ГБОУ ВО ОрГМУ МИНЗДРАВА РОССИИ

КАФЕДРА ХИМИИ И ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ХИМИИ

РЕФЕРАТ

ХИМИЯ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ЭЛЕМЕНТОВ IIБ ГРУППЫ

Оренбург, 2018

---

Содержание

1. Введение………………………………………………………………………...3

2. Общая характеристика, краткие сведения об истории открытия элементов и их распространённости в природе……………………………………………..4

3. Свойства простых веществ: реакции с кислотами…………………………...7

4. Закономерности в изменении устойчивости комплексных соединений элементов IIБ-группы с различными лигандами………………………………..8

5. Медико-биологическое значение соединений цинка………………………...9

6. Применение соединений цинка и ртути в качестве лекарственных средств……………………………………………………………………………11

7. Кадмий как токсикант окружающей среды…………………………………13

8. Список использованной литературы………………………………………...15

1. Введение

Эта тема является актуальной, так как элементы II Б группы таблицы Менделеева относятся к наиболее часто используемым в различных отраслях науки, техники, промышленности, быту и т.д. Их содержание в литосфере, атмосфере и гидросфере различно, но все они в силу своих химических и физических свойств играют очень большую роль в биохимических процессах, а значит, оказывают большое влияние на состояние биосферы вообще. Поэтому представляет интерес как рассмотрение этой группы элементов с точки зрения химика, так и с точки зрения формирования врачебного мышления.

Целью работы является раскрытие взаимосвязи свойств данных химических элементов и их биологической роли.

Поставленная цель предопределила необходимость решения следующих задач:

· Выделить основные химические и физические свойства атомов элементов II Б группы.

· Выявить их биологическую роль.

2. Общая характеристика, краткие сведения об истории открытия элементов и их распространённости в природе.

Zn, Cd и Hg составляют группу элементов IIБ.

Цинк (лат. zincum), Zn, химический элемент II группы периодической системы Менделеева; атомный номер 30, атомная масса 65,38, синевато-белый металл. Известно 5 стабильных изотопов с массовыми числами 64, 66, 67, 68 и 70.

Историческая справка. Сплав цинка с медью - латунь - был известен ещё древним грекам и египтянам. Чистый цинк долгое время не удавалось выделить. В 1746 А.С. Маргграф разработал способ получения металла прокаливанием смеси его окиси с углём без доступа воздуха в глиняных огнеупорных ретортах с последующей конденсацией паров цинка в холодильниках. В промышленном масштабе выплавка цинка началась в XVII в.

Распространение в природе. Среднее содержание цинка в земной коре - 8,3 - 10-3 % по массе, в основных изверженных породах его несколько больше (1,3 - 10-2 %), чем в кислых (6 - 10-3 %). Известно 66 минералов цинка, важнейшие из них - цинкит, сфалерит, виллемит, каламин, смитсонит, франклинит. Цинк - энергичный водный мигрант; особенно характерна его миграция в термальных водах вместе с Pb; из этих вод осаждаются сульфиды цинка, имеющие важное промышленное значение. Цинка также энергично мигрирует в поверхностных и подземных водах, меньшую роль играет сорбция глинами и др. процессы. Цинк - важный биогенный элемент; в живом веществе содержится в среднем 5 - 10 % цинка, но имеются и организмы-концентраторы (например, некоторые фиалки).

---

Кадмий (cadmium), Сd, химический элемент II группы периодической системы Менделеева; атомный номер 48, атомная масса 112,40; белый, блестящий, тяжёлый, мягкий, тягучий металл. Элемент состоит из смеси 8 стабильных изотопов с массовыми числами: 106 (1,215 %), 108 (0,875 %), 110 (12,39 %), 111 (12,75 %), 112 (24,07 %), 113 (12,26 %), 114 (28,86 %), 116 (7,58 %).

Историческая справка. В 1817 нем. химик Ф. Штромейер, при ревизии одной из аптек, обнаружил, что имевшийся там карбонат цинка содержит примесь неизвестного металла, который осаждается в виде жёлтого сульфида сероводородом из кислого раствора. Штромейер назвал открытый им металл кадмием (от греч. kadm e ia - нечистая окись цинка, также цинковая руда). Независимо от него нем. учёные К. Герман, К. Карстен и В. Мейснер в 1818 открыли кадмий в силезских цинковых рудах.

