Особенности строения атомов d элементов ib viiib групп

Это явление связано с тем, что при увеличении главного квантового числа в пределах одной подгруппы происходит уменьшение разности энергий и подуровней. Этим соединениям свойственны ковалентно-полярные связи. Они имеют кислотный характер и являются окислителями (CrO₃ и K₂CrO₄, Mn₂O₇ и KMnO₄).

Соединения, в которых электроны находятся в промежуточных степенях окисления, проявляют амфотерные свойства и окислительно-восстановительную двойственность.

5. Сходство элементов с элементами главных подгрупп Э(0) в полной мере проявляется у элементов третьей группы и . С возрастанием номера группы оно уменьшается; элементы VIIIА подгруппы – газы, VIIIВ – металлы. В первой группе снова появляется отдаленное сходство (все элементы – металлы), а элементы IВ подгруппы – хорошие проводники; это сходство усиливается во второй группе, так как элементы Zn, Cd и Hg не участвуют в образовании химической связи.

6. элементы IIIВ–VIIВ подгрупп в высших степенях окисления по свойствам подобны соответствующим элементам. Так, в высших степенях окисления Mn (VII) и Cl (VII) являются электронными аналогами. Подобие электронных конфигураций () приводит к подобию свойств соединений семивалентных марганца и хлора. Mn₂O₇ и Cl₂O₇ в обычных условиях малоустойчивые жидкости, являющиеся ангидридами сильных кислот с общей формулой НЭО₄. В низших степенях окисления марганец и хлор имеют различное электронное строение, что обусловливает резкое отличие свойств их соединений. Например, низший оксид хлора Cl₂O () – газообразное вещество, являющееся ангидридом хлорноватистой кислоты (HClO), тогда как низший оксид марганца MnO () представляет собой твердое кристаллическое вещество основного характера.

7. Как известно, восстановительная способность металла определяется не только его энергией ионизации (), но и энтальпией гидратации образовавшегося катиона (H₂O → H₂O; –∆). Энергии ионизации элементов в сравнении с другими металлами велики, но они компенсируются большими энтальпиями гидратации их ионов. Вследствие этого электродные потенциалы большинства элементов отрицательны.

В периоде с ростом восстановительные свойства металлов уменьшаются, достигая минимума у элементов IВ группы. Тяжелые металлы VIIIВ и IВ групп за свою инертность названы благородными.

Окислительно-восстановительные тенденции соединений элементов определяются изменением устойчивости высших и низших степеней окисления в зависимости от положения их в периодической системе. Соединения с максимальной степенью окисления элемента проявляют исключительно окислительные свойства, а с низшей – восстановительные. легко окисляется на воздухе Mn(OH)₂ + 1/2O₂ = MnO₂ + H₂O. Соединения Mn(IV) легко восстанавливаются до Mn (II): MnO₂ + 4HCl = MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O, но сильными окислителями окисляется до Mn (VII). Перманганат-ион MnO₄ – может быть только окислителем.

Поскольку для элементов в пределах подгруппы устойчивость высших степеней окисления сверху вниз растет, то окислительные свойства соединений высшей степени окисления резко падают. Так, соединения хрома (VI) (CrO₃, K₂CrO₄, K₂Cr₂O₇) и марганца(VII) (Mn₂O₇, KMnO₄) – сильные окислители, а WO₃, Re₂O₇ и соли соответствующих им кислот (H₂WO₄, HReO₄) восстанавливаются с трудом.

8. На кислотно-основные свойства гидроксидов элементов влияют те же факторы (величина ионного радиуса и заряд иона), что и на гидроксиды элементов.

