Химия курсымен фармацевтикалық пәндер кафедрасы

Қарағанды мемлекеттік медицина университеті

Химия курсымен фармацевтикалық пәндер кафедрасы

ДӘРІС
Тақырыбы: d- элементтердің химиясы

Пәні: Бейорганикалық химия

Мамандығы: 5В110300 «Фармация»

Курс: 1

Уақыт (ұзақтығы): 50минут

Қарағанды 2014

Кафедраның жиналысында бекітілген

___.___. 2014. № _1___ Хаттама

Тақырыбы: d- элементтердің химиясы.

• 
  Мақсаты: дәрістен кейін студент VI B, VII B және VIII топтардың элементтерінің химиялық қасиеттері және фармакологиялық белсенділігіне түсініктеме береді.
  

• 
  Дәріс жоспары
  

2. VII B тобы элементтерінің химиялық сипаттамасы және фармакологиялық белсенділігі.

3. VIII В тобы элементтерінің химиялық сипаттамасы және фармакологиялық белсенділігі.
Адамзат пен қоршаған ортаның арасындағы байланыс туралы В.Н. Вернадскийдің ілімі.

Химиялық элементтердің табиғатта таралуы бірінші зерттеген ғалым В.Н Вернадский болды (1891 ж.). В.Н Вернадский организімдер мен қоршаған ортаның химиялық құрамы арасындағы байланысты зерттей келе, орта мен организімнің біріккен заның ашты. Бұл заң былай оқылды: Химиялық элементтер жер қыртысында ғана емес, сол сияқты организімер де кездеседі және олар бір-біріне сан жағынан да, сана жағынан да әсер етеді.

Орта мен организімнің біріккен заңы организімнің сандық және сапалық құрамына байланыстың әсерін көрсетеді, яғни организімнің қарапайым химиялық құрамы жер қыртысының химиялық құрамымен тығыз байланысты. В.Н Вернадскийдің ілімі бойынша жер қыртысында үздіксіз жүретін геохимиялық процестер және организімнің химиялық құрамының эвалюциясы өзара қабысқан процестер болып есептеледі. Ғалымның тұжырымдауынша, тіршілік жер бетіндегі кездейсоқ құбылыс емес, жер қыртысының құрылысы және химиялық құрамымен тығыз байланысты болады.
D – элементтердің медициналы-биологиялық маңызы.
Мыс- Сu – микробиоэлемент, қанда, ферменттерде ,бауырда, сілекейде, жұмсақ тканьдерде кездеседі. Қанның құрылуына, көмірсу алмасуына, өсу, өну, пигментация, шаштың өсуіне, клетканың демалу, тотығу-тотықсыздану, фотосинтез процестеріне қатысады. Лейкоциттердің фагоцитарлық активтілігін күшейтеді, Егер мыс жетіспесе анемия болады шаш ерте ағарады, өсу тоқталады. Егер мыс организмде көп болса, онда эндемикалық зоб, Вильсон ауруы, атеросклероз болады.

Мырыш- Zn - микробиоэлемент, ферменттерде, тканьдерінде, қанда, жыныс органдарында, РНҚ, ДНҚ, молекулаларында кездеседі. Қнның құрылуына, демалу, өсу, өну процестеріне, көмірсу, май, белок алмасуларына және нуклейн қышқылдарының синтезіне қатысады. Әсіресе, демалу процесі үшін маңызы зор, ол демалуды жеделдететін фермент карбоангидразаның құрамына кіреді.

Егер мырыш организмде жетіспесе, көмір қышқыл газының бөлініп шығуы саябырлайды.

Мыс және күміс сұйылтылған және концентрлі азот қышқылы мен концентрлі күкірт қышқылында ериді. Алтын ыстық концентрлі H₂SO₄ ерітіндісінде және патша арағында және қаныққан НСІ ерітіндісінде ериді:

Au +3CI^- + HCI →H[AuCI₄]

Сілтілерде мыс, күміс және алтын тотықтырғыштар жоқ кезде ерімейді, d- элементтері қосылыстарының қасиеттері металдардың тотығу дәрежелеріне байланысты.

Мыс(І) күміс(І) алтын (І) қосылыстары нашар еритін қосылыстар түзеді. Әсіресе күміс туындылары тұрақтырақ.

