Химия и биологическая роль элементов IБ группы

    Медь.

     Медь – малоактивный металл, который  стоит в ряду активности после  водорода. Это значит, что не возможна реакция:

                                       Cu + 2H⁺ = Cu²⁺ + H₂

    Но  медь можно растворить в азотной кислоте.  
       Азотная кислота содержит два окислителя – Н⁺ и NO₃^–. Анион NO₃^– – более сильный окислитель, чем Н⁺. 
       Растворение меди в разбавленной азотной кислоте происходит медленно, а в концентрированной очень бурно.

    Cu + 4HNO₃ (конц.) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

    А в присутствии окислителей, прежде всего кислорода, медь может реагировать  с соляной кислотой и разбавленной серной кислотой, но водород при  этом не выделяется:

     
2Cu + 4HCl + O₂ = 2CuCl₂ + 2H₂O.

    С концентрированной серной кислотой медь реагирует при сильном нагревании:

     
Cu + 2H₂SO₄ = CuSO₄ + SO₂+ 2H₂O. 
 

    4. Свойства важнейших  соединений Ме(I) 
 

    Свойства  соединений меди(I)

    2Cu₂O + O₂  →500 °C→ 4CuO

    Cu₂O + CO →t→ 2Cu + CO₂

    Cu₂O + 4(NH₃  • Н₂O) (конц.) = 2[Cu(NH₃)₂]OH + 3H₂O 

    Свойства соединений серебра

    2AgNO₃ + 2NaOH = Ag₂O↓ + H₂O + 2NaNO₃

    AgNO₃ + HCl = AgCl↓ + HNO₃

    AgCl↓  + 2(NH₃ • H₂O) = [Ag(NH₃)₂]Cl + 2H₂O

    [Ag(NH₃)₂]Cl + 2HNO₃ = AgCl↓ + 2NH₄NO₃

    Ag₂O + 4(NH₃  • Н₂O) (конц.) = 2[Ag(NH₃)₂]OH + 3H₂O

    2[Ag(NH₃)₂]OH + CH₃CHO + 2H₂O = 2Ag↓ + CH₃COONH₄ + 3(NH₃  • H₂O)

    Соединения золота (I)

    Оксид золота (I) - порошок серо-фиолетового  цвета, при температуре выше 200°С разлагающийся на элементы:

    2Au₂O = 4Au + O₂

    3Au₂O = 4Au + Au₂O₃

    AuCl + КОН = AuOH + КСl

    При осторожном нагревании (не выше 200 °С) полученный гидроксид переходит в Au₂O.

    Галоиды золота (I) - довольно неустойчивые соединения. Они могут быть получены термическим разложением соответствующих галоидов Аu (III).

    АuСl₃ = AuCl + Cl₂

    разлагается на элементы уже при температуре  выше 200°С и представляет собой порошок бледно-желтого цвета, медленно диспропорционирующий на металлическое золото и хлорид Аu (III), даже при комнатной температуре:

    3AuCl = 2Au + AuCl₃

    Бромид  золота (I) по своим свойствам сходен с AuCl. О

    Иодид золота (I) образуется при разложении AuI₃ при комнатной температуре. При нагревании AuI разлагается даже легче, чем AuCl и AuBr. Наоборот, водой он разлагается медленнее, чем другие галогениды. В присутствии йодид ионов AuI растворяется с образованием комплексных ионов [Aul₂] ^-. При действии раствора иода в водном растворе HI или KI на мелкодисперсное золота последнее растворяется, образуя комплексные анионы AuI₂^-:

    2Au + I₂ + 2I^- = 2AuI₂^-.

    Сульфид золота (I) Au₂S может быть получен действием сероводорода на подкисленный раствор K[Au(CN)₂]:

    2 [Au(CN)₂]^- + 2H₂S = Au₂S + 4HCN.

    Эта реакция обратима, и для ее протекания слева направо необходимо сильное насыщение раствора сероводородом.  

