Белки как биополимеры. Свойства и биологические функции белков

Железо, положение в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, строение атома, возможные степени окисления, физические свойства, взаимодействие с кислородом, галогенами, растворами кислот и солей. Сплавы железа.

Билет№21

Железо находится в побочной подгруппе VIII группы периодической системы. Электронная формула атома железа: Fe
Типичные степени окисления железа +2 и +3. Степень окисления +2 проявляется за счет потери двух 4s-электронов. Степень окисления +3 соответствует также при потере еще одного Зd-электрона, при этом Зd-уровень оказывается заполненным наполовину; такие электронные конфигурации относительно устойчивы.
Физические свойства. Железо – типичный металл, образует металлическую кристаллическую решетку. Железо проводит электрический ток, довольно тугоплавко, температура плавления 1539°С. От большинства других металлов железо отличается способностью намагничиваться.
Химические свойства. Железо реагирует со многими неметаллами:
Образуется железная окалина – смешанный оксид железа. Его формулу записывают также так: FeО•Fe2О3.
Реагирует с кислотами с выделением водорода:
Вступает в реакции замещения с солями металлов, расположенных правее железа в ряду напряжений:
Соединения железа. FeО — основной оксид, реагирует с растворами кислот с образованием солей железа (II). Fe2О3 — амфотерный оксид, реагирует также с рас творами щелочей.
Гидроксиды железа. Fe(ОН)2 — типичный основ-ной оксид, Fe(ОН)3 обладает амфотерными свойствами, реагирует не только с кислотами, но и с концентриро-ванными растворами щелочей.
Гидроксид железа (II) легко окисляется до гидроксида железа (III) кислородом воздуха:
При реакции солей железа (II) и (III) со щелочами в осадок выпадают нерастворимые гидроксиды:
Сплавы железа. Современная металлургическая промышленность производит железные сплавы разнообразного состава.
Все железные сплавы разделяются по составу и свойствам на две группы. К первой группе относятся различные сорта чугуна, ко второй — различные сорта стали.
Чугун хрупок; стали же пластичны, их можно ковать, прокаты^ вать, волочить, штамповать. Различие в механических свойствах чугунов и сталей зависит прежде всего от содержания в них угле-рода — в чугунах содержится около 4% углерода, а в сталях — обычно менее 1,4%.
В современной металлургии из железных руд получают сначала чугун, а затем из чугуна — сталь. Чугун выплавляют в доменных печах, сталь варят в сталеплавильных печах. До 90% всего вы-плавленного чугуна перерабатывают в стали.
Чугун. Чугун, предназначенный для переработки в сталь, на-зывают передельным чугуном. Он содержит от 3,9 до 4,3% С, 0,3—1,5% Si, 1,5—3,5% Мn, не более 0,3% Р и не более 0,07% S. Чугун, предназначенный'для получения отливок, назы-вается литейным чугуном, В доменных печах выплав-ляются также ферросплавы, применяемые преимущест-венно в производстве сталей в качестве добавок. Ферросплавы имеют, по сравнению с передельным чугуном, повышенное со-держание кремния (ферросилиций), марганца (ферромарганец), хрома (феррохром) и других элементов.
Стали. Все стали делятся на углеродистые и легированные.
Углеродистые стали содержат в несколько раз меньше углерода, кремния и марганца, чем чугун, а фосфора и серы совсем мало. Свойства углеродистой стали зависят прежде всего от содержания в ней углерода: чем больше в стали углерода, тем она твёрже. Промышленность производит мягкие стали, стали средней твёрдости и твёрдые. Мягкие стали и стали средней твёр-дости применяются для изготовления деталей машин, труб, болтов, гвоздей и т. д., а твёрдые стали—для изготовления инструментов.
В сталях должно быть возможно меньше серы и фосфора, так как эти примеси ухудшают механические свойства сталей. В по-вышенных количествах сера вызывает красноломкость — образо-вание трещин при горячей механической обработке металла. Фосфор вызывает хладноломкость—хрупкость стали при обыкно-венной температуре. -
Легированные стали. Физические, химические и механические свойства сталей существенно изменяются от введе-ния в их состав повышенного количества марганца и кремния, а также хрома, никеля, вольфрама и других элементов. Эти элементы называются легирующими, а стали — легированными [от латинского слова ligare – связывать, соединять].
Наиболее широко в качестве легирующего элемента приме-няется хром. Особенно большое значение для сооружения машин, аппаратов и многих деталей машин имеют хромоникелевые стали. Эти стали обладают высокой пластичностью, проч-ностью, жаростойкостью и стойкостью к действию окислителей. Азотная кислота любой концентрации не разрушает их даже при температурах кипения. Хромоникелевые стали не ржавеют в атмосферных условиях и в воде. Блестящие, серебристого цвета, листы хромоникелевой стали украшают арки станции «Маяков-ская» Московского метро. Из этой же стали делают нержавеющие ножи, ложки, вилки и другие предметы домашнего обихода.
Молибден и ванадий повышают твёрдость и прочность сталей при повышенных температурах и давлениях. Так, хромомолибденовые и хромованадиевые стали приме-няются для изготовления трубопроводов и деталей компрессо-ров в производстве синтетического аммиака, авиационных моторов.
При резании с большой скоростью инструмент сильно разогре-вается и быстро изнашивается. При добавлении вольфрама твёр-дость стали сохраняется и при повышенных температурах. По-этому хромовольфрамовые стали применяются для из-готовления режущих инструментов, работающих при больших скоростях '
Увеличение содержания в стали марганца повышает её сопро-тивление трению и удару. Марганцовистые стали применяются для изготовления железнодорожных скатов, стре-лок, крестовин, камнедробильных машин.
Применение легированных сталей позволяет значигельно сни-зить вес металлических конструкций, повысить их прочность, дол-говечность и надёжность в эксплуатации.

