Тема лекции: Химия неметаллов Кафедра химии

Оксид углерода (II) 2C + O 2 (недост.) 2CO C O Hb билирубин + CO (в организме) HCOOH CO + H 2 O (t, H 2 SO 4 ) CO + NaOH HCOONa (t, P) Кислотный оксид 2CO + O 2 2CO 2 CO + Cl 2 COCl 2 (фосген) Fe 2 O 3 + 3CO 3CO 2 + 2Fe (гопкалит, CuO + MnO 2 ) Red Hb O 2 + CO Hb CO + O 2 оксигемоглобинкарбоксигемоглобин Лиганд к Fe +2 С С

Синильная кислота 99 %1 % HCN H + + CN ¯ pKa 9,6 Антидоты: тиосульфат натрия, глюкоза, соли железа(III), нитриты [ Hb(Fe +2 ) MtHb(Fe +3 ) ] KCN + Na 2 S 2 O 3 KSCN + Na 2 SO 3 Hb(Fe +2 )Цитохромы(Fe+3)

Азот NH 3 NH 4 + NH 2 - NH 2 NH 2 -OHN2N2 N2ON2ONO N 2 O 3 HNO 2 NaNO 2 NO 2 N 2 O 5 HNO 3 NaNO 3 Содержание в атмосфере – 78 об.% Биологическое значение азота - строительный материал клеток (белки) - участие в обмене веществ (ферменты) - передача наследственной информации (ДНК, РНК) - важная роль в энергетике клетки (АТФ) N N

III. В реакциях комплексообразования - лиганд 4NH 3 + Cu 2+ [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ Токсичен за счет связывания катионов биометаллов. 4NH 3 + 5O 2 4NО + 6H 2 O (катализ,Pt) 4NH 3 + 3O 2 2N 2 + 6H 2 O (горение) II. Окислительно-восстановительные – только red! в) аммиачный буфер(NH 3 + NH 4 Cl) NH HOH NH 3. H 2 O + H + рН < 7 б) гидролиз солей а) слабое основание pK b = 4,75 как NH 4 OH, но не как NH 3 ! I. Кислотно-основные свойства: NH 3 + HOH NH OH -Аммиак 10% р-р – нашатырный спирт (NH 4 ) 2 SO 4 + NaOH NH 3 + H 2 O+ Na 2 SO 4

Оксиды азота N2ON2O - «веселящий газ», компонент газового наркоза (80% - N 2 O, 20% - О 2 ) NО NO 2 фотохимический смог N2O3N2O5N2O3N2O5 ангидриды соответствующих кислот 2NO 2 + 2NaOH NaNO 2 + NaNO 3 + H 2 O дым («smoke»), туман («fog»)

Сенсибилизатор Сенсибилизатор – вещество, способное поглощать и передавать солнечную энергию N 2 + O 2 h NO2 NO + O 2 NO 2 22 S - сенсибилизатор Фотохимический смог результат фотохимических реакций при участии выхлопа автомобилей на свету h SS S + O 2 O 2 + O 2 O 3 + OO + O 2 O3O3 R-H + O 3 RO 3 H органические пероксиды (разрушение живой ткани) O 3 вблизи поверхности Земли губительно действует на организм

Джозеф Пристли ( ) NONO Сальвадор Монкада Универсальный биорегулятор Ф. Мурад Л. Игнарро Р. Фурчготт Нобелевскаяпремия по физиологии, 1998Нобелевскаяпремия 1998

N +3 Азотистая кислота и нитриты HNO 2 H + + NO 2 - pK a = 3,4 неустойчива, существует только в водных р-рах 3HNO 2 2NO + HNO 3 + H 2 O Химические свойства нитритов 1) гидролиз NO H 2 OHNO 2 + OH - pH > 7 2) в оx-red реакциях - и ox, и red реакции обнаружения redox 5NaNO 2 + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 5NaNO MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O redox 2NaNO 2 + 2KI + 2H 2 SO 4 + Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 2NO + I 2 + 2H 2 O

Нитриты ядовиты!!! ПДК (в воде) < 10 мг/л, LD = 1 г Применение нитритов 1)В органическом синтезе – производство красителей, лекарств, индикаторов; 2) В медицине NaNO 2 – при стенокардии Биологическое значение

N +5 Азотная кислота и нитраты HNO 3 H + + NO 3 - pK a = -1,6 Нитрат-ион – очень устойчив, не такой сильный окислитель, как азотная кислота 3KNO 3 + 8Al + 5KOH + 2H 2 O3NH 3 + 8KAlO 2

Фосфор Соли ФосфатыK 3 PO 4 pH >> 7 ГидрофосфатыК 2 НРО 4 рН > 7 ДигидрофосфатыКН 2 РО 4 рН < 7 Р Р Функции и роль фосфатов в организме Фосфатный буфер Фактор постоянства рН внутриклеточной жидкости

ПР 1 < ПР 2 Строительный материал млекопитающих 1,5 кг: Сa 5 (PO 4 ) 3 X [X=OH (кости), Х=F (зубы)] Костная ткань (обновление)

АТФАДФ АМФАденозин Освобождение энергии Накопление энергии обычно«второе дыхание»при угрозе гибели Энергетический баланс АТФ – фактор передачи энергии

