Металлические свойства d элементов
Обновлено: 02.07.2024
d-Элементы обладают рядом характерных свойств: переменные состояния окисления; способность к образованию комплексных ионов; образование окрашенных соединений.
Хром и его соединения.
При высоких температурах хром горит в кислороде с образованием , в раскаленном состоянии он реагирует с парами воды:
при нагревании с галогенами хром образует галогениды состава
Ранее уже упоминалось, что хром (так же, как алюминий) пассивируется холодными концентрированными . Однако при сильном нагревании эти кислоты растворяют хром:
Хром растворяется при обычной температуре в разбавленных кислотах с выделением водорода. В этих случаях в отсутствие воздуха образуются соли , а на воздухе — соли .
По своим химическим свойствам соли похожи на соли Обрабатывая их растворы щелочами в отсутствие кислорода, можно получить желтый осадок гидроксида хрома (II):
который обладает типичными основными свойствами. При прокаливании в отсутствие кислорода образуется оксид хрома (II)
Соли трехвалентного хрома сходны с солями алюминия по составу, строению кристаллической решетки и растворимости. При действии щелочей соли хрома (III) выпадает студнеобразный осадок гидроксида хрома зеленого цвета:
Гидроксид хрома (III) обладает амфотерными свойствами, растворяясь как в кислотах с образованием солей хрома (III)
так и в щелочах с образованием тетрагидроксихромитов, т.е. солей, в которых входит в состав аниона:
(сравните с образованием алюминатов).
В результате прокаливания можно получить оксид хрома :
представляет собой зеленые кристаллы, практически нерастворимые в воде. может быть также получен при прокаливании дихроматов калия и аммония:
При сплавлении со щелочами, содой и кислыми солями получаются соединения растворимые в воде:
(Сравните с аналогичными реакциями )
Наиболее важными соединениями хрома в высшей степени окисления являются оксид хрома (VI) хромат (VI) калия и дихромат (VI) калия
Оксид хрома (VI) — кислотный оксид, ангидрид хромовой и дихромовой кислот. представляет собой ярко-красные кристаллы, легко растворимые в воде. Он также реагирует со щелочами, образуя желтые хроматы например:
В кислой среде ион превращается в ион . В щелочной среде эта реакция протекает в обратном направлении:
В кислой среде дихромат-ион восстанавливается до
Марганец и его соединения.
Металлический марганец реагирует с кислотами, образуя соли марганца (II), например:
В различных соединениях марганец проявляет степени окисления 2+, 4+, 6+ и 7+. Чем выше степень окисления, тем более ковалентный характер имеют соответствующие соединения. С возрастанием степени окисления марганца увеличивается также кислотность его оксидов.
Наиболее важным соединением марганца (IV) является его оксид . Это соединение коричнево-черного цвета не растворяется в воде. Оксид марганца (IV) — сильный окислитель, который, например, окисляет концентрированную соляную кислоту до хлора:
Эта реакция часто используется для получения хлора в лаборатории.
Соединения марганца (VI) малоустойчивы, однако наиболее известное соединение — манганат калия — устойчив в щелочной среде. Он образуется при восстановлении перманганата калия в щелочной среде, например:
Высшую степень окисления марганец имеет в кислотном оксиде и перманганате калия Последнее вещество — кристаллы фиолетового цвета, хорошо растворимые в воде.
Перманганат калия — сильнейший окислитель. В кислой среде он восстанавливается до ионов
в щелочной среде — до (см. выше), а в нейтральной среде — до :
Железо и его соединения.
Железо — металл серого цвета. В чистом виде оно довольно мягкое, ковкое и тягучее. Металлическое железо реагирует с водяным паром, образуя черно-бурое вещество — смешанный оксид железа (II,III)
На воздухе железо легко окисляется, особенно в присутствии влаги (ржавление):
Взаимодействуя с галогенами при нагревании, железо всегда образует галогениды железа (III), например:
Железо легко вступает во взаимодействие с соляной и разбавленной серной кислотами, вытесняя водород и образуя соли железа (II):
Концентрированные кислоты — окислители пассивируют железо на холоде, однако растворяют его при нагревании:
Гидроксид железа (II) можно получить при действии растворов щелочей на соли железа (II) без доступа воздуха:
представляет собой студенистый осадок белого цвета, плохо растворимый в воде. В присутствии кислорода воздуха он сразу же окисляется до гидроксида железа (III):
давая бурый студенистый осадок.
