Биологическая роль кислорода

Основной (фактически единственной) функцией кислорода является его участие как окислителя в окислительно-восстановительных реакциях в организме. Благодаря наличию кислорода, организмы всех животных способны утилизировать (фактически «сжигать») различные вещества (углеводы, жиры, белки) с извлечением определенной энергии «сгорания» для собственных нужд. В покое организм взрослого человека потребляет 1,8-2,4 г кислорода в минуту.

Сера. Элемент 16-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы VI группы), третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 16. Проявляет неметаллические свойства. Обозначается символом S. В водородных и кислородных соединениях находится в составе различных ионов, образует многие кислоты и соли. Многие серосодержащие соли малорастворимы в воде. Сера является шестнадцатым по химической распространённости элементом в земной коре. Встречается в свободном (самородном) состоянии и связанном виде.

Важнейшие природные соединения серы: FeS₂ — железный колчедан или пирит, ZnS — цинковая обманка или сфалерит (вюрцит), PbS — свинцовый блеск или галенит, HgS — киноварь, Sb₂S₃ — антимонит. Кроме того, сера присутствует в нефти, природном угле, природных газах и сланцах. Сера — шестой элемент по содержанию в природных водах, встречается в основном в виде сульфат-иона и обуславливает «постоянную» жёсткость пресной воды. Жизненно важный элемент для высших организмов, составная часть многих белков, концентрируется в волосах.

Кислородные соединения серы.

Все кислородные соединения серы являются экзотермическими.

a) Оксиды: известны как высшие, так и низшие оксиды серы. К последним относятся

такие неустойчивые оксиды, как S₂O₃ и S₂O. Например, S₂O образуется в зоне электрического разряда, проходящего в атмосфере SO₂, и тут же разлагается:

2S₂O = 3S + SO₂,

аналогично диспропорционирует и S₂O₃

2S₂O₃ = S + 3SO₂.

Из высших оксидов серы наиболее изучены SO₂ - оксид серы IV (сернистый ангидрид) и SO₃ -оксид серы VI (ангидрид серной кислоты).

ДИОКСИД СЕРЫ

- SO2, бесцветный газ с резким запахом, один из главных загрязнителей атмосферы. Д.с. образуется при сжигании ископаемого топлива на предприятиях топливно-энергетического комплекса и в двигателях внутреннего сгорания, а также на предприятиях нефтехимического комплекса. Д.с. пагубно влияет на растения, так как проникает в лист и вступает в реакцию с железом, входящим в состав хлорофилла, вызывает распад хлорофилла и гибель растения. Загрязнение атмосферы Д.с. - главная причина кислотных дождей.

Оксид серы (IV) SО₂ (бесцветный газ с резким запахом) об­разуется при сгорании серы на воздухе, но мо­жет быть также получен при сгорании Н₂S или при взаимодействии меди, а также большинства других металлов, с концентрированной серной кислотой:

Сu + 2Н₂SО_4(конц) = CuSО₄ + SO₂↑ + 2Н₂О.

Диоксид серы получают также при обжиге сульфидных минералов, например, сульфида цинка или дисульфида железа (называемого также пиритом или железным колчеданом):

2ZnS + ЗО₂ = 2ZnО + 2SО₂↑,

4FеS₂ + 11О₂ = 2Fе₂О₃ + 8SО₂↑.

Оксид серы (IV) - ангидрид сернистой кислоты Н₂SО₃, по­этому при растворении SО₂ в воде (40 объемов в 1 объеме воды при 20 °С) частично происходит реакция с водой и образуется слабая сернистая кислота:

SO₂ + Н₂О Н₂SО₃,

которая малоустойчива, легко распадается вновь на SО₂ и Н₂О. В водном растворе существуют следующие равновесия:

			K1		K2
Н2О + SO2		Н2SО3		Н+ + НSО3-		2Н+ + SO32-

Константа диссоциации Н₂SО₃ по первой ступени равна К₁ = 1,6∙10 ^-2, по второй - К₂ = 6,3^.10^-8. Кислота дает два ряда солей: средние - сульфиты, и кислые - гидросульфиты