Гидроксиды низших степеней окисления элементов обычно проявляют основные свойства, а отвечающие высшим степеням окисления – кислотные. В промежуточных степенях окисления гидроксиды амфотерны. Особенно отчетливо изменение кислотно-основных свойств гидроксидов при изменении степени окисления проявляется в соединенинях марганца. В ряду – – – – свойства гидроксидов меняются от слабого основания через амфотерные и к сильным кислотам и

В пределах одной подгруппы гидроксиды элементов одинаковой степени окисления характеризуются увеличением основных свойств при движении сверху вниз. Например, в IIIВ группе Sc(OH)₃ – слабое, а La(OH)₃ – сильное основание. Элементы IVВ группы Ti, Zn, Hf образуют амфотерные гидроксиды Э(OH)₄, но кислотные свойства их ослабевают при переходе от Ti к Hf.

9. Отличительной особенностью переходных элементов является образование фаз переменного состава. Это, во-первых, твердые растворы внедрения и замещения и, во-вторых, соединения переменного состава. Твердые растворы образуются элементами с близкими электроотрицательностями, атомными радиусами и одинаковыми кристаллическими решетками. Чем больше отличаются элементы по своей природе, тем менее они растворяются друг в друге и тем более склонны к образованию химических соединений. Такие соединения могут иметь как постоянный, так и переменный состав. В отличие от твердых растворов, в которых сохраняется решетка одного из компонентов, для соединений характерно образование новой решетки и новых химических связей. Другими словами, к химическим соединениям относят лишь те фазы переменного состава, которые резко отличаются по строению и свойствам от исходных.

Для соединений переменного состава характерны следующие особенности:

а) Состав этих соединений зависит от способа получения. Так, в зависимости от условий синтеза оксиды титана имеют состав TiO_1,2–1,5 и TiO_1,9–2,0; карбиды титана и ванадия – TiC_0,6–1,0 и VС_0,58–1,09, нитрид титана TiN_0,45–1,00.

б) Соединения сохраняют свою кристаллическую решетку при значительных колебаниях количественного состава, то есть имеют широкую область гомогенности. Так, TiC_0,6–1,0, как следует из формулы, сохраняет решетку карбида титана при недостатке в ней до 40 % атомов углерода.

в) Природа связи в таких соединениях определяется степенью заполнения орбиталей металла. Электроны внедренного неметалла заселяют вакантные орбитали, что приводит к усилению ковалентности связей. Именно поэтому доля металлической связи в соединениях начальных элементов рядов (IV–V групп) понижена.

Наличие ковалентной связи в них подтверждается большими положительными энтальпиями образования соединений, более высокими твердостью и температурой плавления, меньшей электропроводностью по сравнению с образующими их металлами.

1. Особенности d-элементов по сравнению с элементами главных подгрупп.

2. Элементы подгруппы марганца.

3. Элементы подгруппы хрома.

4. Макро- и микроэлементы в земледелии.

15.1 Особенности d-элементов по сравнению с элементами главных подгрупп.

Всего известно 35 d-элементов, из них 30 есть в земной коре, а 5 искусственные и радиоактивные. Все эти элементы называют переходными металлами

d-элементы расположены в периодической системе в больших периодах между s- и p-элементами. Характерной особенностью переходных элементов является то, что в их атомах заполняются орбитали не внешнего слоя, а предвнешнего слоя. У d-элементов валентными являются энергетически близкие девять орбиталей – одна ns-орбиталь, три np-орбитали и пять (n-1) d-орбиталей.

Во внешнем слое у атомов d-элементов находятся 1 – 2 электрона. Остальные валентные электроны расположены в (n-1) d-состоянии, т. е. в предвнешнем слое.

Подобное строение электронных оболочек атомов определяет ряд общих свойств d-элементов:

1. все d-элементы – металлы, отличающиеся от s-металлов меньшей восстановительной способностью и иногда химической инертностью;

2. для большинства d-элементов характерно проявление нескольких степеней окисления, сравнимых по термодинамической устойчивости в обычных условиях. Это значит, что для них характерно большое число окислительно-восстановительных реакций;

3. многие d-элементы в высших степенях окисления проявляют кислотные свойства, в промежуточных амфотерные, а в низших основные;

4. d-элементы способны образовывать разнообразные комплексные соединения;

5. в отличие от соединений s-металлов большинство соединения d-элементов имеют характерные окраски.

