11 группа (1В подгруппа)

27 Июня в 20:03 1851 0


В 11 группу входят Си, Ag, Аи (табл. 1 и 2). У всех металлов этой группы на внешнем энергетическом уровне имеются один s1 электрон (как у щелочных металлов) и полностью заполненная d-подоболочка. Эти металлы участвуют в образовании координационных соединений, КЧ которых составляет от 2 до 6.

Таблица 1. Некоторые физические и химические свойства металлов 11 группы


Название

Ат. №

Относит, ат. масса

Электронная формула

Радиус, пм

Основные изотопы (%)

Си

Медь Copper [от лат. Cuprum — Кипр]

29

63,546

[Ar]3d104s1

Сu+ 96,

Cu2+ 72,

атомный 127,8,

ковалентный 117

63Сu* (69,17)

65Си* (30,83)

Ag

Серебро Silver [от англо-сакс. siolfur — серебро, лат. Argentum]

47

107,868

[Kr]4d105s1

Ag+ 113,

Ag2+ 89,

атомный 144,4

ковалентный 134

107Ag* (51,84) 109Ag* (48,16)

Аи

Золото Gold [от англо-сакс. Gold]

79

196,967

[Xe]4f145d106s1

Аu+ 137,

Аu3+91,

атомный 144,2,

ковалентный 134

197Аu* (100)

Медь (Си) — Зd-элемент — необходимый кофактор нескольких важнейших окислительно-восстановительных ферментов, без которых нормальная жизнедеятельность невозможна, в частности, цитохромоксидазы, тирозиназы и других. Их биологическая роль связана с процессами гидроксилирования, переноса кислорода и электронов, а также окислительного катализа.

Дефицит Си вызывает анемию, поскольку сопровождается значительным ухудшением захвата Fe трансферрином из депо организма (необходимой стадии синтеза гемоглобина), ухудшением состояния соединительной ткани, потерей пигментации кожи. Дефицит Си может развиваться при избытке Zn. Физиологические последствия дефицита Си проявляются исключительно у животных. У человека такие случаи вообще неизвестны, так как во всех видах пищи содержится достаточное количество Си. В тканях здорового организма концентрация Си в течение всей жизни поддерживается строго постоянной. В организме существует система, препятствующая накоплению Си в тканях путем или ограничения всасывания, или стимуляции выведения.

Хронический избыток Си в тканях, развивающийся при некоторых заболеваниях, нарушает рост, вызывает гемолиз, снижение содержания гемоглобина, дегенеративные изменения тканей печени, почек, головного мозга. Си повышает проницаемость клеточных мембран и гидролиз АТФ, ингибирует глутатионредуктазу, легко образует комплексы с SH-, NH2- и СОOH-группами, и тем самым нарушает метаболизм содержащих их молекул. Координирующиеся атомы по способности связываться с Си(II) и с Zn(II) располагаются в ряд S>N>O, причем у меди эта способность в 10 раз выше, чем у цинка.

И Си(I), и Си(II) легко связывают сульфгидрильную группу. Си(II) окисляет ее до дисульфидной, восстанавливаясь до Си(I). Около 95% Си в организме человека находится в составе α2-глобулина крови — гликопротеина церулоплазмина. Недостаток этого белка развивается при наследственной болезни Вильсона-Коновалова, встречающейся примерно у 4 человек из миллиона. При этой болезни содержание Си в печени повышено, и усилено ее выделение с мочой (более 115 мкг/сутки). В молекуле церулоплазмина содержится 6-7 атомов Си, которые обусловливают его оксидазную активность. Обе степени окисления Си имеются в молекуле церулоплазмина в соотношении примерно 1:1, причем 2 атома Си(I) связаны с атомами серы.

Из геометрических форм молекул для Си(I) более свойствен тетраэдр, а для Сu(II) — значительно искаженный октаэдр с различной степенью удлинения двух связей в трансположении, от плоского квадрата до октаэдра. Кристаллы пептидных комплексов Сu(II) обычно имеют геометрию квадратной пирамиды, их КЧ равно 5.

Серебро (Ag). Дает характерную реакцию на воздухе с соединениями серы, образуя черную дисульфидную соль. Используется для изготовления монет, в фотографии, ювелирном деле, электрической промышленности, при изготовлении зеркал. Серебро токсично для низших организмов, благодаря чему используется для длительного сохранения воды («серебряная» вода). Для человека некоторой токсичностью обладает только нитрат, который в желудке быстро превращается в нерастворимый нетоксичный хлорид.

