Тема. Металлы IIIA и IVA групп

1. Актуальность. Среди металлов IIIА группы наиболее распространен алюминий. Он является активатором некоторых энзимов, а его недостаток в организме приводит к нехватке витамина В. Атом алюминия слишком тяжел и велик для включения в структурную организацию клеток (R_Al = 1,26Å), а ион слишком мал и недостаточно поляризуем, чтобы попасть в число важнейших биологических катализаторов. Высокий заряд иона Al³⁺ и склонность солей алюминия к гидролизу являются факторами, ограничивающими его роль в биохимических процессах. Другие качества, благоприятствующие участию в процессах жизнедеятельности (ковалентность связи, акцепторные свойства и т. д.), в большей степени присущи бору.

Соединения алюминия оказывают вяжущее, адсорбирующее, обволакивающее и дезинфицирующее действие.

Бурова жидкость (8%-ный раствор ацетата алюминия) применяется наружно для полоскания, примочек, промывания при воспалительных заболеваниях слизистых оболочек и кожи.

Алюмокалиевые квасцы (KA1(SО₄)₂∙12Н₂О) используются при воспалительных процессах слизистых оболочек глаз, носа.

Квасцы жженые используют при потливости ног в виде присыпки.

Белая глина (коалин) используется при изготовлении пилюль в качестве наполнителя, внутрь как адсорбент при отравлениях, диспепсиях; наружно при мокнущих язвах, экземах, ожогах в виде паст, мазей, присыпок.

Сульфат алюминия (Al₂(SО₄)₃) используется при очистке воды на водоочистительных станциях, так как вследствие гидролиза образуется коллоидный раствор А1(ОН)₃, который при коагуляции увлекает различные бактерии, мелкую взвесь в мощный студенистый осадок и не пропускает их сквозь фильтр.

Гидроксид алюминия применяется в виде порошков как обволакивающее адсорбирующее средство; при повышенной кислотности для нейтрализации кислот, при интоксикациях для нейтрализации токсических веществ.

Фармакологическое действие солей алюминия основано на том, что ионы А1³⁺ образуют с белками комплексы, выпадающие в виде гелей. Это приводит к гибели микробных клеток и снижает воспалительную реакцию.

Биологическая роль таллия и индия не выяснена. Таллий относится к токсическим элементам.

С возрастанием атомной массы токсичность металлов IVА группы увеличивается. Олово по содержанию в организме человека занимает промежуточное место между кремнием и германием (10^-4 %). Оно попадает в организм человека из луженых жестяных банок с консервированными продуктами. Растворяясь в кислой среле, олово в виде соли переходит в кровь. Неорганические соли олова (II) не отличаются особой токсичностью, но оловоорганические соединений ядовиты.

Свинец (массовая доля в организме человека 10^-6 %) похож на цинк медь железо и замещает их в биомолекулах. Он соединяется с белками и очень медленно выводится из организма, обладает большим сродством к фосфатам и отлагается в костях в виде ортофосфата свинца.

Все соединения свинца ядовиты, в медицине они применяются ограниченно и только наружно. Свинец входит в состав различных мазей, примочек, свинцового пластыря. 0,25-0,5%-ные растворы ацетата свинца (свинцовый сахар) используются наружно в виде примочек в качестве вяжущего средства при воспалительных заболеваниях кожи и слизистых оболочек.

Международная группа ученых, занимающихся изучением состояния окружающей среды, составили список опасных загрязнителей, куда относится и свинец.

При сгорании 1 л этилированного бензина выделяется 200-500 мг свинца. Имеющиеся во всем мире автомобили могут поставлять в биосферу более 2 млн. тонн рассеянного свинца ежегодно. Человек ежесуточно поглощает до 100 мкг свинца с водой, пищей и воздухом. Суточное поступление до 0,2-2 мг свинца считается безопасным. Установлено, что сильное загрязнение воздуха городов свинцом отражается на интеллектуальном развитии детей.

2. Учебные цели: научиться

- на основе электронной структуры атомов и ионов определять общие свойства соединений, возможные пути их превращения, формировать представления о роли металлов IIIА и IVA групп в живом организме;

- прогнозировать реакционную способность соединений в зависимости от положения в периодической системе Д.И. Менделеева;

- проводить пробирочные реакции;

- объяснять суть конкретных реакций;

- пользоваться справочной литературой;

- оформлять отчетную документацию (протокол лабораторных работ).