводородов и их производных.

С накоплением данного элемента в земной коре связано накопление и многих других элементов, сорбируемых органическим веществом и осаждающихся в виде нерастворимых карбонатов, и т.д. Большую геохимическую роль в земной коре играют CO₂ и угольная кислота. Огромное количество CO₂ выделяется при вулканизме - в истории Земли это был основной источник углерода для биосферы.

По сравнению со средним содержанием в земной коре человечество в исключительно больших количествах извлекает углерод из недр (уголь, нефть, природный газ), так как эти ископаемые - основной источник энергии.

Огромное геохимическое значение имеет круговорот углерода. Этот элемент широко распространён также в космосе; на Солнце он занимает 4-е место после водорода, гелия и кислорода.

Кремний (лат. Silicium), Si, химический элемент IV группы периодической системы Менделеева; атомный номер 14, атомная масса 28,086. В природе элемент представлен тремя стабильными изотопами: ²⁸Si (92,27%), ²⁹Si (4,68%) и ³⁰Si (3,05%). В чистом виде кре́мний был выделен в 1811 году французскими учёными Жозефом Луи Гей-Люссаком и Луи Жаком Тенаром. В свободном виде — коричневый порошок или светло-серый компактный материал с металлическим блеском. 

Историческая справка. Соединения кремнияй, широко распространённые на земле, были известны человеку с каменного века. Использование каменных орудий для труда и охоты продолжалось несколько тысячелетий. Применение соединений кремния, связанное с их переработкой, — изготовление стекла — началось около 3000 лет до н. э. (в Древнем Египте). Раньше других известное соединение кремния — двуокись SiO₂ (кремнезём). В 18 в. кремнезём считали простым телом и относили к «землям» (что и отражено в его названии). Сложность состава кремнезёма установил И. Я. Берцелиус. Он же впервые, в 1825, получил элементарный кремний из фтористого кремния SiF₄, восстанавливая последний металлическим калием. Новому элементу было дано название «силиций» (от лат. silex — кремень). Русское название ввёл Г. И. Гесс в 1834.

  Распространённость в природе. По распространённости в земной коре кремний — второй (после кислорода) элемент, его среднее содержание в литосфере 29,5% (по массе). В земной коре кремний играет такую же первостепенную роль, как углерод в животном и растительном мире. Для геохимии кремния важна исключительно прочная связь его с кислородом. Около 12% литосферы составляет кремнезём SiO₂ в форме минерала кварца и его разновидностей. 75% литосферы слагают различные силикаты и алюмосиликаты (полевые шпаты, слюды, амфиболы и т. д.). Общее число минералов, содержащих кремнезём, превышает 400.  При магматических процессах происходит слабая дифференциация кремнияй: он накапливается как в гранитоидах (32,3%), так и в ультраосновных породах (19%). При высоких температурах и большом давлении растворимость SiO₂ повышается. Возможна его миграция и с водяным паром, поэтому для пегматитов гидротермальных жил характерны значительные концентрации кварца, с которым нередко связаны и рудные элементы (золото-кварцевые, кварцево-касситеритовые и др. жилы).