Растворимые соли железа в воде сильно гидролизованы, и их водные растворы имеют кислую реакцию, поскольку гидроксиды железа (II) и (III) являются нерастворимыми основаниями. Гидроксид проявляет более основные свойства, чем . В частности, это проявляется в амфотерности При нагревании в горячих концентрированных растворах щелочей происходит его частичное растворение:
с образованием гексагидроферрата (III) калия. Это — один из анионных комплексов трехвалентного железа.
Кроме этого, отметим также две важные комплексные соли железа: гексацианоферрат (П) калия (желтая кровяная соль) и гексацианоферрат (III) калия (красная кровяная соль), которые являются реактивами для качественного определения ионов соответственно.
Медь и ее соединения.
Медь — довольно мягкий металл красно-желтого цвета. Ее атомы имеют электронную конфигурацию внешнего уровня Медь обладает наименьшей активностью среди всех рассмотренных выше переходных металлов. Так, например, она не реагирует с разбавленными соляной и серной кислотами. Она растворяется только в кислотах-окислителях:
В соединениях медь проявляет две степени окисления: 14- и 24-, из которых более устойчиво состояние 24-. Одновалентная медь встречается либо в нерастворимых соединениях , либо в виде растворимых комплексов типа .
Хлорид меди (I) растворяется в концентрированном растворе аммиака с образованием комплексного иона диамминмеди (I)
Так же в аммиаке растворяется оксид меди (I) :
Ионы в водном растворе существуют в виде комплексов гексааквамеди (II) , имеющих характерную сине-голубую окраску. При добавлении гидроксида натрия к раствору, содержащему эти ионы, образуется голубой осадок гидратированного гидроксида меди (II):
Полученный осадок, в свою очередь, растворяется в растворе аммиака, образуя ярко-синий комплекс:
Изменение окраски соединений меди при переходе из степени окисления в степень окисления используется в органической химии для качественного анализа. Так, свежеосажденный гидроксид синего цвета восстанавливается до оранжевого осадка альдегидами или восстанавливающими углеводами, например глюкозой.
Цинк и его соединения.
Цинк в соединениях проявляет только одну степень окисления . В лабораториях его часто используют для получения водорода из разбавленной соляной кислоты:
Оксид цинка проявляет амфотерные свойства, реагируя как с кислотами
так и с щелочами
В последней реакции образуется анионный комплекс тетрагидроксицинката.
Гидроксид цинка также проявляет амфотерные свойства.
Он нерастворим в воде, но растворяется в кислотах и щелочах:
Серебро и его соединения.
Серебро, так же, как и медь, не реагирует с разбавленными соляной и серной кислотами, но растворяется в кислотах-окислителях:
В большинстве соединений серебро проявляет степень окисления . Растворимый нитрат серебра используется как реактив для качественного определения ионов (см. § 9):
При добавлении к раствору образуется темно-коричневый осадок оксида серебра
Подобно соединениям меди (I), осадки могут растворяться в растворах аммиака с образованием комплексных соединений:
Последний комплекс используется в органической химии в качественной реакции на альдегиды (реакция «серебряного зеркала»).
Рекомендуемая литература: [Кузьменко, 1977, гл. 19, 20], [Третьяков, § 70—74], [Фримантл, т. 2, гл. 14], [Хомченко, 1993, гл. 14].
D-Металлы I группы
d-Элементы входят в состав побочных подгрупп. В отличие от главных подгрупп при движении в побочных подгруппах сверху вниз восстановительная активность уменьшается. У элементов данных подгрупп на последнем энергетическом уровне находятся один или два электрона, поэтому эти элементы относятся к металлам. Большинство из них являются основными конструкционными металлами. У f-элементов происходит заполнение f-подуровня.
Участие d-подуровня в образовании химических связей приводит к появлению дополнительных валентностей и соответственно к многообразию химических соединений, образуемых данными металлами. Устойчивость большинства валентных возможностей данных элементов определяется возможностью образования энергетически выгодных электронных конфигураций – наполовину или полностью заполненных s-, р-, d- и f-подуровней. Большинство переходных металлов и их соединений характеризуются определенной окраской. Данные металлы образуют большое количество комплексных соединений.