Мыс (І) алтын (І) қосылыстары үшін диспропорциялану реакциясы тән.

2CuCI ↔ Cu + Cu⁺² + 2CI^-

Мыс (ІІ) қосылыстары суда ериді және мыс (І) қосылыстарына қарағанда тұрақтылау. Сулы ерітінділерде мыс (ІІ) тұздары гидролизге ұшырап нашар еритін негіздік тұздар түзеді.

2Cu⁺² + SO₄^-2 + 2H₂O → (CuOH)₂SO₄ + 2H⁺

Алтынға тән тотығу дәрежесі +3. Алтын хлориді алтынның басқа қосылыстарын алуға арналған негізгі өнім болып табылады. Оның гидролизі кезінде анионды комплекстер түзіледі.

Au⁺³ + 3CI^- + H₂O ↔ 2H⁺ + [AuOCI₃]^2-

Тотығу дәрежесін арттыру қышқылдық қасиеттің артуына әкеп соғады. Алтын (ІІІ) оксиді мен сілтілерде еріп гидроксоаураттар түзеді.

Au(OH)₃ + OH^- → [Au(NO₃)₄]^-

Қышқылдарда еріпанионды комплекстер түзеді:

Au(OH)₃ + 3H⁺ + 4NO₃^- → [Au(NO₃)₄]^- + 3 H₂O

Cуда еритін мыстың, күмістің азоттың барлық қосылыстары улы. Күміс (І) ионы бактерияға қарсы күрескіштік қасиеті бар, медицинада күміс нитраты, күмістің коллоидты препараттары, мыс сульфаты т. б. қолданылады.

Күміс тұздарының маңыздылары: Күміс нитраты AgNO₃, оны ляпис деп атайды. Түссіз мөлдір кристалдар, суда жақсы ериді. Бұл тұз медицинада кішкене жаралардың аузын күйдіріп бүрістіруге қолданады.

Күміс бромиді AgBr- фото пластинкалардың, пленкалардың бетіндегі жарық сезгіш қабатының құрамына кіреді. Жарық бұл тұз айырлып құрамындағы күміс өте ұсақ түрде қара түсті болып бөлініп шығады.

Күміс те комплекс түзгіш зат. Азот күміс тұзының ерітіндісіне калий цианидіін артығырақ етіп қосса, комплексті тұз K[Ag(CN)₂] түзіледі:

AgNO₃ + KCN =AgCN↓ +KNO₃

AgCN + KCN = K[Ag(CN)₂]

Күмістің AgCI, Ag₂O сияқты суда ерімейтін қосылыстары аммиакта жақсы ериді. Оның себебі, күміс катионы аммиак молекулаларын айналасына координациялап, комплекс ионын түзеді:

AgCI + 2NH₃ = [Ag(NH₃)₂]CI

Түзілген комплексті тұз суда ерімтал тұз.

Күміс белсенді емес металл ауада да, оттекте де тотықпайды. Күміс озонмен әрекеттесіп, қара түсті күміс (ІІ) оксиді түзіледі.

Ag + O₂ = AgO + O₂

Күміс қышқылдардан азот қышқылында ғана ериді. Оның күміс нитраты AgNO₃ түзіледі.

AgO +2HNO₃ = AgNO₃ + NO₂ + H₂O

VI В топ d- элементтер және оның қосылыстары- микробиогенді элементтер. Хром және молибденнің электрондық конфигурациясы (n-1) d⁵ ns¹, ал вольфрамдікі -5d⁴ 6s² Хром топшасындағы d- элементтер әртүрлі тотығу дәрежесін көбінесе +3 тотығу дәрежесі, молибден мен вольфрамға +6 тотығу дәрежелері тән.

Cr- Mo-W қатарында балқу температураларының жоғарлауы байқалады; вольфрам металдардың ішіндегі ең қиын еритінге жатады. Қыздырғанда хром сүйылтылған тұз және күкірт қышқылдармен әрекеттеседі.

Концентрленген азот және күкірт қышқылдары металдарды пассивтейді.