Сl +1 гипохлоритыхлорамины NaClONH 2 Cl гексахлор- меламин монохлор- амин Б дихлор- амин Б хлорная известь Хлорактивные соединенияГалогены Содержат хлор в степени окисления +1. Сильные окислители! Применение: дезинфекция, дегазация Hal

Количество определяется количеством хлора, выделяющегося при взаимодействии 1 моля вещества с соляной кислотой. Вычисляется в %. За 100% принимают массу 1 моля хлорактивного вещества. Количество определяется количеством хлора, выделяющегося при взаимодействии 1 моля вещества с соляной кислотой. Вычисляется в %. За 100% принимают массу 1 моля хлорактивного вещества. Теоретический расчет содержания активного Сl* CaOCl 2 + 2HCl Cl 2 + CaCl 2 + H 2 O Активный хлор, Cl* Стехиометрические коэффициенты при расчетах учитываются! Практическое определение методом иодометрии C 6 H 5 SO 2 NClNa + 2HCl Cl 2 + C 6 H 5 SO 2 NH 2 + NaCl Cl 2 + 2KI I 2 + 2KCl I 2 + Na 2 S 2 O 3 2NaI + Na 2 S 4 O 6

Na 2 S 2 O Сера Тиосульфат натрия Принято считать, что в состав тиосульфата входят атомы серы с разными степенями окисления Принято считать, что в состав тиосульфата входят атомы серы с разными степенями окисления Правильнее говорить о разновалентных атомах Химические свойства Na 2 S 2 O 3 + 2HCl 2NaCl + H 2 S 2 O 3 S 0 SO 2 +H 2 O S O S O O H H тиосерная кислота лечение кожных заболеваний Боится кислот! S S

Антидот при отравлении цианидами Na 2 S 2 O 3 + KCN Na 2 SO 3 + KSCN Антидот при отравлении солями тяжелых металлов Na 2 S 2 O 3 +HgCl 2 +H 2 O HgS + 2HCl + Na 2 SO 4 Иодометрия - количественное определение иода Na 2 S 2 O 3 + I 2 2NaI + Na 2 S 4 O 6 тетратионат натрия oxred Взаимодействие с хлором Na 2 S 2 O 3 + Cl 2 + H 2 O S 0 + Na 2 SO HCl недостаток Na 2 S 2 O Cl 2 + 5H 2 O 8 HCl + Na 2 SO 4 + H 2 SO 4 избыток В первых противогазах применялась для дегазации, ныне – для удаления остатков хлора.

Кислород O O … ….. OO :: O O … … O 8 1s 2 2s 2 2p 4 синглет I +E синглет IIтриплет.. O.. O.. + O O 45 мин с О О ййй к

Кислород O8O8 O8O8 О О

супероксид-анион-радикал Первый этап O 2 + e O 2 - · HbFe 2+ + O 2 HbFe 2+ ·O 2 HbFe 3+ ·O 2 - · HbFe 3+ + O2-·O2-· метгемоглобин, 1-2% - норма, 60% - смерть Превращение в организме O 2 + 4H + + 4e 2H 2 O O 2 + H + + e. HO 2. HO 2 + H + + e H 2 O 2 H 2 O 2 + H + + e H 2 O +. OH. HO + H + + e H 2 O Защита (супероксиддисмутаза) ECu +2 + O 2 - · ECu +1 + O 2 ECu +1 + O 2 - · + 2H + ECu +2 + H 2 O 2 Пути образования R-H + O 2 - · R-O-O - + H· O 2 - · + H 2 O HO 2 · + OH - HO 2 · + R-H R-O-O · + H 2 При высокой концентрации разрушает биосубстрат!

Озон O O O о 3О 2 2О 3 (УФ) Содержание в верхних слоях атмосферы – – об.% Способен поглощать излучение с длиной волны менее 290 нм о (O 3 + 2H + O 2 + H 2 O) = B > 1.23 В Химические свойства O KI + H 2 O I 2 + O KOH сильный окислитель! Применение - очистка питьевой воды - кварцевое облучение воздуха

Пероксиды O -1 H 2 O 2 пероксид водорода Na 2 O 2 пероксид натрия H 2 S 2 O 8 перекисная кислота R-O-O-H R-O-O-R органические пероксиды слабая кислота H 2 O 2 + H 2 O H 3 O + + HO 2 - K a = H 2 O -2 H 2 O 2 -1 O 2 0 +e-e сильный охcлабый red o = B o = B Cвойства Н 2 О 2 2H 2 O 2 2H 2 O + O 2 MnO 2 ox-red toto в организме – каталаза

В организме 10% О 2 метаболизирует через Н 2 О 2 Токсична! Fe +2 + H 2 O 2 Fe +3 + H 2 O R-SH + 3H 2 O 2 R-SO 3 H + 3H 2 O R-S-R 1 + 2H 2 O 2 R-SO 2 -R 1 + 2H 2 O Защита 2H 2 O 2 2H 2 O + O 2 каталаза H 2 O 2 H 2 O пероксидаза Биологическое значение H 2 O 2 повреждает гемоглобин денатурация белков H 2 O 2 + 2Cl - Cl 2 + 2H 2 O SO H 2 O 2 SO H 2 O антимикробное действие лейкоцитов сульфитоксидазная защита Польза