К d-металлам I группы относятся: медь (Сu), серебро (Аg) и золото (Аu). Электронная конфигурация валентной зоны данных элементов имеет вид
(n-1)d 10 ns 1 . Теоретически рассматриваемые элементы должны проявлять степень окисления +1, но участие в образовании связей двух d-электронов повышает их степень окисления до +3. Наиболее устойчивые степени окисления для меди +2, серебра +1, а золота +3.
Медь – вязкий металл светло-розового цвета, легко прокатываемый в тонкие листы. Медь хорошо проводит теплоту и электрический ток, уступая в этом отношении только серебру. Чистые металлы являются очень мягкими и пластичными, поэтому на практике используются в виде сплавов. Важными сплавами меди являются латунь (сплав меди с цинком) и бронза (оловянная, алюминиевая, кремниевая и другие). Некоторые специальные латуни и медноникелевые сплавы (мельхиор и нейзильбер) устойчивы к коррозии в морской воде. Серебро используется в виде сплава с медью, а золото – в сплавах с серебром или медью.
Золото, в сравнении с медью и серебром, характеризуется аномально высокой плотностью 19,3 г/см 3 , которая примерно в два раза выше плотности меди и серебра. Такая особенность присуща всем металлам, расположенным в периодической таблице после лантаноидов, и является следствием так называемого «лантаноидного сжатия».
Медь – химически стойкий металл, но в присутствии влаги и углекислого газа покрывается зеленым налетом (СuОН)2СО3. Серебро и золото на воздухе не окисляются.
В ряду напряжений медь, серебро и золото стоят после водорода и не
восстанавливают водород из соляной и разбавленной серной кислот. Однако в присутствии кислорода медь растворяется в этих кислотах с образованием соответствующих солей двухвалентной меди:
В азотной кислоте и концентрированной серной медь и серебро растворяются:
Золото в данных условиях не растворяется, а растворяется только в смеси азотной и соляной кислот (1:3).
Медь, серебро и золото в присутствии кислорода растворяются в щелочных растворах цианидов. Например,
Особенностью d-металлов, в том числе меди, серебра и золота, является их способность к образованию комплексных соединений:
Серебро легко взаимодействует с сероводородом и другими соединениями серы с образованием на поверхности черного сульфида Аg2S.
Важнейшие соединения данных металлов следующие:
CuSO4 – сульфат меди (II). В безводном состоянии белый порошок. При поглощении воды синеет. Водный раствор имеет сине-голубой цвет, вследствие гидратации ионов меди. При кристаллизации образуются синие кристаллы медного купороса CuSO4·5Н2О;
(CuОН)2СО3 – карбонат гидроксомеди(II). Встречается в природе в виде минерала малахита. Все соединения меди ядовиты, поэтому посуду из меди лудят, т.е. покрывают оловом. Медь принадлежит к числу микроэлементов.
АgNО3 – нитрат серебра, называемый ляписом. Применяется в гальванотехнике и медицине. Ионы серебра обладают бактерицидными свойствами.
Золотая кислота Аu(ОН)3 (Н3АuО3) и другие соединения золота легко
Химия d элементов
К d-элементам относят те элементы, атомы которых содержат валентные электроны на (n – 1)d ns-уровнях и составляют побочные (IIIВ–VIIВ, IВ, IIВ) подгруппы, занимая промежуточное положение между типичными s-металлами (IА, IIА) и p-элементами. Из 109 элементов периодической системы 37 относятся к d-элементам; из них последние 7 радиоактивны и входят в незавершенный седьмой период. Электронное строение атомов d-элементов определяет их химические свойства. 3d-Элементы по химическим свойствам существенно отличаются от 4d- и 5d-элементов. При этом элементы IVВ–VIIВ подгрупп очень схожи по многим химическим свойствам. Это сходство обусловлено лантаноидным сжатием , которое из-за монотонного уменьшения радиусов при заполнении 4f-орбиталей приводит к практическому совпадению радиусов циркония и гафния, ниобия и тантала, молибдена и вольфрама, технеция и рения. Элементы этих пар очень близки по физическим и особенно по химическим свойствам; первые шесть элементов встречаются в одних рудных месторождениях, трудно разделяются; их иногда называют элементами-близнецами. d -Элементы обладают некоторыми особенностями по сравнению с элементами главных подгрупп.