15.2 Элементы подгруппы марганца.

В состав этой подгруппы входят марганец Mn, технеций Tc и рений Re.

Валентные орбитали ns 2 (n-1)d 5

Оксид и гидроксид марганца(II) - MnO (серо-зеленые кристаллы) и Mn(OH)₂ (осадок телесного цвета) обладают основными свойствами. Оксид марганца (III) Mn₂O₃ (бурые кристаллы) тоже основной. Ему соответствует гидроксид Mn(OH)₃ (черно-коричневого цвета).

Оксид и гидроксид марганца(IV) – MnO₂ (черные кристаллы) и Mn(OH)₄ – амфотерны, со слабо выраженными основными и кислотными свойствами.

Оксид марганца (VI) MnO₃ и, соответствующая ему марганцовистая кислота H₂MnO₄, в свободном состоянии не получены. Соли этой кислоты (манганаты) в водных раствора окрашены в зеленый цвет.

Mn₂O₇ (зеленовато-бурая маслянистая жидкость) и HMnO₄ (известна только в водных растворах и относится к сильным кислотам) это кислотные соединения. Ангидрид, кислота и ее соли пермаганаты - сильные окислители. Соединения марганца(IV) проявляют окислительно-восстановительную двойственность, а соединения марганца(II) – восстановители.

Элементы подгуппы марганца образуют комплексные соединения: K₂[Mn(OH)₆], Na₂[ReF₈], [Mn₂(CO)₁₀].

Марганец входит в состав многих металлоферментов растений и животных, без которых не может работать цикл Кребса. Это один из важнейших биохимических циклов любой живой клетки, вырабатывающий энергию и запасащий её в аденозинтрифосфате (АТФ). В качестве марганцевого микроудобрения используют MnSO₄ ×H₂O.

15.3 Элементы подгруппы хрома.

Шестую побочную подгруппу образуют металлы: хром Cr, молибден Mo, вольфрам W. Валентные орбитали ns 1 (n-1)d 5 .

Степени окисления у хрома +2, +3, +6, 0.

В степени окисления +2 хром образует CrO и Cr(OH)₂ основного характера, крайне неустойчивые соединения – сильные восстановители. Самая устойчивая степень окисления для хрома +3. Оксид хрома Cr₂O₃ и гидроксид Cr(OH)₃ – амфотерны. Эти соединения под действием сильных окислителей проявляют восстановительные свойства.

Соединения хрома(VI) – CrO₃ и его гидратные формы H₂Cr₂O₇ – дихромовая кислота и H₂CrO₄ - хромовая кислота проявляют кислотные свойства. Обе кислоты существуют в водном растворе и, при попытке выделить их из раствора, распадаются на хромовый ангидрид и воду. Устойчивы их соли – дихроматы и хроматы. Хроматы устойчивы в щелочной, а дихроматы в кислой среде.

Соединения хрома(VI) являются сильными окислителями.

Для молибдена и вольфрама наиболее характерна степень окисления +6, поэтому их соединения устойчивы, проявляют кислотные свойства (менее выраженные по сравнению с соединениями хрома) и не проявляют окислительных свойств.

Для хрома, молибдена и вольфрама характерно образование комплексных соединений: K₃[Сr(OH)₆], [Cr(H₂O)₆]Cl₃, H₂[WF₈], K₂[MoCl₈] и т.д.

Как микроэлемент хром изучен недостаточно, но его биогенная роль не вызывает сомнений. Он входит в состав некоторых ферментов, осуществляющих окислительно-восстановительные реакции в клетках. Хром входит в состав пепсина, расщепляющего белки в пищеварительном тракте животных, участвуют в регуляции усвоения глюкозы тканями животных.