Ag легко образует комплексы с лигандами, содержащими большое количество тиольных, сульфидных, селеносульфидных, амино-, фосфатных, имидазольных и карбоксильных групп. При этом валентность металла может составлять и +1, и +2, и +3, а КЧ — при sp-гибридизации с образованием линейной конфигурации комплекса равняться двум, при 3-гибридизации с образованием тетраэдрического комплекса — четырем. Эти свойства металла обеспечивают бактерицидное действие металла на бактериальную ДНК, вызывая разрыв водородных связей между соседними атомами пуринов и пиримидинов. Это приводит к образованию комплексов, подавляющих репликацию ДНК и деление клеток.

При внутримышечном введении солей серебро сохраняется в участке инъекции связанным с белками тканей, а при внутривенной инъекции — в белках плазмы и лейкоцитов, но не в эритроцитах. Отмечено, что Ag снижает сродство Se к негемовым железосодержащим белкам, тем самым снижая их активность в качестве переносчиков электронов. Вызываемый серебром дефицит Se можно предотвратить увеличением содержания Se и токоферола (витамина Е) в диете. Внутривенные инъекции коллоидного Ag могут стать причиной развития опухолей в селезенке и печени.

При детоксикации солей Ag может развиваться так называемый аргироз: образование гранул металлического Ag в тканях, содержащих мощные восстанавливающие группы. В этом случае имеющиеся в организме ионы серебра абсорбируются на образовавшихся гранулах, а затем катализируют ускоренную передачу электронов от молекул-восстановителей.

Золото (Аи) — наиболее ковкий и пластичный из редких металлов. С древних времен используется в ювелирном, монетном и банковском деле, как мера богатства, в электронике, для изготовления окрашенных и теплоотражающих стекол. Сплавы золота используют при протезировании в стоматологии. Биологическая роль очень мала; предполагается наличие некоторого стимулирующего физиологического действия. Соли Аи, как и соли Ag, подавляют размножение бактерий. Поскольку атомы Au слабопроницаемы для электронов и активно выделяют вторичные электроны, коллоидную форму золота используют в качестве специфического маркера при различных видах микроскопии и в цитохимии.

В водном растворе Аи присутствует только в виде комплексных солей, например, двойной натриевой соли Na3Аи(S2О3)2. Аи+ образует также линейные анионы типа [Сl-Аи-Сl], а Аи3+ — комплексные соединения, имеющие плоскую квадратную конфигурацию и КЧ = 4. Легче образуются комплексы с лигандами, содержащими атомы S. Сродство к О и N слабее. Соли Аи используют для лечения ряда диффузных заболеваний соединительной ткани, вводя их парентерально. Однако при этом возможно комплексообразование с донорными группами α-глобулина в плазме и других тканях, приводящее к появлению хризиаз — темных пятен на коже и в тканях. Механизм их появления, очевидно, аналогичен выявленному при аргирии при детоксикации вводимых солей. Сродство катионов Аи к тиоловым группам может приводить к подавлению активности тиоловых ферментов, некоторых лизосомальных протеаз, например, коллагеназы и эластазы, метаболизма α-тиоловых жирных кислот, синтеза глюкозамино-β-фосфата в соединительной ткани.

Таблица 2. Содержание в организме, токсическая (ТД) и летальная дозы (ЛД) металлов 11 группы


В земной коре (%)

В океане (%)

В человеческом организме

ТД.ЛД

Среднее (при массе тела 70 кг)

Кости (%)

Мышцы (%)

Кровь (мг/л)

Сu

5x10-3

(8-28)х10-9

72 мг

(1-26)x10-4

1x10-3

1,01

ТД>250 мг, ЛД нд

Ag

7х10-6

(1-24)х10-11

нд

(0,01-0,44) х10-4

(0,009-0,28)х10-4

<0,003

ТД 60 мг, ЛД 1,3-6,2 г

Au

1,1x10-7

1x10-9

нд

0,016x10-4

нд

(0,1-4,2)х10-4

нд

Медицинская бионеорганика. Г.К. Барашков

Похожие статьи
  • 20.07.2012 73651 44
    Типы химических связей

    Каждый атом обладает некоторым числом электронов. Вступая в химические реакции, атомы отдают, приобретают, либо обобществляют электроны, достигая наиболее устойчивой электронной конфигурации. Наиболее устойчивой оказывается конфигурация с наиболее низкой энергией (как в атомах благородных газов&...

    Бионеорганика
  • 21.07.2012 19250 16
    Ионные насосы

    Ионными насосами называют молекулярные механизмы, локализованные в мембране и способные транспортировать вещества за счет энергии, высвобождаемой при расщеплении АТФ, или любого другого вида энергии.

    Бионеорганика
  • 19.06.2012 17042 20
    1 группа (1А подгруппа) — щелочные металлы (главная группа)

    В нее входят Li, Na, К, Rb, Cs, Fr (табл. 1 и 2). По многим химическим свойствам несколько отличается от других щелочных металлов Li+, имеющий диагональное сходство с Mg2+.

    Бионеорганика
показать еще
 
Биотехнологии и биоматериалы