Металлы жизни

Электронная структура s- и p- элементов. Типичные химические свойства s- и p- элементов и их соединений. Биологическая роль, применение элементов и их соединений в медицине. Токсическое действие.

Качественный и количественный состав биогенных элементов в организме человека. Макроэлементы, микро- и ультрамикроэлементы.

Элементы необходимые организму для построения и жизнедеятельности клеток и органов, называют биогенными элементами.

Для 30 элементов биогенность установлена. Существует несколько классификаций био­генных элементов:

А) По их функциональной роли:

1) органогены, в организме их 97,4% (С, Н, О, N, Р, S),

2) элементы электролитного фона (Na, К, Ca, Mg, Сl). Данные ионы металлов состав­ляют 99% общего содержания металлов в организме;

3) Микроэлементы – это биологически активные атомы центров ферментов, гормонов (переходные металлы).

Б) По концентрации элементов в организме биогенные элементы делят: 1) макро­элементы; 2) микроэлементы; 3) ультрамикроэлементы.

Биогенные элементы, содержание которых превышает 0,01% от массы тела, относят к макроэлементам. К ним отнесены 12 элементов: органогены, ионы электролитного фона и железо. Они составляют 99,99% живого субстрата. Еще более поразительно, что 99% жи­вых тканей содержат только шесть элементов: С, Н, О, N, Р, Ca. Элементы К, Na, Mg, Fe, Сl, S относят к олигобиогенным элементам. Содержание их колеблется от 0,1 до 1%. Биогенные элементы, суммарное содержание которых составляет величину порядка 0,01%, относят к микроэлементам. Содержание каждого из них? 0,001% (10^-3 – 10^-5%).Большинство микроэлементов содержится в основном в тканях печени. Это депо микроэлементов. Некоторые микроэлементы проявляют сродство к определенным тканям (йод - к щитовидной железе, фтор - к эмали зубов, цинк - к поджелудочной железе, молибден - к почкам и т.д.). Элемен­ты, содержание которых меньше чем 10^-5%, относят к ультрамикроэлементам. Данные о количестве и биологической роли многих элементов невыяснены до конца. Некоторые из них постоянно содержатся в организме животных и человека: Ga, Ti, F, Al, As, Cr, Ni, Se, Ge, Sn и другие. Биологическая роль их мало выяснена. Их относят к условно биогенным элементам. Другие примесные элемен­ты (Те, Sc, In, W, Re и другие) обнаружены в организме человека и животных, и данные об их количестве и биологической роли не выяснены. Примесные элементы также делят на аккумулирующиеся (Hg, Pb, Cd) и не аккумулирующиеся (Al, Ag, Go, Ti, F). Известны крылатые слова, сказанные в 40-х годах немецкими учеными Вальтером и Идой Ноддак: «В каждом булыжнике на мостовой присутствуют все элементы периодической системы». Если согласиться, что в каждом булыжнике содержатся все элементы, то тем более это должно быть справедливо для живого организма.

s-блок в периодической таблицеэлементов — электронная оболочка, включающая в себя первые два слоя s-электронов.

Данный блок включает в себя щелочные металлы, щелочноземельные металлы,водород и гелий.

Эти элементы отличаются тем, что в атомном состоянии высокоэнергичный электроннаходится на s-орбитали. Исключая водород и гелий, эти электроны очень легко переходят и формируются в позитивные ионы прихимической реакции. Конфигурация гелия химически весьма стабильна, следовательно, именно по этому гелий не имеет стабильных изотопов; иногда, благодаря этому свойству, его объединяют с инертными газами.

Остальные элементы, имеющие этот блок, все без исключения являются сильнымивосстановителями и поэтому в свободном виде в природе не встречаются.

Твердость элементов, имеющих s-блок, в компактном виде (при обычных условиях) может варьироваться от очень малой (все щелочные металлы — их можно разрезать ножом) до довольно высокой (бериллий). Исключая бериллий и магний, металлы оченьреакционноспособны и могут быть использованы в сплавах со свинцом в малых количествах (<2 %). Бериллий и магний, ввиду их высокой стоимости, могут быть ценными компонентами для деталей, где требуется твёрдость и лёгкость. Эти металлы являются чрезвычайно важными, поскольку позволяют сэкономить средства при добыче титана, циркония, тория итантала из их минеральных форм; могут находить своё применение как восстановители ворганической химии.

p-блок в периодической таблице элементов — электронная оболочка атомов, валентные электроныкоторых с наивысшей энергией занимают p-орбиталь.

В p-блок входят последние шесть групп, исключая гелий (который находится в s-блоке). Данный блок содержит все неметаллы (исключая водород и гелий) иполуметаллы, а также некоторые металлы.

P-блок содержит в себе элементы, которые имеют различные свойства, как физические, так и механические. P-неметаллы — это, как правило, высокореакционные вещества, имеющие сильнуюэлектроотрицательность, p-металлы — умеренно активные металлы, причём их активность повышается к низу таблицы химических элементов.

"«Металлы жизни» Иногда их еще называют минералами, что не совсем правильно, потому что под этим термином в геологии обозначают горные породы, обладающие кристаллической структурой. А из микро- и макронутриентов складываются вовсе не горы, а ткани нашего организма. Среди 106 элементов, входящих в периодическую систему Менделеева, внутри человека постоянно находится 81. 12 из них называют структурными, так как именно из них состоит человеческая плоть. К таким веществам относятся углерод, кислород, водород, азот, кальций, магний, натрий, калий, сера, фосфор, фтор и хлор. Этo – макроэлементы. Они нужны нам ежедневно в достаточно большом количестве, потребность в них колеблется от сотен миллиграммов до нескольких граммов. Познакомимся с ними поближе, и узнаем, для чего нужен каждый из них.

d-блок в периодической таблицеэлементов — электронная оболочкаатомов, валентные электроны которых с наивысшей энергией занимают d-орбиталь.

Данный блок представляет собой часть периодической таблицы; в него входят элементы от 3 до 12 группы^[1][2]. Элементы данного блока заполняют d-оболочку d-электронами, которая у элементов начинается s²d¹ (третья группа) и заканчивается s²d¹⁰(двенадцатая группа). Однако существуют некоторые нарушения в этой последовательности, например, у хрома s¹d⁵ (но не s²d⁴) вся одиннадцатая группа имеет конфигурацию s¹d¹⁰ (но не s²d⁹). Одиннадцатая группа имеет заполненные s- и d-электроны.

D-блок-элементы также известны как переходные металлы или переходные элементы. Однако точные границы, отделяющие переходные металлы от остальных групп химических элементов, еще не проведены. Хотя некоторые авторы считают, что элементы, входящие в d-блок, являются переходными элементами^[1], в которых d-электроны являются частично заполненными либо в нейтральных атомах или ионах, где степень окисления равна нулю^[2][3].ИЮПАК в данное время принимает такие исследования как достоверные и сообщает, что это относится только к 3—12 группам химических элементов^[4]. Металлы 12^ой вследствие полного заполнения d-оболочки не соответствуют классическому определению d-элементов, поэтому их можно считать и постпереходными металлами. Также было пересмотрено историческое применение термина «переходные элементы» и d-блока^[5].

Дата добавления: 2014-11-16