15.4 Макро- и микроэлементы в земледелии.

Макроэлементы это биогенные элементы, необходимые для нормального функционирования клетки. К ним относятся O, H, N, C. Фосфор и калий не входят в их число, но играют очень важную роль в нормальной жизнедеятельности растительных и животных организмов. Азотные, калийные и фосфорные удобрения необходимо вносить в почву центнерами на гектар, так как азот, фосфор и калий это не восполняемые элементы и то количество, которое есть в природе, не может удовлетворить потребности сельского хозяйства. Кислород, водород, углерод, азот, фосфор и калий получили названия макроэлементов, поскольку они в больших количествах входят в состав живых организмов, а удобрения, в которые они входят, получили названия макроудобрений.

Металлы, которые необходимы для всех живых организмов и содержание которых не превышает 10 -5 %, называют микроэлементами. К микроэлементам относят Mn, Co, Ni, Zn, Mo и в меньшей мере V и Cr. К микроэлементам относится бор.

Металлы-микроэлементы должны обладать определенными свойствами: они должны быть достаточно распространенными и достаточно рассеянными, т.е. быть доступными для усвоения из почв; они должны обладать изменчивостью химических свойств т.е. образовывать комплексы с различными лигандами, иметь различные степени окисления и легко переходить из одной степени окисления в другую. Этими свойствами в полной мере обладают d-элементы. Эти свойства позволяют микроэлементам активизировать ферменты. Микроэлементы подходят к ферментам как ключ к замку. Они комплементарныферментам.

Микроэлементы входят в состав микроудобрений (соли d-элементов), которые вносят в почву килограммами на гектар. Например: кобальт вносят в почву в виде соли CoSO₄ ×7H₂O и CoCl₂ ×6H₂O; медь в виде CuSO₄ ×5H₂O; цинк в виде ZnSO₄ ×7H₂O; молибден в виде раствора молибдата аммония (NH₄)₂MoO₄.

Роль кобальта: образует каталитически активные центры многих ферментов, необходимые для синтеза ДНК и метаболизма аминокислот.

Роль никеля: стимулирует синтез аминокислот в клетке, ускоряет регенерацию белков плазмы крови, нормализует содержание гемоглобина у больных.

Роль меди: медь входит в состав голубых белков, которые являются переносчиками и хранителями запасов молекулярного кислорода. В растительных организмах усиливает фотосинтез и углеводный обмен.

Роль цинка: известно более ста цинксодержащих ферментов, без которых не возможен гидролиз белков, полисахаридов, липидов, эфиров фосфорной кислоты, АТФ и других биологически важных органических веществ любой клетки.

Молибден – один из важнейших микроэлементов. Он входит во многие ферменты, осуществляющие окислительно-восстановительные превращения в клетке. При недостатке молибдена в почве растения не плодоносят и погибают в результате разнообразных заболеваний.

Лекция 16. Предмет аналитической химии. Качественный и количественный анализ. Аналитический сигнал. Химические, физические и физико-химические методы анализа(самостоятельно)

1. Предмет аналитической химии. Качественный и количественный анализ.

2. Аналитический сигнал. Методы анализа в аналитической химии (химические, физические и физико-химические).

S-блок в периодической таблице элементов – электронная оболочка, включающая в себя первые 2 слоя s-элементов (водород, гелий, щелочные и щелочноземельные металлы). За исключением гелия – все s-элементы – сильные восстановители

P-блок – электронная оболочка атомов, валентные электроны которых с наивысшей энергией занимают p-орбиталь (неметаллы, полуметаллы и металлы). Неметаллы имеют сильную электроотрицательность. Металлы – умеренно активные, их активность повышается к низу таблицы

D-блок –электронная оболочка атомов, валентные электроны которых занимают d-орбиталь. Иногда называются переходными металлами

F-блок– электронная оболочка атомов, валентные электроны которых с наивысшей энергией занимают f-орбиталь. Элементы, у которых электроны на 4f обритали – лантаноиды, 5f – актиноиды.

В IA группу входят литий, натрий, калий, рубидий и цезий. Эти элементы называют щелочными элементами. В эту же группу входит искусственно полученный малоизученный радиоактивный (неустойчивый) элемент франций. Иногда в IA группу включают и водород. Таким образом, в эту группу входят элементы каждого из 7 периодов.

Во IIA группу входят бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий. Последние четыре элемента имеют групповое название – щелочноземельные элементы.

В земной коре наиболее распространены четыре из этих тринадцати элементов: Na (w =2,63 %), K (w = 2,41 %), Mg (w = 1,95 %) и Ca (w = 3,38 %). Остальные встречаются значительно реже, а франций вообще не встречается.

Орбитальные радиусы атомов этих элементов (кроме водорода) изменяются от 1,04 А (у бериллия) до 2,52 А (у цезия), то есть у всех атомов превышают 1 ангстрем. Это приводит к тому, что все эти элементы представляют собой элементы, образующие истинные металлы, а бериллий – элемент, образующий амфотерный металл. Общая валентная электронная формула элементов IA группы – ns 1 , а элементов IIА группы – ns 2 .

Большие размеры атомов и незначительное число валентных электронов приводят к тому, что атомы этих элементов (кроме бериллия) склонны отдавать свои валентные электроны. Наиболее легко отдают свои валентные электроны атомы элементов IА группы, при этом из атомов щелочных элементов образуются однозарядные катионы, а из атомов щелочноземельных элементов и магния – двухзарядные катионы. Степени окисления в соединениях у щелочных элементов равна +1, а у элементов IIA группы – +2.

Простые вещества, образуемые атомами этих элементов, – металлы. Литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций называют щелочными металлами, так как их гидроксиды представляют собой щелочи. Кальций, стронций и барий называют щелочноземельными металлами. Химическая активность этих веществ увеличивается по мере увеличения атомного радиуса.

Из химических свойств этих металлов наиболее важны их восстановительные свойства. Щелочные металлы – сильнейшие восстановители. Металлы элементов IIA группы также довольно сильные восстановители.

Химия р-элементов

Химия d-элементов

(**) - не совсем подробный ответ

Общая характеристика P-, S-, D-элементов

Элементы в периодической системе Менделеева делятся на s-, p-, d-элементы. Это подразделение осуществляется на основе того, сколько уровней имеет электронная оболочка атома элемента и каким уровнем заканчивается заполнение оболочки электронами.

К s-элементамотносят элементы IA-группы – щелочные металлы. Электронная формула валентной оболочки атомов щелочных металлов ns1. Устойчивая степень окисления равна +1. Элементы IА-группыобладают сходными свойствами из-за сходного строения электронной оболочки. При увеличении радиуса в группе Li-Fr связь валентного электрона с ядром слабеет и уменьшается энергия ионизации. Атомы щелочных элементов легко отдают свой валентный электрон, что характеризуют их как сильные восстановители.

Восстановительные свойства усиливаются с возрастанием порядкового номера.

К p-элементамотносятся 30 элементов IIIA-VIIIA-групппериодической системы; p-элементы расположены во втором и третьем малых периодах, а также в четвертом—шестом больших периодах. Элементы IIIА-группыимеют один электрон на p-орбитали. В IVА-VIIIА-группахнаблюдается заполнение p-подуровня до 6 электронов. Общая электронная формула p-элементов ns2np6. В периодах при увеличении заряда ядра атомные радиусы и ионные радиусы p-элементов уменьшаются, энергия ионизации и сродство к электрону возрастают, электроотрицательность увеличивается, окислительная активность соединений и неметаллические свойства элементов усиливаются. В группах радиусы атомов увеличиваются. От 2p-элементов к 6p-элементам энергия ионизации уменьшается. Усиливаются металлические свойства p-элемента в группе с увеличением порядкового номера.

К d-элементамотносятся 32 элемента периодической системы IV–VII больших периодов. В IIIБ-группеу атомов появляется первый электрон на d-орбитали, в последующих Б-группах d-подуровень заполняется до 10 электронов. Общая формула внешней электронной оболочки (n-1)dansb, где a=1?10, b=1?2. С увеличением порядкового номера свойства d-элементов изменяются незначительно. У d-эле-ментов медленно происходит возрастание атомного радиуса, также они имеют переменную валентность, связанную с незавершенностью предвнешнего d-электронного подуровня. В низших степенях окисления d-элементы обнаруживают металлические свойства, при увеличении порядкового номера в группах Б они уменьшаются. В растворах d-элементы с высшей степенью окисления обнаруживают кислотные и окислительные свойства, при низших степенях окисления – наоборот. Элементы с промежуточной степенью окисления проявляют амфотерные свойства.

Оборудование: интерактивная доска, таблицы, планшеты с тестовыми заданиями, магнитная доска, магниты.

1). Положение d-элементов в периодической системе.

2). Особенности строения атомов d-элементов, их свойства.

3). d-Элементы и живой организм.

4). Биологическая роль и токсическое действие d-элементов.

5). Проблемы загрязнения окружающей среды металлами и пути ее решения.

6). Нахождение d- элемента в природе. Полезные ископаемые, содержащие d-элементы, в Воронежской области.

I. АКТУАЛИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ.

III. ИЗУЧЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РОЛИ И ТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ d-ЭЛЕМЕНТОВ.

Особенность строения атомов d-элементов обусловлена наличием в них избытка валентных орбиталей и недостатком электронов. d-Элементы-металлы, а все металлы имею небольшое количество электронов на внешнем энергетическом уровне, легко их теряют, проявляя восстановительные свойства.

Металлы способны вступить во взаимодействие с белками организма и образовать с ними металлоорганические соединения. Ионы металлов - непременные участники биологических процессов: они стимулируют, нормализуют обмен веществ в организме, оказывают положительное действие на рост и размножение, на иммунобиологическую активность организма и продолжительность жизни; участвуют в кроветворении, в окислительно- восстановительных процессах, стабилизируют и активируют ферменты (образуют их активные центры). Ионы металлов создают разность потенциалов вблизи поверхности клеточных мембран, чем обеспечивают протекание жизненных процессов в клетке. Токсичность металлов тесно связана с их физико-химическими характеристиками (электронной конфигурацией, энергией ионизации, электроотрицательностью, величиной окислительно-восстановительного потенциала, способностью к образованию более или менее прочных соединений с рядом функциональных групп на поверхности или внутри клеток белков и т.д.), а также со строением иона металла, с функциональной и структурной организацией биологического объекта.

Электроотрицательность влияет на взаимодействие металла с цитоплазмой. Например, высокая электороотрицательность ртути дает ей возможность в первую очередь взаимодействовать с активными центрами ферментов, снижая этим их активность, а у растений – подавляя фотосинтез в хлоропластах. При установлении вредного воздействия загрязняющего вещества на организм (природный объект) необходимо учитывать три фактора:

1) токсичность вещества зависит от его состояния (нерастворимые в воде соединения практически не подвергаются превращениям в организме);

2) в природных условиях относительно безвредное вещество может перейти в высокотоксичное соединение;

3) в природной среде токсичное вещество может постепенно накапливаться в цепи питания, его концентрация в высших звеньях этой цепи может в тысячи раз превышать концентрацию данного вещества в окружающей среде в целом (фактор биологического накопления).

Изменение концентрации Ме в окружающей среде может происходить как естественным путем (перераспределение между поверхностью суши, водой, атмосферой), так и искусственно (аккумуляция в почве, возникновение геохимических аномалий с последующим распределением и усвоением металлов растениями, животными и микроорганизмами).