Вольфрам HNO₃ және НҒ қоспасында қыздырғанда ериді:

W + 2HNO₃ + 8HF → H₂[WF₈] + 2NO +4H₂O

Хром қосылыстарының +1-ден +6-ға дейін оң тотығу дәрежелерін және нольдік дәреже көрсетеді. Барлық валенттік пішінде кешенді қосылыстар түзуге бейім. Хром нольдік тотығу дәреже көрсететін қосылыстар: Cr(CO)₆ және Cr(С₆Н₆)₂.

Хром (І) қосылыстарында кешенді перхлораттар Cr(ДП)₃СІО₄ түрінде белгілі, ондағы ДП – органикалық негіз – дипиридил. Хром (ІІ) қосылыстарына гидроксил Cr(OH)₂ дигальд CrHaI₂ және т.б. жатады. Cr(OH)₂ негіздік қасиет көрсетеді. Хром (ІІ) қосылыстары күшті тотықсыздандырғыштар, олар оңай тотығып қышқылдан және судан сутекті ығыстырып шығарады.

2CrCI₂ + 2H₂O → 2Cr(OH)CI₂ + H₂

Хромның тотығу дәрежесі +3 ең тұрақтысы. Хром (ІІ) қосылыстары: амфотерлі оксид (ІІІ) CrO₂, галогенид CrHaI_2, нитраттар, сульфаттар және кристалогидраттардың құрамына кіретін аквокомплекстер түзеді. Хром (ІІ) қосылыстарында координациялық саны 6-ға тең.

Лигандаларға бейтарап молекулалар, көп зарядты аниондар және диаминдер жатады. Хром (ІІ) қосылыстары үшін әртүрлі изомерлер түрлері белгілі (координациялық, гидратты, ионизациялық және басқалар) Хромның кейбір комплекстері, атап айтқанда аквокомплекстер гидролизге ұшырайды.

[Cr(H₂O)₆]³⁺ + H₂O →[Cr(H₂O)₅OH]²⁺ + H₃O⁺

Хромның (ІІІ) қосылыстары белгілі жағдайда хром (ІІ) қосылыстарына дейін тотықсызданады немесе CrO₄^2-, Cr₂O₇^2- аниондарына дейін тотығады.

Сонымен қатар тұрақсыз анион үш валентті Cr₂O₄^2- түзіледі. Хромның үш оксиді суда, қышқылда және сілтіде ерімейді. Оны сілтімен немесе негізгі оксидтермен әрекеттескенде хромиттер түзіледі:

2КОН + Сr₂O₃ → 2KCrO₂ + H₂O

Хром (ІІ) оксиді әлсіз қышқылдық қасиетте көрсетеді. Калий тиосульфатымен қыздырғанда хром (ІІІ) сульфаты алынады:

Сr₂O₃ + 3K₂S₂O₃ → Cr₂(SO₂)₃ + 3K₂SO₄

Жаңадан түзілген Cr (OH)₃ тұнбасы қыщқылда және сілтіде хром (ІІІ) тұзы және әлсіз хромды қышқыл HCrO₂ түзіледі. Хромиттер көбінесе хром (ІІІ) гидроксидтер пішінінде кездеседі. Мысалы: Na₃[Cr(OH)₆] Na[Cr(OH)₈] ∙ 4H₂O. Хром (VI)оксиді –күшті тотықтырғыш.

Хром VI)оксиді сумен әрекеттескенде мета және полихром қышқылын түзеді, оның формуласы H₂Cr_nO_3n+1 Хром қышқылының тек сулы ерітінді ретінде болады.

Хром қышқылының тұздары ерітіндіде гидролизденеді:

Cr₂O₇^2- + H₂O → 2HCrO₃^- → 2H⁺ + 2CrO₄^2-

Сүйылтқанда немесе сілтімен әсер еткенде тепе-теңдік оңға, ал қышқылмен әсер еткенде солға ығысады.

Cr₂O₇^2- және CrO₄^2-иондарын олардың бояулары бойынша ажыратуға болады. (қызыл-сары)

Хром қышқылының тұздары қышқылдық ортада күшті тотықтырғыш қасиетке ие.

Дихроматтың қышқыл ерітіндісі сутектің асқын тотығымен әрекеттесіп тұрақсыз пероксо комплекс түзеді:

Cr₂O₇^2- + 4Н₂О₂ + 2Н⁺ → 2CrO(O₂)₂ H₂O + 3 H₂O

немесе CrO₅

Сулы ерітіндіде комплексті қосылыстар хромның (ІІІ) аквакомплексне және оттекке ыдырайды. Органикалық еріткіште пероксо комплекс тұрақты.