Распространение в природе кадмия - редкий и рассеянный элемент с кларком литосферы 1,3 - 10-5 % по массе. Для кадмия характерны миграция в горячих подземных водах вместе с цинком и др. халькофильными элементами и концентрация в гидротермальных месторождениях. Минерал сфелерит zns местами содержит до 0,5-1 % Сd, максимально до 5 %. Реже встречается гринокит cds. Концентрируется кадмий в морских осадочных породах - сланцах (Мансфельд, ГДР), в песчаниках, в которых он также связан с цинком и др. халькофильными элементами. В биосфере известны 3 очень редких самостоятельных минерала кадмия - карбонат cdco 3 (отавит), окись cdo (монтепонит) и селенид cdse.

Ртуть (лат. hydrargyrum), Hg, химический элемент II группы периодической системы Менделеева, атомный номер 80, атомная масса 200,59; серебристо-белый тяжёлый металл, жидкий при комнатной температуре. В природе ртуть представлена семью стабильными изотопами с массовыми числами: 196 (0,2 %), 198 (10,0 %), 199 (16,8 %), 200 (23,1 %), 201 (13,2 %), 202 (29,8 %), 204 (6,9 %).

Историческая справка. Самородная ртуть была известна за 2000 лет до н. э. народам Древней Индии и Древнего Китая. Ими же, а также греками и римлянами применялась киноварь (природная hgs) как краска, лекарственное и косметическое средство. Греческий врач Диоскорид (1 в. н. э.), нагревая киноварь в железном сосуде с крышкой, получил ртуть в виде паров, которые конденсировались на холодной внутренней поверхности крышки. Продукт реакции был назван hydr a rgyros (от греч. h y dor - вода и a rgyros - серебро), т. е. жидким серебром, откуда произошли латинские названия hydrargyrum, а также argentum vivum - живое серебро. Последнее сохранилось в названиях p. quicksilver (англ.) и quecksilber (нем.). Происхождение русского названия ртути не установлено. Алхимики считали ртуть главной составной частью всех металлов. "Фиксация" ртути (переход в твёрдое состояние) признавалась первым условием её превращения в золото. Твёрдую впервые получили в декабре 1759 петербургские академик И.А. Браун и М.В. Ломоносов. Учёным удалось заморозить ртуть. в смеси из снега и концентрированной азотной кислоты. В опытах Ломоносова отвердевшая Р. оказалась ковкой как свинец. Известие о "фиксации" ртути произвело сенсацию в учёном мире того времени; оно явилось одним из наиболее убедительных доказательств того, что ртуть - такой же металл, как и все прочие.

---

Распространение ртути. В природе. ртуть принадлежит к числу весьма редких элементов, её среднее содержание в земной коре (кларк) близко к 4,5 -10-6 % по массе. Приблизительно в таких количествах она содержится в изверженных горных породах. Важную роль в геохимии ртуть играет её миграция в газообразном состоянии и в водных растворах. В земной коре ртуть преимущественно рассеяна; осаждается из горячих подземных вод, образуя ртутные руды (содержание ртути в них составляет несколько процентов). Известно 35 ртутных минералов; главнейший из них - киноварь hgs.

В биосфере ртуть в основном рассеивается и лишь в незначительных количествах сорбируется глинами и илами (в глинах и сланцах в среднем 4 - 10-5 %). В морской воде содержится 3- 10-9 % Ртути.

Самородная ртуть встречающаяся в природе, образуется при окислении киновари в сульфат и разложении последнего, при вулканических извержениях (редко), гидротермальным путём (выделяется из водных растворов).

3. Свойства простых веществ: реакции с кислотами.

Химическая активность веществ данной подгруппы уменьшается с увеличением атомной массы. Кроме того, эти вещества являются хорошими комплексообразователями (в отличие от элементов главной подгруппы).

Zn и Cd растворяются в минеральных кислотах, образуя соли. Лучшим кислотным растворителем для Hg является азотная кислота:

Hg+4HNO_3(конц) =Hg(NO₃)₂+2NO₂+2H₂О

3Hg+_{8HNO3 (разб, изб)}=3Hg(NO₃)₂+2NO₂+4H₂О

6Hg_(изб)+8HNO_3(разб)=3Hg₂(NO₃)₂+2NO+4H₂O

Zn+2KOH+2H₂O=K₂ [Zn(OH)₄]+2H₂

Zn+2NaOH=сплавление=Na₂ZnO₂+H₂

Zn + H₂SO_4(разб) = ZnSO₄ + H₂

С кислотами-окислителями:

Zn + 4HNO_{3(конц, гор)}=Zn(NO₃)₂ + 2NO₂+2H₂O

4Zn + 10HNO_{3(разб, гор)}=4Zn(NO₃)₂ + N₂O + 5H₂O

4. Закономерности в изменении устойчивости комплексных соединений элементов IIБ-группы с различными лигандами.