В процессе эволюции организмы выработали систему защиты от повреждающего действия металлов, как на уровне генома, так и на уровне тканевых регуляторных механизмов. Система защиты представлена специфическими белками, вырабатываемыми организмом, которые действуют на регуляторные участки ДНК и РНК; синтез таких белков приводит к появлению устойчивых (толерантных) к токсичному действию металлов популяций. Белки обладают несколькими центрами связывания, что дает возможность нейтрализовать одновременно большое количество поступающих в организм металлов.

Организм и среда взаимосвязаны. Отмечена определенная зависимость между биологической ролью элементов и их местом в периодической системе Д.И.Менделеева. Органический мир построен главным образом из легких элементов. Поэтому только 4 металла: натрий, калий, кальций, магний содержатся в организмах в сравнительно больших количествах. Большинство же биологически активных металлов расположены в средней части первого большого периода и относится к переходным элементам, которые содержатся в организмах в очень малых количествах.

В подавляющем большинстве случаев при переходе от легких элементов к тяжелым в пределах одной группы их токсичность возрастает и параллельно этому убывает их содержание в биомассе (Zn, Cd, Hg).

d-Элементы обладают двойной биологической ролью: важным биологическим значением и токсическим действием на живой организм.

Целесообразно выделить 3 направления:

а) антропогенные источники поступления Ме в окружающую среду;

б) биологическая роль металлов;

в) токсическое действие металлов.

V. ПРОБЛЕМА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ МЕТАЛЛАМИ И ПУТИ ЕЕ РЕШЕНИЯ.

Загрязнение окружающей среды металлами наиболее опасно для биологических объектов. Завышенное или заниженное содержание Ме в организмах вызывает различные болезни.

Особенно опасно загрязнение среды тяжелыми металлами, поскольку они включаются в природный круговорот веществ. В последнее время все чаще выявляют очаги аномально высоких концентраций тяжелых металлов. Например, в некоторых промышленных районах содержание в почве свинца превышает его фоновое значение в 22 раза, кобальта – в 10, цинка - в 28, меди - в 100 раз. Из почвы металлы попадают в растения.

Так, в помидорах, выращенных на расстоянии 500-5000 м от предприятий цветной металлургии, свинца содержится в 5-10 раз больше, а в клубнях картофеля – в 10-170 раз больше, чем на более удаленных участках. Накапливать металлы способны также грибы, мхи, водоросли, моллюски, рыбы. В карпах, выращенных в прудах возле автомагистралей, концентрация свинца превышает ПДК в 3 раза.

Недостаток тяжелых металлов в природной среде также небезопасен для живых организмов. Полагают, что нехватка в организме цинка, меди, кобальта или никеля вызывают потерю аппетита, развитие близорукости.

Какие отрасли промышленности вызывают наибольшее загрязнение d- элементами окружающей среды? В наибольшей степени подвергаются загрязнению металлами районы, в которых добывают руду, обогащают ее и производят металл. 70-75% всех производственных отходов приходится на горнодобывающую промышленность. Существует четкая закономерность: чем меньше объем производства металлов и его концентрация в рудах, тем больше отходов образуется при получении его из руды. На 1т готового металла количество отходов составляет: для Pb -30т, Ni -100т, Cu-200-300т, Sn-500-1000т, W и Mo- 2000 т пустой породы.

В отвалах теряется более 15% меди, 50% Zn, 13-14% благородных металлов. Все эти данные свидетельствуют об огромной техногенной нагрузке на природную среду. К путям снижения или предотвращения этой нагрузки следует отнести:

1) комплексное использование руд;

2) улавливание и использование газообразных выбросов;

3) переработка твердых отходов (снижение их токсичности и появление нового источника сырья);

4) повторное вовлечение в технологический процесс очищенных стоков;

5) разработка и внедрение малоотходных технологий.