Калий дихроматы аналитикалық химияда стандартты зат ретінде қолданылады. CrO₃ тотықтырғыш қасиеті органикалық қосылыстардың синтезіне пайдаланады.

Марганец, техниций және рений валентті электрондық конфигурациялары (n-1) 3d⁵ 4s² бар электрондық ұқсас элементтер. Бұл элементтер қосылыстарында оң тотығу дәрежелерін +2, +4, +6 және +7 көрсетеді. Металдық қасиеттері және химиялық белсенділігі мына қатар бойынша Mn – Te – Re төмендейді.

Марганец сұйылтылған НСІ және Н₂SО₄ әрекеттеседі, техниций мен рений тек суық НNО₃ әсер еткенде ғана металдың бетінде тұрақты қабық түзіледі. Марганецті азотпен, фосформен, көміртекпен және кремниймен қыздырғанда сәйкес нитридтер. Фосфидтер. Карбидтер мен силицидтер түзіледі.

Марганец (ІІ) карбонаты мен оксалатын ыдыратқанда немесе MnO₂ сутекпен тотықсыздандырғанда маргпнец (ІІ) оксиді түзіледі.

MnО₂ + Н₂ → MnО + Н₂О

Марганец (ІІ) оксиді сумен әрекеттеспейді, бірақ қышқылда, ал ұзақ қыздырғанда сілтіде ериді. Марганец (ІІ) гидроксиді оның тұздарына сілтімен әсер еткенде түзіледі:

Mn²⁺ + 2ОН^- → Mn(OH)₂

Ауада ақ Mn(ОН)₂ тұнбаға тотығып қоңыр түсті марганец (ІV) гидроксидіне айналады.

Қорғасын (ІV) оксиді және алюминий персульфаты күшті тотықтырғыш болып, қышқыл ортада марганец (ІІ) перманганат – ионына дейін тотығады:

2Mn⁺² + 5PbO₂ + 4H⁺ → 2MnO₄^- + 5Pb²⁺ + 2H₂O

Лабораторияда марганец (ІІІ) Mn₂O₃ марганец (IV) оксидін ауадағы оттекпен қыздырғанда алынады. Оған тұрақсыз Mn(OH)₃ гидроксиді сәйкес келеді. Марганецтің ең тұрақты оксиді MnO₂ болып саналады. Суда ол тіпті ерімейді. Оған сәйкес гидроксид амфотерлі қасиет көсетеді. Марганец (ІV) қосылыстары қышқылдармен және тотықтырғыштармен әрекеттесіп марганец (ІІ) қосылыстарына дейін тотықсызданады:

MnO₂ + 4HCI → MnCI₂ + CI₂ + 2H₂O

Марганец (IV) қосылыстары тотықтырғыштар қатысында сілтімен балқытқанда марганец (IV) қосылыстарына дейін тотығады. Мысалы:

MnO₂ + KOH + KNO₃ → K₂MnO₄ + KNO₃ + H₂O

Марганец қышқылы Н₂MnO₄ секілді марганец (ІІ) оксиді бос күйінде алынбаған. Марганец қышқылының тұзы манганаттар сулы ерітіндіде диспропорцияланып, марганец (ІV) оксидіне және перманганатқа айналады. Марганец (VІ) қосылыстары – күшті тотықтырғыштар. Олардың оттекпен жеңіл тотығатын рений (VІ) және техниций (VІ) туындыларынан ерекшелігі осында.