    5. Свойства соединений  меди (II) и

    золота (III) (окислительно-восстановительные

    реакции, реакции комплексообразования и

    образования малорастворимых  соединений 

    Свойства  соединений меди(II)

    CuO + 2HCl = CuCl₂ + Н₂O

    CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄

    Cu(OH)₂↓ →t→ CuO↓ + Н₂O

    Cu(OH)₂↓ + H₂SO₄ = CuSO₄ + 2H₂O

    Cu(OH)₂↓ + NaOH ≠ не идет в растворе

    Cu(OH)₂↓ + 2NaOH (конц.) →t→ Na₂[Cu(OH)₄]

    CuSO₄ + 4(NH₃ • H₂O) = [Cu(NH₃)₄]SO₄ + 4Н₂O

    [Cu(NH₃)₄]SO₄ + Na₂S = CuS↓ + Na₂SO₄ + 4NH₃

    2CuSO₄ + 2H₂O ↔ (CuOH)₂SO₄ + H₂SO₄

    2CuSO₄ + 4KI = 2CuI↓ + I₂ + 2K₂SO₄

    2Cu(NO₃)₂ →t→ 2CuO + 4NO₂ + O₂

    Соединения золота (III)

    Оксид золота (III) Au₂O₃, темно-коричневый, нерастворимый в воде порошок, может быть получен косвенным путем из гидроксида Au(ОН)₃, который, в свою очередь, получают действием сильных щелочей на крепкий раствор НAuС1₄. При сушке Au(ОН)з над пентаксидом фосфора образуется порошок состава AuО(ОН), который при осторожном нагреве до 140°С теряет воду и переходит в Au₂O₃. Однако уже при температуре около 160°С оксид золота (III) разлагается на элементы. Гидроксид золота (III) проявляет амфотерные свойства. Однако кислотный характер этого соединения преобладает, поэтому иногда его называют золотой кислотой. Соответствующие ей соли - аураты могут быть получены растворением Au(ОН)₃ в сильных щелочах:

    Au(OH)₃ + NaOH = Na [Au(OH)₄]

    Аураты  щелочных металлов - соединения, хорошо растворимые в воде.

    Соли, соответствующие основной функции Au(ОН)₃, могут быть получены растворением этого соединения в сильных кислотах, которое идет за счет образования анионных комплексов:

    Au(OH)₃ + 4HC1 = H[AuCl₄] + 3H₂O

    Au(ОН)₃ + 4HNO₃ = Н [Au(N0₃)₄] + 3H₂O

    Из  галогенидов золота (III) интересен  хлорид AuС1₃, который получают пропусканием газообразного хлора над порошком золота при температуре ~240°С. Образующийся хлорид возгоняется и при охлаждении осаждается в виде красных кристаллов. В воде AuС1₃ растворим, водный раствор этого соединения имеет коричнево-красную окраску, что объясняется образованием комплексной кислоты:

    AuCl₃ + Н₂O= Н₂[AuОС1₃]

    Вообще, склонность к образованию комплексных  анионов - характерная черта Au(III).

    При добавлении к водному раствору хлорида Au(III) соляной кислоты образуется золотохлористоводородная кислота Н[AuС1₄]:

    Н₂ [AuОС1₃] + HCI = Н [AuС1₄] + Н₂O

    в результате чего раствор становится лимонно-желтым. Золотохлористоводородная кислота образуется также при растворении металлического золота в насыщенном хлором растворе соляной кислоты:

    2Au + ЗС1₂ + 2HC1 = 2Н[AuCl₄]

    Характерно, что даже перекись водорода, для  которой более свойственна окислительная  функция, по отношению к хлоридным  растворам золота выступают в качестве восстановителя:

    2AuСl₄^- + ЗН₂O₂ = 2Au + 8Сl^- + 6Н⁺ + 3O₂

    При восстановлении из разбавленных растворов  золото часто не выпадает в осадок, а образует устойчивые ярко окрашенные коллоидные растворы. Интенсивно окрашенный раствор коллоидного золота, так называемый кассиев пурпур, может быть получен восстановлением золота хлоридом олова (II):

