Курсовая работа «Химия биогенных элементов»

Реакции с неметаллами. Азот и иод с серой не взаимодействуют. Другие неметаллы соединяются с серой чаще всего при нагревании.
Реакции с металлами. Со многими металлами сера взаимодействует при нагревании, активные металлы соединяются с серой непосредственно:
2Na + S = Na₂S; 2Al + 3S = Al₂S₃
Взаимодействие с окислителями (восстановительные свойства серы). При сплавлении с окислителями или растворении в растворах окислителей окисляется до соединений серы +6 или +4:
K₂Cr₂O₇ + S = K₂SO₄ + Cr₂O₃; 2KMnO₄ + S = K₂SO₄ + 2MnO₂
2KClO₃ + 3S = 3SO₂ + 2KCl; KClO₃ + S + H₂O = K₂SO₄ + HCl
Применение серы:
1. Получение серной кислоты, сероуглерода.
2. Вулканизация каучука.
3. Изготовление спичек, черного пороха.
4. Борьба с возбудителями грибковых заболеваний растений, окуривание помещений сжиганием серы - образующийся диоксид серы убивает насекомых.
5. Медицина - мази.
ГАЛОГЕНЫ. Атомы галогенов имеют на последнем электронном уровне по 7 электронов - s²p⁵. Для завершения оболочки им не хватает одного электрона. Особенностью атома фтора является отсутствие d-подуровня. Типичная степень окисления -1. Положительных степеней окисления фтор не имеет. Валентные возможности хлора, брома, йода выше, чем у фтора, поскольку у них имеется незаполненный d-подуровень и при возбуждении электроны последовательно переходят на d-подуровень. Поэтому хлор, бром, иод могут образовывать одну, три, пять и семь связей. Типичными степенями окисления хлора, брома, йода, является -1, +1, +3, +5, +7.
1. Наиболее высока электроотрицательность у фтора 4,0, затем она падает в ряду Cl, Br, I (2.83, 2.7, 2.2).
2. Все галогены активные окислители. Их окислительная активность уменьшается в ряду F > Cl > Br > I. Вследствие различий в электроотрицательности фтор вытесняет хлор, бром, иод из солей, хлор вытесняет бром и йод, а бром вытесняет йод.
3. В пределах группы меняются и физико-химические свойства галогенов. Фтор и хлор газы, бром - жидкость, иод - твердое вещество.
Распространение в природе:
В свободном виде галогены встречаются только в вулканических
газах. Минералы фтора: CaF₂ - флюорит, 3Ca₃(PO₄)₂· CaF₂ - апатит. Минералы хлора: NaCl - каменная соль (существует в виде минерала, много хлорида натрия растворено в воде). KCl·NaCl - сильвинит; KCl·MgCl₂·6H₂O - карналлит; KCl·MgSO₄·3H₂O - каинит.
Минералы брома и йода: NaBr, NaI, KBr, KI - спутники солей хлора.
Физические и химические свойства галогенов:
Молекулы галогенов двухатомны: F2, Cl2, Br2, I2. Молекулы галогенов достаточно прочны и распадаются на атомы при нагревании или освещении, облучении гамма-лучами. Многие реакции хлора и брома начинаются при освещении и протекают по цепному механизму и со взрывом. Фтор и хлор - газы желто-зеленого цвета, бром - тяжелая жидкость бурого цвета. Иод - кристаллическое вещество с металлическим блеском.
Преобладающим свойством галогенов являются окислительные свойства. Фтор наиболее сильный окислитель из всех известных веществ, затем хлор, бром, иод. Начиная с хлора, галогены способны сами окисляться и в кислородных соединениях проявляют положительные степени окисления.
Химические свойства галогенов представлены в таблице 4. [1,7,12]
Таблица 4. Химические свойства галогенов.