1. У d-элементов лишь небольшая часть валентных электронов делокализована по всему кристаллу (тогда как у щелочных и щелочноземельных металлов валентные электроны полностью отданы в коллективное пользование). Остальные d-электроны участвуют в образовании направленных ковалентных связей между соседними атомами. Таким образом, эти элементы в кристаллическом состоянии обладают не чисто металлической связью, а ковалентно-металлической. Поэтому все они твердые(кроме Hg) и тугоплавкие (за исключением Zn, Cd) металлы
2. Вследствие незаполненности d-оболочек и наличия близких по энергии незаполненныхns- и np-уровней, d-элементы склонны к комплексообразованию; их комплексные соединения, как правило, окрашены и парамагнитны.
3. d-Элементы чаще, чем элементы главных подгрупп, образуют соединения переменного состава (оксиды, гидриды, карбиды, силициды, нитриды, бориды). Кроме того, они образуют сплавы между собой и с другими металлами, а также интерметаллические соединения.
4. Для d-элементов характерен большой набор валентных состояний (табл. 8.10) и, как следствие этого, изменение кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств в широких пределах.
Поскольку часть валентных электронов находится на s-орбиталях, то проявляемые ими низшие степени окисления как правило равны двум. Исключение составляют элементы, ионы которых Э +3 и Э + имеют устойчивые конфигурации d 0, d 5 и d 10: Sc 3+, Fe 3+, Cr +, Cu +, Ag +, Au +.
Соединения, в которых d-элементы находятся в низшей степени окисления, образуют кристаллы ионного типа, в химических реакциях проявляют основные свойства и являются, как правило, восстановителями.
Устойчивость соединений, в которых d-элементы находятся в высшей степени окисления (равной номеру группы),увеличивается в пределах каждого переходного ряда слева направо, достигая максимума для 3d-элементов у Mn, а во втором и третьем переходных рядах – у Ru и Os соответственно. В пределах одной подгруппы стабильность соединений высшей степени окисления уменьшается в ряду 5d > 4d > 3d, о чем свидетельствует характер изменения энергии Гиббса
5. Сходство d-элементов с элементами главных подгрупп Э(0) в полной мере проявляется у элементов третьей группы ns 2np 1 и (n – 1)d 1ns 2. С возрастанием номера группы оно уменьшается; элементы VIIIА подгруппы – газы, VIIIВ – металлы. В первой группе снова появляется отдаленное сходство (все элементы – металлы), а элементы IВ подгруппы – хорошие проводники; это сходство усиливается во второй группе, так как d-элементы Zn, Cd и Hg не участвуют в образовании химической связи.
6. d-элементы IIIВ–VIIВ подгрупп в высших степенях окисления по свойствам подобны соответствующим p-элементам. Так, в высших степенях окисления Mn (VII) и Cl (VII) являются электронными аналогами. Подобие электронных конфигураций (s 2p 6) приводит к подобию свойств соединений семивалентных марганца и хлора.
7. Как известно, восстановительная способность металла определяется не только его энергией ионизации (М – ne – → Мn +; +∆H иониз), но и энтальпией гидратации образовавшегося катиона (Мn + + mH 2O → Мn +·mH 2O; –∆H гидр). Энергии ионизации d-элементов в сравнении с другими металлами велики, но они компенсируются большими энтальпиями гидратации их ионов. Вследствие этого электродные потенциалы большинстваd-элементов отрицательны.
В периоде с ростом Z восстановительные свойства металлов уменьшаются, достигая минимума у элементов IВ группы. Тяжелые металлы VIIIВ и IВ групп за свою инертность нПоскольку для d-элементов в пределах подгруппы устойчивость высших степеней окисления сверху вниз растет, то окислительные свойства соединений высшей степени окисления резко падают. Так, соединения хрома (VI) (CrO 3, K 2CrO 4, K 2Cr 2O 7) и марганца(VII) (Mn 2O 7, KMnO 4) – сильные окислители, а WO 3, Re 2O 7 и соли соответствующих им кислот (H 2WO 4, HReO 4) восстанавливаются с трудом.названы благородными.
8. На кислотно-основные свойства гидроксидов d-элементов влияют те же факторы (величина ионного радиуса и заряд иона), что и на гидроксиды p-элементов.