    2Н [AuCl₄] + 3SnCl₂ = Au + 3SnCl₄ + 2НС1

    Эту реакцию иногда используют для обнаружения  в растворе следов золота

    Сульфид золота (III) Au₂S₃ представляет собой черный порошок, разлагающийся на элементы при нагревании выше 200°С. Его можно получить лишь сухим путем (например, действием сероводорода на раствор AuС1₃ в безводном эфире), так как действие сероводорода на соединения Au(III) в водной среде сопровождается частичным восстановлением золота (III). Сульфид золота (III) не растворяется в НСl и H₂SO₄, но растворяется в царской водке, водном растворе цианида калия. При взаимодействии Au₂S₃ с раствором Na₂S образуется растворимый тиоаурат:

    Au₂S₃ + Na₂S = 2NaAuS₂

    Это соединение имеет тенденцию к распаду по реакции:

    NaAuS₂ = NaAuS + S

    Под действием воды NaAuS₂ гидролизуется:

    2NaAuS₂ + Н₂Щ = Au₂S₃ + NaSH + NaOH. 

    6. Качественные реакции  на  ионы меди  и серебра

    Качественные  реакции на ион  Сu^+2..

    а) Реакция с NH₄OH

    Аммиак  при взаимодействии с ионом Cu(II) осаждает основные соли переменного состава сине-зеленого цвета (реактив Швейцера; растворяет целлюлозу)

    CuSO₄+ NH₄OH —> [Cu(NH₃)₄ ]SO₄ +4Н₂О 
4-5 кап. 1 кап.             конц. синий осадок.

    б) Железная проволочка или железные опилки, помещенные в раствор соли меди (II), через несколько минут покрывается красным налетом металлической меди.

    Сu ^+2. + Fе(тв.) —> Fе⁺² + Сu(тв.)

    в) Растворы солей Сu²⁺ окрашены в голубой цвет; Cu²⁺ окрашивает пламя в зеленый цвет.

    г) Сероводород образует черный осадок сульфида меди CuS; открываемый минимум - 1 µг меди, предельное разбавление 1:5^.10⁶. Осадок нерастворим в соляной и серной кислотах, но растворяется в горячей конц. НNO_3.

    д) Гидроксиды щелочных металлов осаждают  голубой  осадок  Сu(OH)₂, который при нагревании дегидратируется и превращается в черный осадок оксида меди CuO:

    Cu²⁺ + 2OH^- ® Cu(OH)₂      

    Cu(OH)₂ ® CuO + H₂O 

    Качественные  реакции на ион  Ag^+..

    а) реакция бромид – иона с нитратом серебра.

    КВr + AgNO₃ = AgВr

+ К NO₃ 
                                  желтый

    Вr^- + Ag⁺ = AgВr

    Так же это является качественной реакцией на ион Вr ^–

    б)

    Na₃РО₄ + 3AgNO₃ = Ag₃ РО₄

+3 Na NO₃ 
                                                                                         желтый осадок растворимый в НNО₃

    3Ag⁺ + РО₄^-3 = Ag₃ РО₄

    Так же это является качественной реакцией на ион РО₄^-3

    7. Медико-биологическое  значение меди

    В организме взрослого содержится в количестве 80-120 мг. 50% меди содержится в мышцах и костях, 10% - в печени.

    Концентрация  в крови взрослого около 15 мкмоль/л. 
В сыворотке крови мужчин содержится 15,2±0,27 мкмоль/л, женщин - 16,4±0,43 мкмоль/л. Приблизительно столько же ее находится и в эритроцитах. 
Концентрация меди в крови увеличивается при анафилактическом шоке средней силы.

    В ходе сенсибилизации наблюдается перераспределение  меди в организме: концентрации в  легких уменьшается, а в надпочечниках  и селезенке увеличивается.

    Выводится из организма в основном через желудочно-кишечный тракт, в меньшей степени - через почки. Медь может попасть в кровь через 15 минут после приема.