Свойства элементов Iв группы: Cu, Ag, Au.

Значение темы: медь является необходимым микроэлементом растительных и животных организмов содержится в живых организмах в небольших количествах – около 100 мг в организме взрослого человека. Она входит в состав белков: гемокупреина, церулоплазмина, купрпротеина, ряда ферментов и концентрируется преимущественно в печени, головном мозге, в крови. Средняя дневная доза потребления меди для человека 4–5 мг. Соединения меди необходимы для синтеза гемоглобина и фосфолипидов.

Например, медьсодержащий белок плазмы крови – церулоплазмин (98% меди, содержащейся в плазме крови) выполняет в организме многопрофильную функцию, выполняя роль не только резервуара для меди, но и транспортную функцию, регулирующую баланс меди в организме. Недостаток меди ведет к развитию анемии (разрушению эритроцитов), нарушению остеогенеза, нарушается нормальное развитие соединительных тканей и кровеносных сосудов, а избыток может повлечь перерождение печени.

Важную физиологическую роль выполняет фермент супероксиддис­му­таза, ускоряющий реакцию разложения супероксид-иона – О₂^-, возникающего в клетках вследствие свободнорадикального окисления веществ.

Не менее важную роль выполняет фермент цитохромоксидаза в дыхательной цепи.

У моллюсков и членистоногих кислород переносится медьсодержащим белком гемоцианином, находящимся только в плазме, а процесс связывания и освобождения кислорода происходит за счёт окисления и восстановления ионов меди (Сu⁺, Cu²⁺) в гемоцианине, что объясняет голубой цвет крови у этих организмов.

Сульфат меди CuSO₄ ּ5H₂O применяется в качестве антисептического, вяжущего, прижигающего средства для наружного применения в глазной и урологической практике. При приеме внутрь оказывает рвотное действие. В малых дозах соли меди входят в состав препаратов, улучшающих кроветворение.

В организме взрослого человека обнаруживается около 1 мг серебра. Ионы серебра бактерицидны. Они убивают грамположительные и грамотрицательные микроорганизмы, а также вирусы, инактивируя их ферментативные центры. Бактерицидные свойства серебра использовали еще в Древнем Египте: для лечения ран накладывали на их поверхность металлические серебряные пластины. В настоящее время применяется «серебряная вода», «серебряная марля», нитрат серебра, который обладает антисептическим и прижигающим действием. Последнее обусловлено способностью AgNO₃ свертывать белки, превращая их в нерастворимые соединения при прижигании ран и язв. Для этих целей в медицине применяют нитрат серебра в виде палочек (Stilus Argenti nitrici). В небольших концентрациях раствор нитрата серебра оказывает вяжущее и противовоспалительное действие. В медицине используют коллоидные препараты серебра (колларгол – 70 % Ag, протаргол – 8 % Ag и др.), где мелкодисперсное металлическое серебро связано с белком и лишь частично ионизировано. В них сохраняются дезинфицирующие свойства серебра, но пропадает прижигающее действие. Токсическое действие соединений серебра, как и в случае меди, обусловлено тем, что ионы серебра взаимодействуют с тиольными серо- и азотсодержащими группами белков, нуклеиновых кислот и других биоорганических веществ. При этом образуются биокластеры хелатного типа, вследствие чего белки становятся нерастворимыми, теряют ферментативную активность.

В организме взрослого человека обнаруживается до 10 мг золота. Препараты золота применяют также в качестве эффективных противовоспалительных средств. Золото, как благородный металл, устойчивый к окислению в различных средах, используют в стоматологии для изготовления зубных протезов. Все растворимые соединения меди, серебра и золота токсичны, особенно соединения меди.

Цель:изучить свойства меди, серебра, золота, необходимые для усвоения последующего материала и свойства их соединений, имеющих важное медико-биологическое значение.

Опыт 1. Получение гидроксида меди (II) и изучение его свойств

В четырёх пробирках полу­чи­те гидроксид меди действием 1–2 капель раствора NaOH c с(¹/₁ NaOH) = 0,2 моль/дм³ на 3–5 капель раствора соли меди (II). Каков цвет осадка?

В одну пробирку добавьте избыток раствора NaOH, в другую – 30% раствор H₂SO₄, в третью – раствор аммиака, а четвёртую – нагрейте до кипения. Запишите наблюдения, обратите внимание на цвет растворов. Составьте уравнения реакций в молекулярной и ионной форме. Сделайте вывод о способе получения и свойствах гидроксида меди (II).

Опыт 2. Гидролиз солей меди (II)

а) Испытайте лакмусовой или уни­вер­сальной индикаторной бумагой раствор соли меди (II). Какова реакция среды?

б) К 2–3 каплям раствора сульфата меди (II) прилейте равный объем раствора карбоната натрия. Какова реакция среды? Опишите наблюдения.

Составьте уравнение реакции гидролиза и уравнение реакции взаимо­действия сульфата меди (II) с карбонатом натрия при участии воды, объясните образование осадка основного карбоната меди (II). Сделайте выводы.

Опыт 3. Получение комплексных соединений меди (II)

В пробирку с 1–2 каплями раствора сульфата меди (II) прибавляйте по каплям раствор аммиака до растворения выпадающего в начале осадка основной соли (CuOH)₂SO₄.

Опишите наблюдения, составьте уравнения реакций, учитывая, что в избытке раствора аммиака образуется одновре­мен­но комплексное основание и комплексная соль меди (II) с координационным числом 4. Напишите уравнения диссоциации гидроксида меди (II) и гидроксида тетрааминмеди (II). Какое основание сильнее? Почему? Сделайте выводы.

Опыт 4. Получение серебряного зеркала.

В пробирке нагрейте до кипения 1–2 мл воды, добавьте в нее 1 каплю раствора нитрата серебра и 1–2 капли (встряхивая пробирку после добавления каждой капли) 2,0 моль/дм³ раствора аммиака до растворения выпавшего в начале осадка Ag₂O. Следует избегать избытка раствора аммиака. К полученному проз­рачному раствору добавьте такой же объем 10% раствора глюкозы, перемешайте и поставьте пробирку в стаканчик с горячей водой на 2–3 мин. Какое вещество выделяется на стенках пробирки? Напишите уравнение реакции, учитывая, что глюкоза переходит в глюконовую кислоту - С₅Н₆(ОН)₅СООН. Сделайте вывод.