Гидроксиды низших степеней окисления d-элементов обычно проявляют основные свойства, а отвечающие высшим степеням окисления – кислотные. В промежуточных степенях окисления гидроксиды амфотерны. Особенно отчетливо изменение кислотно-основных свойств гидроксидов при изменении степени окисления проявляется в соединенинях марганца
9. Отличительной особенностью переходных элементов является образование фаз переменного состава. Это, во-первых, твердые растворы внедрения и замещения и, во-вторых, соединения переменного состава. Твердые растворы образуются элементами с близкими электроотрицательностями, атомными радиусами и одинаковыми кристаллическими решетками. Чем больше отличаются элементы по своей природе, тем менее они растворяются друг в друге и тем более склонны к образованию химических соединений. Такие соединения могут иметь как постоянный, так и переменный состав. В отличие от твердых растворов, в которых сохраняется решетка одного из компонентов, для соединений характерно образование новой решетки и новых химических связей. Другими словами, к химическим соединениям относят лишь те фазы переменного состава, которые резко отличаются по строению и свойствам от исходных.
Лекция 15. Общая характеристика d-элементов периодической системы Д.И. Менделеева (2 часа)
1. Особенности d-элементов по сравнению с элементами главных подгрупп.
2. Элементы подгруппы марганца.
3. Элементы подгруппы хрома.
4. Макро- и микроэлементы в земледелии.
15.1 Особенности d-элементов по сравнению с элементами главных подгрупп.
Всего известно 35 d-элементов, из них 30 есть в земной коре, а 5 искусственные и радиоактивные. Все эти элементы называют переходными металлами
d-элементы расположены в периодической системе в больших периодах между s- и p-элементами. Характерной особенностью переходных элементов является то, что в их атомах заполняются орбитали не внешнего слоя, а предвнешнего слоя. У d-элементов валентными являются энергетически близкие девять орбиталей – одна ns-орбиталь, три np-орбитали и пять (n-1) d-орбиталей.
Во внешнем слое у атомов d-элементов находятся 1 – 2 электрона. Остальные валентные электроны расположены в (n-1) d-состоянии, т. е. в предвнешнем слое.
Подобное строение электронных оболочек атомов определяет ряд общих свойств d-элементов:
1. все d-элементы – металлы, отличающиеся от s-металлов меньшей восстановительной способностью и иногда химической инертностью;
2. для большинства d-элементов характерно проявление нескольких степеней окисления, сравнимых по термодинамической устойчивости в обычных условиях. Это значит, что для них характерно большое число окислительно-восстановительных реакций;
3. многие d-элементы в высших степенях окисления проявляют кислотные свойства, в промежуточных амфотерные, а в низших основные;
4. d-элементы способны образовывать разнообразные комплексные соединения;
5. в отличие от соединений s-металлов большинство соединения d-элементов имеют характерные окраски.
15.2 Элементы подгруппы марганца.
В состав этой подгруппы входят марганец Mn, технеций Tc и рений Re.
Валентные орбитали ns 2 (n-1)d 5
Оксид и гидроксид марганца(II) - MnO (серо-зеленые кристаллы) и Mn(OH)2 (осадок телесного цвета) обладают основными свойствами. Оксид марганца (III) Mn2O3 (бурые кристаллы) тоже основной. Ему соответствует гидроксид Mn(OH)3 (черно-коричневого цвета).
Оксид и гидроксид марганца(IV) – MnO2 (черные кристаллы) и Mn(OH)4 – амфотерны, со слабо выраженными основными и кислотными свойствами.
Оксид марганца (VI) MnO3 и, соответствующая ему марганцовистая кислота H2MnO4, в свободном состоянии не получены. Соли этой кислоты (манганаты) в водных раствора окрашены в зеленый цвет.
Mn2O7 (зеленовато-бурая маслянистая жидкость) и HMnO4 (известна только в водных растворах и относится к сильным кислотам) это кислотные соединения. Ангидрид, кислота и ее соли пермаганаты - сильные окислители. Соединения марганца(IV) проявляют окислительно-восстановительную двойственность, а соединения марганца(II) – восстановители.
Элементы подгуппы марганца образуют комплексные соединения: K2[Mn(OH)6], Na2[ReF8], [Mn2(CO)10].
Марганец входит в состав многих металлоферментов растений и животных, без которых не может работать цикл Кребса. Это один из важнейших биохимических циклов любой живой клетки, вырабатывающий энергию и запасащий её в аденозинтрифосфате (АТФ). В качестве марганцевого микроудобрения используют MnSO4 ×H2O.
15.3 Элементы подгруппы хрома.
Шестую побочную подгруппу образуют металлы: хром Cr, молибден Mo, вольфрам W. Валентные орбитали ns 1 (n-1)d 5 .
Степени окисления у хрома +2, +3, +6, 0.
В степени окисления +2 хром образует CrO и Cr(OH)2 основного характера, крайне неустойчивые соединения – сильные восстановители. Самая устойчивая степень окисления для хрома +3. Оксид хрома Cr2O3 и гидроксид Cr(OH)3 – амфотерны. Эти соединения под действием сильных окислителей проявляют восстановительные свойства.
Соединения хрома(VI) – CrO3 и его гидратные формы H2Cr2O7 – дихромовая кислота и H2CrO4 - хромовая кислота проявляют кислотные свойства. Обе кислоты существуют в водном растворе и, при попытке выделить их из раствора, распадаются на хромовый ангидрид и воду. Устойчивы их соли – дихроматы и хроматы. Хроматы устойчивы в щелочной, а дихроматы в кислой среде.
Соединения хрома(VI) являются сильными окислителями.
Для молибдена и вольфрама наиболее характерна степень окисления +6, поэтому их соединения устойчивы, проявляют кислотные свойства (менее выраженные по сравнению с соединениями хрома) и не проявляют окислительных свойств.
Для хрома, молибдена и вольфрама характерно образование комплексных соединений: K3[Сr(OH)6], [Cr(H2O)6]Cl3, H2[WF8], K2[MoCl8] и т.д.
Как микроэлемент хром изучен недостаточно, но его биогенная роль не вызывает сомнений. Он входит в состав некоторых ферментов, осуществляющих окислительно-восстановительные реакции в клетках. Хром входит в состав пепсина, расщепляющего белки в пищеварительном тракте животных, участвуют в регуляции усвоения глюкозы тканями животных.
15.4 Макро- и микроэлементы в земледелии.
Макроэлементы это биогенные элементы, необходимые для нормального функционирования клетки. К ним относятся O, H, N, C. Фосфор и калий не входят в их число, но играют очень важную роль в нормальной жизнедеятельности растительных и животных организмов. Азотные, калийные и фосфорные удобрения необходимо вносить в почву центнерами на гектар, так как азот, фосфор и калий это не восполняемые элементы и то количество, которое есть в природе, не может удовлетворить потребности сельского хозяйства. Кислород, водород, углерод, азот, фосфор и калий получили названия макроэлементов, поскольку они в больших количествах входят в состав живых организмов, а удобрения, в которые они входят, получили названия макроудобрений.
Металлы, которые необходимы для всех живых организмов и содержание которых не превышает 10 -5 %, называют микроэлементами. К микроэлементам относят Mn, Co, Ni, Zn, Mo и в меньшей мере V и Cr. К микроэлементам относится бор.
Металлы-микроэлементы должны обладать определенными свойствами: они должны быть достаточно распространенными и достаточно рассеянными, т.е. быть доступными для усвоения из почв; они должны обладать изменчивостью химических свойств т.е. образовывать комплексы с различными лигандами, иметь различные степени окисления и легко переходить из одной степени окисления в другую. Этими свойствами в полной мере обладают d-элементы. Эти свойства позволяют микроэлементам активизировать ферменты. Микроэлементы подходят к ферментам как ключ к замку. Они комплементарныферментам.
Микроэлементы входят в состав микроудобрений (соли d-элементов), которые вносят в почву килограммами на гектар. Например: кобальт вносят в почву в виде соли CoSO4 ×7H2O и CoCl2 ×6H2O; медь в виде CuSO4 ×5H2O; цинк в виде ZnSO4 ×7H2O; молибден в виде раствора молибдата аммония (NH4)2MoO4.
Роль кобальта: образует каталитически активные центры многих ферментов, необходимые для синтеза ДНК и метаболизма аминокислот.
Роль никеля: стимулирует синтез аминокислот в клетке, ускоряет регенерацию белков плазмы крови, нормализует содержание гемоглобина у больных.
Роль меди: медь входит в состав голубых белков, которые являются переносчиками и хранителями запасов молекулярного кислорода. В растительных организмах усиливает фотосинтез и углеводный обмен.
Роль цинка: известно более ста цинксодержащих ферментов, без которых не возможен гидролиз белков, полисахаридов, липидов, эфиров фосфорной кислоты, АТФ и других биологически важных органических веществ любой клетки.