VI. НАХОЖДЕНИЕ d- ЭЛЕМЕНТОВ В ПРИРОДЕ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ.

В земное недро ты, Химия,
Проникни взора остротой,
И что содержит в нем Россия,
Драги сокровища открой.

После распада СССР Россия оказалась лишенной многих ценных металлов: хрома, урана, марганца и др. Остались лишь два крупных региона по добыче и переработке цветных металлов: Карело-Кольский и Норильский. Однако, экологическая обстановка в этих регионах неблагоприятная. Попав в Норильске под дождь, можно остаться без плаща. Ежесуточно в атмосферу выбрасывается 54 т газов. Возникла необходимость поиска альтернативных регионов, богатых металлами, но более экологически чистых.

По запасам металлов III место после Карело-Кольского и Норильского районов занимает Воронежская область. Кристаллический фундамент, на котором стоит Воронеж, содержит железо, никель, замечены проявления хрома, титана. Среднегодовая прибыль от разработки воронежских месторождений составила бы 3 млн. рублей.

В Лисках есть следы урана, радоновой воды, в 2 раза более богатой радоном, чем воды Цхалтубо.

В области 32 металлоносных места и 5 месторождений. Наиболее ценными являются Верхне- Мамонское и Елань – Коленовское. Запасы по металлам в Елань – Колено составляют 1 млн. тонн, в то время как месторождения международного значения в ЮАР и Канаде имеют запасы всего 25 тысяч тонн металлов.

Теперь стоит задача рационального использования природных богатств. В Елань-Колено огромные запасы меди и никеля, есть платина и золото, а Россия 10% титана завозит из Швеции, руда на Кольский полуостров поступает из ЮАР.

Германия работает на минералах, содержащих 24% железа, а мы отправляем в отвал все, что содержит менее 40% железа. В Павловском гранитном карьере в отвал ушло металлов на сумму 28 млн.$. Нетрудно подсчитать прибыль, которую может дать этот карьер, если цена 1 т – 70$, а добывается 450 тысяч тонн с извлечением 80%. Осмия берут 8%, а 92% идет в отвал, платины извлекают 24 %, остальное – в отвал.

Стрелецкий песчаный карьер может давать 15 кг золота ежегодно, прибыль от этого составит 28 млн.$. А, ведь, золото и платина – валютные металлы. Некоторые соединения имеют огромное значение для развития медицины и экологии. Так, Pt(NH₃)₂Сl₂ – прекрасный антираковый препарат.

Платина и палладий являются катализаторами, направляющими процесс очистки выхлопных газов на фильтрах автомобиля на образование экологически чистых продуктов.

Платиниды используются для изготовления костюмов космонавтов. В настоящее время разработана безотходная экологически чистая технология извлечения, транспортировки и переработки металлов, но она еще не внедрена. Задача молодого поколения осуществить внедрение этой и ей подобных технологий и рационально использовать природные богатства.

VIII. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ (проверка через интерактивную доску).

Один из предсказанных Д.И.Менделеевым элементов IV периода образует оксид, содержащий 34,8% кислорода. Назвать этот элемент.

48 г О составляет 34,8%

Х г ________________ 100%

138 г – 48 г = 90 г

Ar(R) = 90:2 = 45 —> искомый металл Sc

2. При взаимодействии 0,10 г некоторого металла с водой образуется 0,005 г водорода. Назвать этот элемент, если он обладает постоянной степенью окисления.

Х = 40 г —> искомый металл Са

IX. ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ

X. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ.

Моя педагогическая концепция по экологизации химии близка экологизированному курсу химии: от темы к теме В.М.Назаренко. В работе использованы некоторые данные из доклада профессора Н.М. Чернова “Металлоносные районы Воронежской области” на секции учителей предметов естественного цикла.

Читайте также:

  
• Направление на медосмотр инвалида 3 группы
  
• Dark souls 2 маска фарроса
  
• Охотники за привидениями прикол
  
• Diablo 2 гроздья гнева описание
  
• Символы воды огня воздуха земли и воды