Химия и биологическая роль элементов VIA – группы

В отличие от SO2, SeO2 -- не газ, а кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Получить селенистую кислоту (SeO2 + H2O → H2SeO3) ничуть не сложнее, чем сернистую. А действуя на неё сильным окислителем (например, HClO3), получают селеновую кислоту H2SeO4, почти такую же сильную, как серная.

кислород сера теллуроводород полоний селеноводород

 

3.4 Свойства теллура

 

Теллур -- хрупкое серебристо-белое вещество с металлическим блеском. В тонких слоях на просвет красно-коричневый, в парах -- золотисто-жёлтый.

Химически теллур менее активен, чем сера. Он растворяется в щелочах, поддается действию азотной и серной кислот, но в разбавленной соляной кислоте растворяется слабо. С водой металлический теллур начинает реагировать при 100 °C, а в виде порошка он окисляется на воздухе даже при комнатной температуре, образуя оксид TeO2.

При нагреве на воздухе теллур сгорает, образуя TeO2. Это прочное соединение обладает меньшей летучестью, чем сам теллур. Поэтому для очистки теллура от оксидов их восстанавливают проточным водородом при 500 -- 600 °C.

В расплавленном состоянии теллур довольно инертен, поэтому в качестве контейнерных материалов при его плавке применяют графит и кварц.

 

3.5 Свойства полония

 

В разбавленной соляной кислоте полоний медленно растворяется, образуя розовые растворы (цвет ионов Po2+):Po + 2HCl → PoCl2 + Н2, однако под действием собственной радиации дихлорид превращается в жёлтый тетрахлорид PoCl4. Разбавленная азотная кислота пассивирует полоний, а концентрированная быстро его растворяет. С неметаллами VI группы полоний роднят реакция с водородом, при которой образуется летучий гидрид PoН2 (т. пл. -35°С, т. кип. +35°С, легко разлагается), реакция с металлами (при нагревании) с образованием твёрдых полонидов черного цвета (Na2Po, Ag2Po, BePo, MgPo, CaPo, ZnPo, HgPo, PbPo, NiPo, PtPo) и реакция с расплавленными щелочами с образованием полонидов и солей полониевой кислоты:3Po + 6NaOH → 2Na2Po + Na2PoO3 + Н2O. С хлором полоний реагирует при нагревании, образуя ярко-жёлтыекристаллы PoCl4, с бромом получаются красные кристаллы PoBr4, с иодом уже при 40°С -- чёрный летучий иодид PoI4. Известен и белый тетрафторид полония PoF4. При нагревании тетрагалогениды разлагаются с образованием более стабильных дигалогенидов -- рубиново-красного PoCl2 и фиолетово-коричневого PoBr2. Известны комплексные галогениды, например (NH4)2PoBr6. В растворах полоний существует в виде катионов Po2+, Po4+, анионов PoO32-, PoO42-, а также разнообразных комплексных ионов, например PoCl62-.

 

 

4. Политионовые кислоты, пероксосерные кислоты и их соли

 

При замещении мостикового кислорода в дисерной кислоте на один или цепочку атомов серы возникают ди- , три- и другие политионовые кислоты

 

H2SnO6

 

где 2 n.

Благодаря возникновению связи S-S степень окисления атомов серы в дитионовой кислоте HO3S-SO3H считается пониженной до +5. Кислота в свободном виде не выделена, однако обменным взаимодействием

 

Ba2S2O6 + H2SO4 BaSO4 + H2S2O6

 

получены ее достаточно концентрированные растворы. Соли, дитионаты, синтезируют окислением водных растворов SO2 суспензиями порошков оксидов марганца или железа

 

(MnO2, Fe2O3): MnO2 + 2 SO2 MnS2O6

 

При n і 3 степень окисления серы в политионовых кислотах H2SnO6 уменьшается ниже +4 и т.д.).

Сложные политионаты, содержащие до 23 атомов серы, получены из тиосульфатов с помощью SCl2 или S2Cl2, например,

 

K2S2O3+ +S2Cl2 K2SnO6 + 2KCl (3 n 22)

 

Сера благодаря способности к катенации и разнообразию степеней окисления образует множество оксокислот различной устойчивости.

Из этой диаграммы следует, что Н2S термодинамически может восстанавливать все оксокислоты до свободной серы.

Кроме того, поскольку вольтэквиваленты оксокислот промежуточных степеней окисления лежат выше линии, соединяющей вольтэквиваленты и S, то указанные оксокислоты могут диспропорционировать на серную кислоту и серу. Окислителями средней силы их можно окислять до H2SO4, а сильными восстановителями (Zn+H+, Al+OH-) - восстановить до сероводорода или его солей. В соответствии с диаграммой окислительных состояний дитионаты сильными окислителями (KMnO4, K2Cr2O7) окисляются до сульфатов

 

 

а сильными восстановителями (например, амальгама натрия, Na/Hg) восстанавливаются до сульфитов и дитионитов

 

:

 

Пероксосерные кислоты.