Молибден – один из важнейших микроэлементов. Он входит во многие ферменты, осуществляющие окислительно-восстановительные превращения в клетке. При недостатке молибдена в почве растения не плодоносят и погибают в результате разнообразных заболеваний.
Лекция 16. Предмет аналитической химии. Качественный и количественный анализ. Аналитический сигнал. Химические, физические и физико-химические методы анализа(самостоятельно)
1. Предмет аналитической химии. Качественный и количественный анализ.
2. Аналитический сигнал. Методы анализа в аналитической химии (химические, физические и физико-химические).
Общие свойства d-металлов
Строение электронных оболочек атомов d-элементов, их компоненты. Принципы их взаимодействия с простыми веществами (кислородом, галогенами, серой, углеродом), а также с водой, кислотами, щелочами и растворами солей. Кислотно-основные свойства гидроксидов.
| Рубрика | Химия |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.04.2016 |
| Размер файла | 55,6 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Общие свойства d-металлов
1. Строение электронных оболочек атомов d-элементов
галоген гидроксид щелочь металл
Из всех элементов Периодической системы Д.И. Менделеева более 100 в виде простых веществ относятся к металлам. В соответствии с особенностями строения валентных энергетических уровней изолированных атомов все металлы делятся на простые и переходные.
В атомах простых металлов валентные электроны располагаются на внешних s- и p - подуровнях. Они занимают главные подгруппы в Периодической системе.
В атомах переходных металлов по мере возрастания зарядов ядер происходит постепенное заполнение предвнешних (второго снаружи у d- и третьего снаружи у f-элементов) энергетических подуровней. При этом число электронов на внешнем энергетическом уровне остается практически неизменным (чаще по 2 электрона). Переходные металлы занимают все побочные подгруппы в Периодической системе элементов
Химические элементы, в атомах которых происходит заполнение электронами предвнешнего d-подуровня, называются d-элементами.
Располагаются d-элементы в больших периодах, образуя декады (по числу электронов на пяти d - орбиталях):
IV период: Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn.
V период: Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd.
VI период: La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg.
Известно, что электроны в атомах заполняют энергетические уровни и подуровни в соответствии с возрастанием их энергии. По мере увеличения зарядов ядер, энергия различных подуровней изменяется по-разному. В первых трех периодах происходит последовательное заполнение электронами s- и p - подуровней. В четвертом периоде для атомов с зарядом ядра Z = 19 и 20 энергия 4s - подуровня становится меньше, чем энергия вакантного 3d-подуровня (сказывается эффект экранирования ядра плотным слоем 3s 2 3p 6 ). В связи с отталкиванием от этого слоя девятнадцатого электрона атома калия и двадцатого электрона атома кальция, энергетически более выгодным становится 4s-состояние, вместо 3d-состояния:
19K 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1
20Ca 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2
У следующего элемента скандия (Sc) картина меняется: 3d-состояние энергетически выгоднее, чем 4p-состояние:
21Sc 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 1 4s 2
Такое положение сохраняется до окончания заполнения 3d-подуровня (10 элементов). Затем начинает заполняться 4p-подуровень. Таким образом, в IV периоде последовательно заполняются 4s 2 3d 10 4p 6 подуровни, и общее количество элементов становится равным 18.
Элементы IV периода
Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn.
Ga, Ge, As, Se, Br, Kr
В V периоде последовательность заполнения энергетических подуровней аналогична IV периоду: 5s 2 4d 10 5p 6 . Общее число элементов также равно 18, в том числе, вставная декада d-элементов от иттрия (Y) до кадмия (Cd).
Элементы V периода
Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd
In, Sn, Sb, Te, I, Xe
VI период содержит две вставные группы: d- и f - элементов. Последовательность заполнения энергетических подуровней электронами следующая - 6s 2 5d 1 4f 14 5d 2-10 6p 6 . Общее число элементов возрастает до 32.
Элементы VI периода
La*, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg
Tl, Pb, Bi, Po, At, Rn
* - f - элементы (лантаноиды): Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu
В седьмом периоде имеются два s-элемента: франций (Fr) и радий (Ra); за ними следуют один d-элемент - актиний (Ac) и четырнадцать f-элементов (Th - Lr); далее - снова располагаются d-элементы. В настоящее время VII период пока не завершен.
Элементы VII периода
Ac*, Ku, Ns (период не завершен)…
* - f-элементы (актиноиды): Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr.
Читайте также: