13 группа (ЗА подгруппа) (главная группа)

28 Июня в 11:38 1231 0


В 13 группу входят B, Al, Ga, In, Tl (табл. 1 и 2). Начиная с этой группы и заканчивая группой 17, все элементы по электронной конфигурации основного состояния являются p-элементами. Первый элемент из этй группы относится к полуметаллам, остальные – металлы. Они проявляют устойчивую степень окисления +3. В физиологических условиях образуют гидратированный ион M(H2O)63+ октаэдрической конфигурации.

Таблица 1. Некоторые физические и химические свойства металлов 13 группы


Название

Ат. №

Относит, ат. масса

Электронная формула

Радиус, пм

Основные изотопы (%)

В

Бор Boron [от арабск. Buraq]

5

10,81

[He]2s22p1

В3+ 23,

атомный 83,1,

ковалентный 88

10В (19,9)

11В* (80,1)

Аl

Алюминий Aluminium [от лат. alumen — квасцы]

13

26,98

[Ne]3s23p1

Аl3+ 57,

атомный 143,1,

ковалентный 125

27Аl*(100)

Ga

Галлий Gallium [от лат. Gallia — Франция]

31

69,723

[Ar]3d104s24p1

Ga+ 113,

Ga3+ 62,

атомный 122,1,

ковалентный 125

69Ga* (60,11)

71Ga* (39,89)

In

Индий Indium [назван по линии индиго в спектре]

49

114,82

[Kr]4d105s2 5p1

In+ 132,

In3+ 92,

атомный 162,6,

ковалентный 150

113In* (4,3)

115In* (95,7)

Tl

Таллий Thallium [от греч. thallos — зеленый]

81

204,383

[Xe]4f145d106s26p1

Тl+ 149,

Tl3+ 105,

атомный 170,4,

ковалентный 155

203Tl (29,52)

207Tl* (70,48)

208Tl (следы)

Бор (В) – по свойствам связан диагональным соотношением с Si. Неметаллические свойства В обусловлены сравнительно небольшим размером атома и высокой энергией ионизации. Элементный В и его соединения широко используют в атомной и ракетной технике, электронике, металлургии, металлообработке, химической промышленности. Играет важную роль в обмене кальция. Поэтому «буру», или борную кислоту, часто вносят в почвы с низким содержанием В в качестве удобрения. Фруктоборат Са в присутствии витамина D3 («бора-бора») стимулирует восстановление костных и хрящевых тканей в суставах при артритах, артрозах, остеопорозе и остеохондрозе.

Борная кислота является слабым дезинфицирующим средством, ее применяют в виде глазных капель. Она быстро всасывается из желудочно-кишечного тракта, и также быстро выводится из организма на 90%; однако при длительном поступлении частично превращается в борат. Молекула борной кислоты имеет стабильную тетраэдрическую структуру, образованную гидроксильными группами. Эта структура аналогична нестабильным интермедиатам, образующимся при гидролизе пептидной связи, поэтому борная кислота ингибирует пептидазы. Кроме того, борная кислота действует синергически с токсичными металлами, усиливая их действие.

Хотя В образует 3-валентные соединения, в действительности ионов В3+ не существует. Этим объясняется полуметаллическая природа элемента.

Алюминий (Аl) — связан диагональным соотношением с Be. Алюминий — наиболее широко распространенный в земной коре металл, и третий после О2 и Si по распространенности химический элемент. От взаимодействия с воздухом и водой металл защищен оксидной пленкой. Алюминий чрезвычайно широко применяется в виде сплавов в авиа- и автостроении, строительной промышленности, для изготовления контейнеров, фольги, банок и др.

А.П. Авцын и др. (1991) относят Аl к токсическим элементам. Он «недружелюбен» ко всем формам жизни. Широкое распространение алюминия в результате промышленного развития человечества чревато неблагоприятными последствиями для жизни на земле. Вероятно, механизм вовлечения Аl в биохимические реакции связан с его способностью легко формировать гидроксилалюмосиликаты с имеющимися во всех биологических средах слабыми кремниевыми кислотами и силилиевыми ионами.

Галлий (Ga) — B соединениях с Р, As, Sb обладает свойствами полупроводника, используется в светодиодах и производстве микроволнового оборудования. В медицине радиоактивные изотопы применяют в диагностике рака. Металл быстро накапливается в костной ткани, почках, печени и селезенке. Его считают слаботоксичным.

Химические и физические свойства Al, Ga, In (в частности, размер атомов и ионов), характер превращений в организме и вызываемые ими физиологические реакции сходны. Радиус ионов Аl3+, Ga3+, In3+ равен, соответственно, 57, 62, 92 пм, a Fe3+ — 67 пм. Это объясняет вытеснение ионами Ga ионов Fe из молекулы трансферрина. Поскольку константа устойчивости комплексов у металлов 13 группы выше, чем у Fe, в высоких дозах Аl и Ga могут снижать транспорт Fe и вызывать развитие железодефицитной анемии.

Орган-мишень для солей этих элементов — ЦНС, где они повреждают холинэргический механизм передачи нервного импульса и индуцируют дегенеративные изменения нервных волокон. Кроме того, они нарушают обмен фосфора и вызывают гипогликемию. Ингибирование холинэстеразы может быть снято ионами Са2+, но не Mg2+.

Индий (In) — его легкоплавкие сплавы используют в предохранительных устройствах электрических систем. Полупроводники на основе соединений с As и Sb применяют в транзисторах, термисторах и пр. По биологическим свойствам In сходен с описанными выше металлами этой группы, но отличается от них устойчивой степенью окисления +1.

Таллий (Tl) — очень токсичный металл; иногда его называют «химическим СПИДом». Ранее его применяли для лечения туберкулёза, но из-за токсичности широкого применения не получил; используется в специальных стеклах; ранее его применяли в сельском хозяйстве в качестве крысиного яда Tl2SO4 и фунгицида Тl2СО3.

Таблица 2. Содержание в организме, токсическая (ТД) и летальная дозы (ЛД) металлов 13 группы


В земной коре (%)

В океане (%)

В человеческом организме

ТД.ЛД

Среднее (при массе тела 70 кг)

Кости (%)

Мышцы (%)

Кровь (мг/л)

В

1х10-3

4,41х10-4

нд

(1,1-3,3)х10-4

(0,33-1)х10-4

0,13

ТД – 4 г, ЛД - нд

Аl

8,2

(5,2-9,7)х10-8

61 мг

(4-27)х10-4

(7-28)х10-3

0,39

ТД – 5 г, ЛД - нд

Ga

18x10-4

3x10-9

нд

нд

14x10-4

<0,08

Малотоксичен, ЛД - нд

In

49х10-7

1x10-11

нд

нд

0,015х10-4

нд

ТД - 30 мг, ЛД - >200 мг

Tl

6x10-5

14x10-10

нд

2х10-7

7x10-6

0,00048

ТД - нд, ЛД - 600 мг

Медицинская бионеорганика. Г.К. Барашков

Похожие статьи
  • 20.07.2012 74697 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 19437 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 17301 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