Суда марганец (VІІ) оксиді марганецті қышқыл НMnO₄ түзеді. Ол күшті электролит, әрі тотықтырғыш. Марганецті қышқылдың тұздары – перманганаттар суда жақсы ериді. (AgMnO₄ басқасы). Олар күшті тотықтырғыштар болып табылады. рН – ортаға байланысты әртүрлі тотықсызданған өнімдер береді: қышқыл ортада – Mn²⁺, бейтарап ортада – MnО₂ , сілті ортада – MnО₄^2-. Қыздырғанда КMnО₄ диспропорцияланады:

2 КMnО₄ → К₂MnО₄ + MnО₂ + О₂

КMnО₄ тотықтырғыш қасиетіне орай көптеген дәрілік заттарды сандық анықтауда титриметрлік анализде қолданылады. КMnО₄ сулы ерітінділері медицинада дезинфекциялаушы дәрі ретінде және тері күйгенде пайдаланылады.
ІІ топша d- элементтері. Микробиогенді элементтер мырыш, кадмий және сынап ЭПЖ-дегі ІІ топшаның қосымша топшасын құрайды. Оларда сыртқы және сыртынан санағанда екіншілік электрон қабатты конфигурация болады: (n – 1)s² (n – 1)p⁶ (n – 1)d¹⁰ ns². Бұл элементтер қосылыстарында +2 тотығу дәрежесін көсетеді, бірақ сынаптың кейбір қосылыстары (Hg₂CI₂) +1 тотығу дәрежесін көрсетеді.
Zn + 2OH^- + 2H₂O → H₂ + [Zn(OH)₄]²⁺

Zn + 2OH^- + 2H₂O → H₂ + [Zn(OH)₄]^2-

Кадмий қышқылдарда аз ериді, сілтілерде ерімейді. Сынап белсенсіз металл ол тек тотықтырғыш қышқылдармен ғана әрекеттеседі. Сынап азот қышқылымен әрекеттескен кезде сынап (ІІ) қосылыстары (қышқылдың артық мөлшерінде) немесе сынап (ІІ) қосылыстары (металдың артық мөлшерінде) түзілуі мүмкін.

Сынаптың түрлі металдармен құймалары амальгамалар деп аталады.

Мырыш гидроксиді – қышқылдар мен сілтілерде еритін амфолит болып табылады.
Zn(OH)₄ + 2H⁺ → Zn⁺² + 2H₂O

Zn(OH)₄ + 2H⁺ → [Zn(OH)₄]^2-

Сынап гидроксидтері тұрақсыз, қышқылдық қасиеттері жоқ өздігінен оксидке айналады:

Hg(NO₃)₂ + 2NaOH → HgO қара түсті тұнба + 2NaNO₃ + H₂O

Сынаптың (ІІ) туындылары тотықтырғыштық қасиет көрсетеді.

HgCI₂ + Hg → Hg₂CI₂

Сынап (І) тұздары аммиакпен әрекеттесіп металл сынап тұнбасын түзеді. Бұл реакция ионын Hg₂²⁺ анықтау үшін сапалық реакция болып табылады.

Медициналық практикада сулема, сынап (ІІ) оксиді, сынап цианиді, мырыш сульфаты және оксиді қолданылады.

1. 
   Қожамжарова А.С., Алмабекова А.А., Кусаинова А.К., Алмабеков О.А. Бейорганикалық химия  практикумы [Мәтін] : оқу-әдістемелік құралы - Алматы : Эверо,
   
2. 
   Веренцова Л.Г., Нечепуренко Е.В., Батырбаева А.Ә., Карлова Э.К. 
   

3. 
   Патсаев Ә.К, Шитыбаев С.А. Бейорганикалық және физколлоидтық  химияның тәжірибелік- зертханалық сабақтарына қолданба [Text] : оку-әдістемелік кұрал: Шымкент : Орнек, 2006. 
   
4. 
   Сейтембетов Т. С. Химия [Мәтін] : оқулық - Алматы : Эверо, 2010, 2014.
   

• 
  Бақылау сұрақтары ( кері байланысы)
  

1. 
   d – элементтердің жалпы сипаттамасы.
   
2. 
   Хром топшасы элементтерінің жалпы сипаттамасы.
   
3. 
   Хром. Жәй зат, оның химиялық белсенділігі.
   
4. 
   Хром (ІІ), (ІІІ), қышқылды-негіздік және тотығу-тотықсыздану сипаттамасы.
   
5. 
   Хром қосылыстары, қасиеттері.
   
6. 
   D-элементтерінің жалпы сипаттамасын.
   
7. 
   ІВ топ элементтерінің жалпы сипаттамасын.
   
8. 
   ІВ топ элементтерінің химиялық қасиеттерін.
   
9. 
   ІВ топ элементтерінің гидроксидтерімен гидридтерін.