Реферат: Металлы жизни
+2 +4
6Mn(OH)2 + O2 = 2Mn2 MnO4 + 6H2 O
В сильнощелочной среде окисление сопровождается образованием оксоманганатов (VI) - производных комплекса MnO4 2- :
+2 +5 +6 -1
3MnSO4 + 2KClO3 + 12KOH = 3K2 MnO4 + 2KCl + 3K2 SO4 + 6H2 O
сплавление
Сильные окислители, такие, как PbO2 (окисляет в кислой среде), переводят соединения Mn (II) в оксоманганаты (VII) - производные комплекса MnO- 4 :
+2 +4 +7 +2 +2
2MnSO4 + 5PbO2 + 6HNO3 = 2HMnO4 + 3Pb(NO3 )2 + 2PbSO4 + 2H2 O
Последняя реакция используется в аналитической практике как качественная реакция на соединения марганца.
Соединения марганца в биологических системах
Марганец весьма интересен в биохимическом отношении. Точные анализы показывают, что он имеется в организмах всех растений и животных. Содержание его обычно не превышает тысячных долей процента, но иногда бывает значительно выше. Например, в листьях свёклы содержится до 0,03%, в организме рыжих муравьёв - до 0,05%, а в некоторых бактериях даже до нескольких процентов Mn. Опыты с кормлением мышей показали, что марганец является необходимой составной частью их пищи. В организме человека больше всего марганца (до 0,0004%) содержит сердце, печень и надпочечники. Влияние его на жизнедеятельность, по-видимому, очень разнообразно и сказывается главным образом на росте, образовании крови и функции половых желёз.
В избыточных против нормы количествах марганцовые соединения действуют как яды, вызывая хроническое отравление. Последнее может быть обусловлено вдыханием содержащей эти соединения пыли. Проявляется оно в различных расстройствах нервной системы, причём развивается болезнь очень медленно.
Марганец принадлежит к числу немногих элементов, способных существовать в восьми различных состояниях окисления. Однако в биологических системах реализуются только два из этих состояний: Mn (II) и Mn (III). Во многих случаях Mn (II) имеет координационное число 6 и октаэдрическое окружение, но он может также быть пяти- и семикоординационным (например, в [Mn(OH)2 ЭДТА]2- ). Часто встречающаяся у соединений Mn (II) бледно-розовая окраска связана с высокоспиновым состоянием иона d5 , обладающим особой устойчивостью как конфигурация с наполовину заполненными d‑орбиталями. В неводном окружении ион Mn (II) способен также к тетраэдрической координации. Координационная химия Mn (II) и Mg (II) обладает известным сходством: оба катиона предпочитают в качестве лигандов сравнительно слабые доноры, как, например, карбоксильную и фосфатную группы. Mn (II) может заменять Mg (II) в комплексах с ДНК, причем процессы матричного синтеза продолжают протекать, хотя и дают иные продукты.
Незакомплексованный ион Mn (III) неустойчив в водных растворах. Он окисляет воду, так что при этом образуются Mn (II) и кислород. Зато многие комплексы Mn (III) вполне устойчивы (например, [Mn(C2 O4 )3 ]3- - оксалатный комплекс); обычно октаэдрическая координация в них несколько искажена вследствие эффекта Яна - Теллера.
Известно, что фотосинтез в шпинате невозможен в отсутствие Mn (II); вероятно, то же относится и к другим растениям. В организм человека марганец попадает с растительной пищей; он необходим для активации ряда ферментов, например дегидрогеназ изолимонной и яблочной кислот и декарбоксилазы пировиноградной кислоты.
Некоторые реакции с участием марганца :
2Mg+O2 =2MgO (магний горит в кислороде воздуха ослепительно-белым пламенем).
Mg+2HCl=MgCl2 +H2 (выделяемый кислород можно определить по пузырькам на поверхности металла и по взрыву при поджигании).
Mg+H2 O=Mg(OH)2 +H2 (реакция идет очень медленно при кипячении).
Mg+2H2 O+2NH4 Cl=MgCl2 +2NH4 OH+H2 (при проведении реакции ощущается характерный запах аммиака). В этой и предыдущей реакции образующийся MgCl2 можно определить с помощью реакции
MgCl2 +2AgNO3 =2AgCl¯+Mg(NO3 )2 .
MgO+MgCl2 +H2 O=2MgOHCl (образование магнезиального цемента). Через некоторое время цемент затвердевает.
MgO+H2 O=Mg(OH)2 (реакция идет при нагревании). Образующийся Mg(OH)2 в этой и следующей реакции можно определить по фиолетовому окрашиванию добавляемого раствора фенолфталеина.
MgSO4 +2NaOH=Mg(OH)2 ¯+Na2 SO4 (выпадает желтоватый осадок Mg(OH)2 ).
MgCl2 +Na2 CO3 =MgCO3 ¯+2NaCl (выпадает белый осадок MgCO3 ).
MgCO3 +2HCl=MgCl2 +CO2 +H2
MgCl2 +2AgNO3 =2AgCl¯+Mg(NO3 )2
Ca(OH)2 +CO2 =CaCO3 +H2 O.
MgCl2 +NaOH=Mg(OH)2 +2NaCl
Кальций – один из пяти (O, C, H, N, Ca) наиболее распространенных элементов в организме человека. Содержание его в организме составляет около 1700г на 70кг массы.Ионы Ca2+ участвуют в структурообразовании (Ca составляет основу костной ткани), сокращении мышц, функционировании нервной системы. От содержания ионов Ca2+ зависит проницаемость клеточных мембран. Кальций нужен для роста костей и зубов, образования молока у кормящих женщин, регулирования нормального ритма сокращений сердца, а также осуществления процесса свёртывания крови. Свёртывание крови можно ускорить, вводя в организм избыточное количество солей кальция, например при кровотечении. Ежедневная доза кальция, необходимая организму, составляет примерно 1г. При понижении содержания Ca в крови он начинает вымываться кровью из костной ткани, что в свою очередь приводит к размягчению и искривлению костного скелета. Недостаток Ca в плазме крови может вызвать судороги мышц и даже конвульсии (сильные судороги всех мышц). Образование камней в желчных и мочевыводящих путях, склеротические изменения кровеносных сосудов также связаны с отложением в организме солей Ca в результате нарушения нормальной жизнедеятельности организма.
Из соединений Ca и Mg имеют большое значение следующие: