Цинк задерживается и накапливается в гипофизе, мускулах и половых железах. Считается, что повышенное содержание цинка в пище и питьевой воде вызывает поражение почек, кишечное отравление. При определенных условиях (Ca и P присутствуют в минимальных количествах) у животных цинк (в избыточном количестве) замедляет развитие костного скелета. Следует также отметить, что соединения цинка довольно широко встречается в быту: например, окись цинка входит в состав резиновых изделий (наполнитель) и красителей, а поэтому представляет опасность.
Мышьяк (As)
Микрочастицы мышьяка усваиваются клетками человеческого организма, этот элемент №33 содержится в крови, тканях и органах, особенно много его в печени: от 2 до 12 мг на 1 кг веса. Ученые предполагают, что микродозы мышьяка повышают устойчивость организма к действию вредных микробов. Но в случае его избыточного поступления в организм мышьяк вызывает --> рак легких и кожи, приводит к смерти.
Свинец (Pb)
У взрослых всасывается 10% свинца, попадающего в огранизм вместе с пищей. Период полувыведения свинца из крови и мягких тканей составляет 28-36 суток. Острое свинцовое отравление приводит сначала к потере аппетита и рвоте; хроническое отравление - оказывает влияние на многие биохимические процессы, замедляет скорость проведения в периферических нервах, поражает проксимальные канальцы почек, повышает артериальное давление, сказывается на нервной системе, препятствует одной из многочисленных ступеней биосинтеза гема!
Никель (Ni)
Никель стабилизирует структуру РНК и ДНК и структуру рибосом, совместно с другими ионами металлов Ni2+(именно в этом виде он встречается в биологических системах) активирует определенные ферменты, входит в состав фермента уреазы.
При попадании внутрь большое количество ионов Ni2+ вызывает острый желудочно-кишечный дискомфорт. Хроническая интоксикация никелем приводит к разрушению сердечной мышцы и других тканей.
Ванадий (V)
Играет важную роль в регуляции сокращения гладкой мускулатуры. В увеличенных концентрациях вызывает сужение кровеносных сосудов и желудочно-кишечные нарушения.
Олово (Sn)
Выполняет вспомогательную, но важную роль в процессе кальцификации, таким образом, без олова невозможно правильное развитие скелета.
Хром (Cr)
Является кофактором инсулина (глюкозный фактор толерантности). Участвует в регуляции усвоения глюкозы тканями животных. Необходим лишь в незначительных количествах, при избытке возможно возникновение рака.
Селен (Se)
Долгое время считалось, что селен оказывает только токсическое действие. От повышенного количества селена в растениях из-за большого содержания его солей в почвах, например некоторых территорий штатов Монтана и Дакота, страдали сельскохозяйственные животные , пасущиеся в этих местностях.
Однако, проведенные в последние годы исследования показали, что селен в комплесе с какой-либо аминокислотой входит в состав простетических групп нескольких ферментов, в частности глутатионпероксидазы, которая вместе с пептидом глутатионом защищает клетки от разрушающего действия перекиси водорода. В эритроцитах железо, присутствующее в молекуле гемоглобина, обычно находится в ферроформе [Fe(II)]. Однако под воздействием перекиси водорода оно легко окисляется до ферриформы [Fe(III)]; образующийся при этом метгемоглобин не способен переносить кислород. Глутатионпероксидаза предотвращает образование метгемоглобина путем разложения перекиси водорода.
Активный центр глутатионпероксидазы содержит остаток необычной аминокислоты - селеноцистеина (рис. 5), в которой атом серы цистеина заменен на атом селена. Возможно, что -SeH-группа этого остатка обладает какими-то преимуществами по сравнению с -SH-группой в механизме действия этого и других селенсодержащих ферментов.
Рис. 4
Ртуть (Hg)
В среднем в человеке содержится 13 мг ртути, которые не приносят ему никакой пользы. Соли ртути аккумулируются в почках, мозге, происходит нарушение функционирования нервной системы; ртуть преодолевает плацентарный барьер;
Кадмий (Cd)
До сих пор не известно о каких-либо биохимических функциях кадмия в организме человека, но обнаружено еще в 1946 г., что кадмий приводит к заболеванию Итай-Итай, выявленному в Японии (префектура Тояма). Причиной болезней послужило повышенное поступление в организм кадмия с рисом, выращенным на полях, орашаемых из реки Дзинцу, в которую кадмий попадал со стоками вышерасположенного рудника. Заболевание характеризовалось сильными болями, деформацией скелета, переломами костей, поражением почек. Кадмий очень медленно выводится из организма человека и отравления им может принимать хроническую форму. Спустя 15 - 30 лет после первого обнаружения болезни более 150 человек погибли от хронического отравления кадмием. Кадмий считается самым опасным тяжелым металом. Он обладает канцерогенными свойствами.
5. Металлы побочных подгрупп
Все элементы побочных подгрупп - металлы. Их часто называют переходными элементами. Переходные элементы классифицируют по заполняемому энергетическому подуровню. Так у железа заполняется 3d-подуровень, поэтому железо - 3d-элемент, а серебро - 4d-элемент, потому что у него заполняется 4d-подуровень. Металлы побочных подгрупп также делят на металлы первого переходного ряда (металлы побочных подгрупп четвёртого периода, 3d-элементы), второго переходного ряда (металлы побочных подгрупп пятого периода, 4d-элементы), третьего переходного ряда (металлы побочных подгрупп шестого периода, 5d-элементы) и четвёртого переходного ряда (металлы побочных подгрупп седьмого периода, 6d-элементы). Кроме того, к переходным относят лантаноиды и актиноиды - 4f- и 5f-элементы соответственно.
В отличие от элементов главных подгрупп, у которых происходит заполнение электронами s- и p-орбиталей, у элементов побочных подгрупп происходит заполнение d- и f-орбиталей, то есть валентными являются электроны, располагающиеся на d- и f-орбиталях, а также - на внешней s-орбитали. На рисунке 1 изображена модель строения электронной оболочки атома железа.
Для элементов начала переходного ряда (побочные группы 3-7 групп) высшая степень окисления соответствует числу внешних электронов (то есть номеру группы). Для второго переходного ряда эта закономерность распространяется на рутений, а для третьего - на осмий и иридий (для которого оказалась возможна крайне нестабильная степень окисления +9). Ближе к концу переходного ряда внешние электроны становятся сильнее связаны с ядром, и высшая степень окисления уменьшается, так для элементов первого переходного ряда: у кобальта и никеля высшая степень окисления +4, у меди +3, у цинка +2.
У f-элементов заполняются f-подуровни, эти элементы находятся в шестом и седьмом периодах, но обыкновенно изображаются отдельно, под периодической системой. f-элементы шестого периода называются лантаноидами (или лантанидами), а f-элементы седьмого периода - актиноидами (или актинидами). В этом занятии особенности f-элементов рассматриваться не будут.
Металлы побочных подгрупп - как правило, твёрдые, за исключением ртути, серебристо-белые или серебристо-серые вещества. Медь окрашена в оранжево-красный цвет, а золото - в жёлтый. Некоторые металлы, такие как хром и осмий, обладают голубоватым оттенком. Температуры плавления переходных металлов обычно увеличиваются от начала ряда к середине, а затем снова уменьшаются. Аналогичным образом ведёт себя твёрдость металлов.
Железо находится близко к середине ряда и обладает довольно высокой температурой плавления (1538 °C) и умеренной твёрдостью. Чистое железо не находит широкого применения, однако сплавы на его основе распространены необычайно широко. Добавки других металлов, а также некоторых неметаллов, могут очень сильно влиять на механические свойства железа, а также на его химическую устойчивость. Например, примесь хрома делает железо устойчивым к коррозии, а примесь марганца - твёрдым, но пластичным.
Химические свойства металлов главных подгрупп сильно разнятся от металла к металлу. Так, например, все элементы первого переходного ряда, кроме меди, - весьма активные металлы, в ряду напряжений находятся до водорода и реагируют с кислотами с выделением водорода. Элементы III-VI групп второго и третьего переходных рядов (от иттрия до молибдена и от лантана до вольфрама) также в ряду напряжений расположены до водорода, однако, имеют очень устойчивые кристаллические решётки, в результате чего очень медленно взаимодействуют с кислотами (только лантан быстро растворяется в кислотах). Все остальные элементы второго и третьего переходных рядов расположены после водорода в ряду напряжений.
Большинство d-элементов проявляет переменную валентность в соединениях. Фактически, постоянные степени окисления в соединениях проявляют только скандий (+3), иттрий (+3), лантан (+3), актиний (+3), цинк (+2) и кадмий (+2).
Многие из химических соединений переходных металлов - окрашены. Окраска зависит от природы металла, степени окисления металла и окружения (то есть от того, какие атомы непосредственно связаны с ионом металла). В водных растворах кислородсодержащих солей ионы металлов, как правило, связаны только с молекулами воды, поэтому окраска растворов разных солей одного и того же металла, как правило, одинакова. На рисунке 3 представлены фотографии водных растворов солей металлов первого переходного ряда в степени окисления +2 (зелёный , серо-фиолетовый , серо-голубой , практически бесцветный , светло-зелёный , розовый , зелёный , голубой , бесцветный ). На рисунке 4 представлены фотографии разбавленных растворов соединений ванадия в различных степенях окисления (серо-фиолетовый +2, зелёный +3, синий +4, жёлтый +5). На рисунке 5 представлены разбавленные растворы сульфата меди(II) в разных системах (в чистой воде медь соединена с молекулами воды и окрашивает раствор в голубой цвет, в концентрированном растворе аммиака медь соединена с молекулами аммиака - в тёмно-синий, в концентрированном растворе хлорида натрия с хлорид-анионами - в зелёный, в концентрированной бромоводородной кислоте с бромид-анионами - в коричнево-фиолетовый).
Список использованной литературы
1. https://stud-baza.ru/metallyi-referatyi-himiya
3. https://studfile.net/preview/3142374/page:5/
4. https://do2.rcokoit.ru/mod/page/view.php?id=384904