В ряду Zn2⁺ - Cd2⁺ - Hg2⁺ устойчивость комплексов с лигандами, способными быть акцепторами электронных пар, увеличивается. Устойчивость галогенидокомплексов ртути (II) в ряду F- - C1- - Br- - I- увеличивается.

Высокая устойчивость 2-электронной пары ртути накладывает отпечаток на все ее свойства и обусловливает ее существенное отличие от цинка и кадмия. В частности, в противоположность соединениям Zn и Cd большинство соединений Hg мало устойчивы. Далее, в отличие от цинка и кадмия для ртути характерны производные радикала Hg²⁺.

В радикале Hg²⁺ атомы связаны между собой ковалентной связью –Hg^-.

В производных Hg2+ степень окисления Hg принимают равной +1.

5. Медико-биологическое значение соединений цинка

Цинк является одним из жизненно важных микроэлементов. Он необходим для нормального функционирования любой клетки организма. В норме в организме человека должно содержаться около 2-3 г цинка. Большая его часть находится в коже, печени, почках, в сетчатке глаза, у мужчин в предстательной железе.

Цинк входит в состав ферментов и комплексов, обеспечивающих важнейшие физиологические функции организма:

---

- образование, рост и метаболизм (обмен веществ) клеток, синтез белков, заживление ран;

- активизацию иммунных реакций, направленных против бактерий, вирусов, опухолевых клеток;

- усвоение углеводов и жиров;

- поддержание и улучшение памяти;

- поддержание вкусовой и обонятельной чувствительности;

- обеспечение стабильности сетчатки и прозрачности хрусталика глаза;

- нормальное развитие и функционирование половых органов.

Человек получает цинк главным образом с пищей. Организму необходимо 10-20 мг этого минерала в день.

Сульфат цинка применяют как антисептическое и вяжущее средство при конъюнктивите (0,1-0,5% глазные капли) и хроническом катаральном ларингите (смазывание или пульверизация 0,25-0,5%- раствором).

Окись цинка применяют наружно в виде присыпок, мазей, паст при кожных заболеваниях (дерматите, язвах, опрелостях и т.п.) как вяжущее, подсушивающее и дезинфицирующее средство. На основе окиси цинка выпускают мази (цинковую и цинко-нафталановую), пасты (цинковую и цинко-ихтиоловую), присыпки (детскую и от потливости ног).

В резолюции конференции прогресса науки записано: "Так как недостаток цинка в организме человека оказывает отрицательное влияние на его здоровье, нарушает рост и развитие человеческого организма и вызывает многие другие болезненные состояния, следует признать цинк жизненно необходимым для человека элементом".

6. Применение соединений цинка и ртути в качестве лекарственных средств.

При очаговом облысении назначают по 0,02-0,05 г окиси цинка внутрь 2-3 раза в день после еды в таблетках и смазывание пораженных участков цинковой мазью.

Для лечения грибковых заболеваний кожи применяют мазь, содержащую цинковую соль ундециленовой кислоты.

Ученые продолжают работать над созданием новых лекарственных средств и пищевых добавок на основе цинка. Недавно в Центральном кожно-венерологическом институте в Москве были проведены клинические испытания нового содержащего цинк препарата "скин-кап", выпускаемого в виде аэрозоля, крема и шампуня.

Этот препарат предназначен для лечения псориаза кожи волосистой части головы и гладкой кожи, а также себорейного дерматита и экземы. По мнению специалистов, создание "скин-капа" является прорывом в лечении такого тяжелого заболевания, как псориаз.

В Японии на основе цинка создан принципиально новый препарат для лечения язвенной болезни желудка и 12-перстной кишки - "полапрецинк". Он избавляет от язв, не подающихся лечению другими методами.

Сейчас ученые успешно работают над созданием на основе цинка новых препаратов для профилактики и лечения аденомы предстательной железы, ишемической болезни сердца и других болезней, которым в большей степени подвержены, люди старшего возраста.

Кроме того, известны многочисленные рецепты лекарственных средств, использовавшихся в народной медицине и основанных на ртути и ее соединениях. В литературе описаны случаи, когда при завороте кишок больному вливали в желудок до 200-250 г металлической ртути. Считалось, что она благодаря своей тяжести и подвижности должна была "пропутешествовать по хитросплетениям кишок и расправить своей тяжестью их перекрутившиеся части". На рубеже 19 и 20 вв., согласно известному словарю Брокгауза и Ефрона, ртуть в медицине в основном употребляли в виде: биологическое цинк кадмий кислота

---

Смотрите также файлы

• 2 Графики.doc

• Задачник по ТУС.pdf

• Конспект 3 курс СВ.doc

• Методичка для практических занятий по ТУС 3к судоводители.doc

• Новая методичка для 3 курса_корр-3.pdf