Белки– это сложные высокомолекулярные природные соединения, построенные из L-аминокислот. Белки в природе: 1) белки представляют наиболее важную составную часть организмов; 2) они содержатся в протоплазме и ядре всех растительных и животных клеток и являются главными носителями жизни; Функции белков в организме многообразны. 1. Белки служат тем пластическим материалом, из которого построены опорные, мышечные и покровные ткани. 2. С помощью белков осуществляется перенос веществ в организме, например доставка кислорода из легких в ткани и выведение образовавшегося оксида углерода (IV). 3. Белки-ферменты катализируют в организме многочисленные химические реакции. 4. Гормоны (среди них есть вещества белковой природы) обеспечивают согласованную работу органов. 5. В виде антител, вырабатываемых организмом, белки служат защитой от инфекции. 6. Для любой химической реакции, протекающей в организме, существует свой отдельный белок-катализатор (фермент). Свойства белков. Превращение белков в организме 1) одни белки, например белок куриного яйца, растворяются в воде, образуя при этом коллоидные растворы, другие – в разбавленных растворах солей; 2) некоторые белки совсем не обладают свойством растворимости; 3) наличие в молекулах белков (в радикалах аминокислотных звеньев) групп – СООН и – NН2 делает белки амфотерными; 4) важным свойством белков является способность к гидролизу. Под влиянием ряда факторов (нагревания, действия радиации, даже сильного встряхивания) может нарушиться конфигурация молекулы. Этот процесс называется денатурацией белка. Сущность денатурации белка: 1) состоит в разрушении водородных связей, солевых и иных мостиков, поддерживающих вторичную и третичную структуру молекулы; 2) она теряет специфическую пространственную форму, дезориентируется и утрачивает свое биологическое действие. 3) денатурация белка происходит при варке яиц, приготовлении пищи и т. д.; 4) сильное нагревание вызывает не только денатурацию белков, но и их разложение с выделением летучих продуктов. Например, если к раствору белка прилить концентрированный раствор азотной кислоты, то появляется желтое окрашивание (происходит нитрование бензольных колец). Превращение белков в организме. 1. Животные организмы строят свои белки из аминокислот тех белков, которые они получают с пищей. Поэтому наряду с жирами и углеводами белки – обязательный компонент нашей пищи. 2. В процессе переваривания пищи происходит гидролиз белков под влиянием ферментов. В желудке они расщепляются на более или менее крупные «осколки» – пептиды, которые далее в кишечнике гидролизуются до аминокислот. Последние всасываются ворсинками кишечника в кровь и поступают во все ткани и клетки организма. В отличие от углеводов и жиров, аминокислоты в запас не откладываются.

3. Опыт. Определить с помощью характерных реакций три вещества: соляную кислоту, сульфат меди, гидроксид натрия.

1) + AgNO3, будет осадок белого цвета (AgCl)
2) + Zn(NO3)2, будет осадок (Zn(OH)2)
3) + Ba(NO3)2, будет осадок белый (BaSO4)

Дата добавления: 2015-08-31