Это кислородные кислоты серы, характеризующиеся наличием пероксогруппы -О-О-. Известны три П. к.: пероксомоносерная H2SO5, пероксодисерная H2S2O8 и пероксотрисерная H2S3O11. Наиболее изучены H2SO5 (наз. также кислота Кар о) и H2S2O8(наз. также надсерная кислот а) и их соли - пероксосулъфаты. В свободном виде H2SО5 и H2S2О8- бесцветные кристаллы, плавящиеся соответственно при 45 оС и 65 ОС. Их водные растворы получают электролизом растворов серной кислоты. H2SO5- сильный окислитель, применяемый в органическом синтезе. H2S2O8 и её соли - также окислители; служат исходными продуктами при получении Н2О2.

 

7. Качественные реакции на сульфат-ионы и сульфид-ионы

 

7.1 Н2SО4 + ВаСl2=BaSO4 +2HCl

2H+ + SO42- + Ba2+ + 2Cl- = BaSO4 + 2Н+ + 2Сl-

Ba2+ + SO42- = BaSO4

 

Выпадает белый осадок, который не растворяется ни в воде, ни в концентрированной азотной кислоте.

 

7.2 В качестве группового реагента на анионы I аналитической группы применяют хлорид бария BaCl2 или нитрат бария Ba(NO3)2

 

При взаимодействии анионов первой группы с катионом бария в растворе образуются осадки соответствующих бариевых солей:

 

Ba2+ + SO42- = BaSO4↓

белый

Ba2+ + SO32- = BaSO3↓

белый

 

Осадки бариевых солей анионов I аналитической группы растворимы в соляной и азотной кислотах, кроме осадка сульфата бария BaSO4. В серной кислоте осадки бариевых солей, кроме BaSO4, растворяются с одновременным образованием сульфата бария:

 

BaSO3 + H2SO4 = BaSO4↓ + H2SO3.

 

Гидрофосфат бария, карбонат бария и метаборат бария растворимы в уксусной кислоте. Осадок тиосульфата бария растворяется в минеральных кислотах и в кипящей воде с выделением осадка серы:

BaS2O3 + 2HCl = BaCl2 + H2S2O3

H2S2O3 → H2O + S↓ + SO2↑.

 

 

8. Соединения элементов VIA-группы как лекарственные средства

 

8.1 Применение кислорода

 

Медицина

Кислород используется в:

-В оксибарокамерах;

-Для заправки оксигенераторов (кислородных масок, подушек и т.д.);

-Для создания дыхательных смесей и для дыхания чистым кислородом;

-Смеси для наркоза и для выведения из наркоза;

-В палатах со специальным микроклиматом;

-Изготовление кислородных коктейлей;

-При выращивании микроорганизмов на парафинах нефти;

-Создание нейтральной среды при проведении лапароскопических (полостных) операций и при лечении ожоговых больных;

 

8.2 Применение серы

 

В медицинской практике находят применение серный цвет, очищенная сера и серное молоко. Серный цвет назначается при болезнях кожи, главным образом, против чесотки и в некоторых случаях экземы; очищенная cepa назначается также внутрь несколько раз в день как слабительное средство, в порошках; серное молоко обладает более сильным слабительным действием. С., оставаясь продолжительное время в мелкораздробленном виде на воздухе и во влажном пространстве, окисляется в сернистую кислоту, которая и проявляет антипаразитарное действие на некоторые микроорганизмы.

Слабительное действие объясняется также превращением благодаря щелочам кишечного канала в растворимую сернистую щелочь и сероводород. Эти продукты вызывают усиленную перистальтику, благодаря которой и наблюдается слабительный эффект.

После введения С. в желудок наблюдается значительное увеличение серной кислоты в моче. Часть С. выводится в виде фенилсерной кислоты и других парных соединений серной кислоты.

Обмен веществ под влиянием С., по-видимому, незначительно повышается, и этим объясняется наблюдаемое в некоторых случаях исхудание после лечения натуральными серными водами. Следует упомянуть еще о некоторых сложных препаратах С. для наружного употребления: 1) раствор С. в льняном и терпентинном маслах, гарлемский бальзам -- снаружи для втирания и для перевязок при подагрических страданиях, при паразитарных заболеваниях кожи, при ознобах. 2) Серное мыло -- смесь 35 частей мыльного порошка, 5 частей серного цвета и соответствующего количества спирта (парфюмируется бергамотным маслом) -- против чесотки.

 

8.3 Применение селена

 

В фармакологии применяются препараты селена: Селенит натрия, Селен-актив, Витабаланс 2000, Ультраклиа 20, Фитоселен, Опунции КриО для мужчин, Опунции КриО для женщин, Астрагал и др.

Действует в комплексе с витамином Е как антиоксидант, нейтрализуя свободные радикалы и предупреждая развитие хронических сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний; стимулирует кроветворение; улучшает функцию нервной системы; входит в состав ферментов, участвующих в детоксикации тяжелых металлов; является основным элементом фермента глутатионпероксидазы.

Один из редких и важнейших элементов, необходимых нашему организму. В сочетании с витаминами А, С, Е он предохраняет от возникновения онкологических заболеваний, помогает при артрите, разрушает вредные для организма вещества, увеличивает иммунитет, выносливость организма, благодаря увеличению поступления кислорода сердечной мышцы. Селен нужен для образования белков в нашем организме, он поддерживает нормальную работу печени, щитовидной железы, поджелудочной железы, для спокойствия нервной системы. Является важным для поддержания репродуктивной функции. Замедляет процесс старения организма.

Кроме того, препараты селена обладают бактериостатическим, фунгицидным, противоопухолевым, антигистаминным, антидепрессивным действием, нормализуют антитоксическую функцию печени и др. Эти свойства, в конечном итоге, также объясняются антиоксидантными свойствами селена и его способностью стабилизировать клеточные мембраны. Селенсодержащие препараты во много раз активнее своих тиоаналогов. Препараты селена используются для ликвидации селенового дефицита. В то же время, большинство предлагаемых препаратов приготовлено из селенита натрия или при их приготовлении использовалась эта соль, что также не исключает наличие остаточных количеств этого высокотоксического продукта. Имеются селенсодержащие аминокислоты, токсичность которых находится на уровне селенита натрия. Вышесказанное диктует поиск новых менее токсичных препаратов селена с высокой антиоксидантной активностью и положительным влиянием на иммунную систему организма. По современным представлениям процесс образования и нейтрализации свободных радикалов можно отнести к ведущему процессу, принимающему самое непосредственное и активное участие в регуляции обмена веществ в организме здорового человека и животного. Эта же всеобщность свободнорадикальных процессов может рассматриваться как единый, унифицированный патогенетический механизм лежащий и у истоков, и в основе развития огромного количества их процессов в любой клетке, ткани и органе безотносительно причин вызвавших патологию.

 

 

9. Медико-биологическое значение элементов VIA-группы

 

По содержанию в организме человека (62%) кислород относится к макроэлементам. Он незаменим и относится к числу важнейших элементов, составляющих основу живых систем, т. е. является органогеном. Кислород входит в состав огромного числа молекул, начиная от простейших и кончая биополимерами. Велика роль кислорода в процессах жизнедеятельности, так как окисление кислородом питательных веществ (углеводов, белков, жиров) служит источником энергии, необходимой для работы органов и тканей живых организмов. Большинство окислительно-восстановительных реакций в организме протекает при участии кислорода и его активных форм.

Фагоцитарные (защитные) функции организма также связаны с наличием кислорода, и уменьшение содержания кислорода в организме понижает его защитные свойства. В фагоцитах (клетках, способных захватывать и переваривать посторонние тела) кислород 02 восстанавливается до супероксид-иона. В медицинской практике кислород применяют для вдыхания при болезненных состояниях, сопровождающихся кислородной недостаточностью (гипоксией), заболеваниях дыхательных путей, сердечно-сосудистой системы, отравлениях оксидом углерода (II) СО, синильной кислотой HCN, а также при заболеваниях с нарушениями функций дыхания.

Широко используется в клинической практике гипербарическая оксигенация - применение кислорода под повышенным давлением.

Аллотропную модификацию кислорода - озон О3 как очень сильный окислитель используют для дезинфекции помещений, обеззараживания воздуха и очистки питьевой воды.

По содержанию в организме человека (0,16%) сера относится к макроэлементам. Как и кисло-род, она жизненно необходима. Суточная потребность взрослого человека в сере - около 4--5 г. Сера входит в состав многих биомолекул - белков, аминокислот (цистина, цистеина, метионина и др.), гормонов (инсулина), витаминов (витамин B1 ). Много серы содержит-ся в каротине волос, костях, нервной ткани.

В живых организмах сера, входящая в состав амино-кислот, окисляется. Конечными продуктами этого процесса преимущественно являются сульфаты. Кроме того, образуются тиосульфаты, цементная сера и политионовые кислоты.

По содержанию в организме (10−5--10−7%) селен относится к микроэлементам. Некоторые исследователи относят его к жизненно необходимым элементам.

Селен поступает с пищей - 55--110 мг в год. Селен в основном концентрируется в печени и почках. Концентрация селена в крови составляет 0,001--0,004 ммоль/л.

Несомненна связь селена с серой в живых организмах. При больших дозах селен в первую очередь накапливается в ногтях и волосах, основу которых составляют серосодержащие аминокислоты.