Биологическая роль некоторых p-элементов:
БОР. Бор относится к примесным микроэлементам, его массо­вая доля 8 организме человека составляет 10^-5 %. Бор кон­центрируется главным' образом в легких (0,34 мг), щитовидной железе (0,30 мг), селезенке (0,26 мг), печени, мозге (0,22 мг), почках, сердечной мышце (0,21 мг). Биологическое действие бора еще недостаточно изучено. Известно, что бор входит в состав зубов и костей, очевидно, в идее труднорастворимых солей борной кислоты с катионами металлов. Избыток бора вреден для организма. Имеются данные, что большой избыток бора угнетает амилазы, протеиназы, умешает активность адреналина.
АЛЮМИНИЙ. По содержанию в организме человека (10^-5 %) относится к примесным элементам. Алюминий концентрируется главным образом в сыворотке крови, лёгких, печени, костях, почках, ногтях, волосах, входит в структуру нервных оболочек мозга человека. Избыток алюминия в организме тормозит синтез гемоглобина, так как благодаря довольно высокой комплексообразующей способности алюминий блокирует активные центры ферментов, участвующих в кроветворении.
УГЛЕРОД. По содержанию в организме человека (21,15 %) относится к макроэлементам. Он входит в состав всех тканей и клеток в форме белков, жиров, углеводов, витаминов, гормонов. Пыль, состоящая из частиц угля (С), диоксида кремния, алюминия при систематическом воздействии на лёгкие вызывает заболевание – пневмокониозы. При действии угольной пыли – это антракоз – профессиональное заболевание шахтёров.
АЗОТ. По содержанию в организме человека (3,1 %) относится к макроэлементам. Азот – составная часть аминокислот, белков, витаминов, гормонов. Почти все животные должны получать хотя бы часть необходимого им азота в виде аминокислот, т.к. их организмы не способны синтезировать все аминокислоты из более простых предшественников. Присутствие избытка азота в крови может быть причиной развития кессонной болезни. При быстром подъёме водолазов происходит резкое падение давления – соответственно падает растворимость азота в крови (закон Генри) и пузырьки элементного азота, выходящие из крови, закупоривают мелкие сосуды, что может привести к параличу и смерти.
ФОСФОР. По содержанию в организме человека (0,95 %) относится к макроэлементам. Фосфор является основой скелета животных и человека, зубов.
КИСЛОРОД. По содержанию в организме человека (62 %) относится к макроэлементам. Он незаменим и принадлежит к числу важнейших элементов, составляющих основу живых систем, т.е. является органогеном. Аллотропную модификацию – озон О₃ как очень сильный окислитель используют для дезинфекции помещений, обеззараживания воздуха и очистки питьевой воды. Небольшая примесь озона в воздухе создаёт ощущение приятной свежести и благотворно действует на состояние человека, особенно легочных больных. При использовании О₂ и О₃ следует учитывать их токсичность, обусловленную интенсификацией процессов окисления в организме.
СЕРА. По содержанию в организме человека (0,16 %) относится к макроэлементам. Как и кислород, она жизненно необходима. Много серы содержится в каротине волос, костях, нервной ткани.
ФТОР. По содержанию в организме человека (10^-5 %) относится к примесным элементам. Интерес к биологическому действию фтора связан, прежде всего, с проблемой зубных болезней, т.к. фтор предохраняет зубы от кариеса. Обогащение питьевой воды фтором, т.е. фторирования воды с целью доведения содержания в ней фтора до нормы (1,2 мг/л), приводит к значительному снижению заболеваемости населения кариесом зубов. Фторирование питьевой воды осуществляется добавлением к ней определённого количества фторида натрия. Вреден не только недостаток, но и избыток фтора. При содержании фтора в питьевой воде выше предельно допустимой нормы (ПДК) (1,2 мг/л) зубная эмаль становится хрупкой, легко разрушается и появляются другие симптомы хронического отравления фтором – повышение хрупкости костей, костные деформации и общее истощение организма. Возникающее в этом случае заболевание называется флуорозом (фторозом).
ХЛОР. По содержанию в организме человека (0,15 %) относится к макроэлементам. Элементный хлор – высокотоксичный газ, применявшийся в первую мировую войну в качестве отравляющего вещества. ПДК газообразного хлора в воздухе 0,001 мг/л. [1,8]