Сернистая кислота, H₂SO₃, слабая двухосновная кислота, отвечающая степени окисления серы +4. Известна только в разбавленных водных растворах. Константы диссоциации: K₁ = 1,6 · 10^-2, K₂ = 1,0 · 10^-7 (18°C). Даёт два ряда солей: нормальные — сульфиты и кислые — гидросульфиты. H₂SO₃ — сильный восстановитель (растворы её уже при стоянии на воздухе постепенно превращаются в H₂SO₄), при взаимодействии с более сильными восстановителями (например, H₂S) выступает как окислитель. Получают растворением SO₂ в воде. В водных растворах одновременно имеют место следующие равновесия:

H₂O + SO₂ Û H₂SO₃ Û Н⁺ + HSO₃^- Û 2H⁺ +SO₃^-

Продукты присоединения С. к. к органическим красящим веществам бесцветны или слабо окрашены. На этом основано применение С. к. для беления таких материалов, которые не выдерживают действия сильных окислителей, например хлора и гипохлоритов.

Тиосерная кислота — неорганическое соединение, двухосновная сильная кислота с формулой H₂SO₃S, бесцветная вязкая жидкость, реагирует с водой. Образует соли — тиосульфаты.

• Реакция сероводорода и триоксида серы в этиловом эфире при низких температурах:

• Действие газообразного хлористого водорода на тиосульфат натрия:

Серная кислота H₂SO₄ — сильная двухосновная кислота, отвечающая высшей степени окисления серы (+6). При обычных условиях концентрированная серная кислота — тяжёлая маслянистая жидкость без цвета и запаха, с кислым «медным» вкусом. В технике серной кислотой называют её смеси как с водой, так и с серным ангидридом SO₃. Если молярное отношение SO₃: H₂O < 1, то это водный раствор серной кислоты, если > 1 — раствор SO₃ в серной кислоте (олеум).

Сера — один из биогенных элементов. Сера входит в состав некоторых аминокислот (цистеин, метионин), витаминов (биотин, тиамин), ферментов. Сера участвует в образовании третичной структуры белка (формирование дисульфидных мостиков). Также сера участвует в бактериальном фотосинтезе (сера входит в состав бактериохлорофилла, а сероводород является источником водорода). Окислительно-восстановительные реакции серы — источник энергии в хемосинтезе. Человек содержит примерно 2 г серы на 1 кг своего веса.

Селен. Селен — химический элемент 16-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы VI группы), 4-го периода в периодической системе, имеет атомный номер 34, обозначается символом Se (лат. Selenium), хрупкий блестящий на изломе неметалл чёрного цвета (устойчивая аллотропная форма, неустойчивая форма — киноварно-красная).Селен редкий, рассеянный элемент. Содержание в земной коре 1,4·10^–5% по массе. Селениды почти всегда изоморфны соответствующим сульфидам, они обычно находятся в природе как примесь в соответствующих сульфидах (в железном колчедане FeS₂, халькопирите CuFeS₂, цинковой обманке ZnS). Селеновые минералы очень редки, среди них: берцелианит Cu₂Se, тиеманит HgSe, науманит Ag₂Se, халькоменит CuSeO ₃·2H ₂O. Сaмородный селен в природе встречается редко.

Оксиды. Селена оксиды: SeO2 - SeO3, Se2O3. Кристаллы. В воде растворяются с образованием селеновых кислот. SeO2 применяют для получения люминофоров. SeO3 - окислитель, селенирующий агент в органическом синтезе.

Кислоты. Селен — аналог серы и проявляет степени окисления −2 (H₂Se), +4 (SeO₂) и +6 (H₂SeO₄). Однако, в отличие от серы, соединения селена в степени окисления +6 — сильнейшие окислители, а соединения селена (-2) — гораздо более сильные восстановители, чем соответствующие соединения серы.

Простое вещество — селен гораздо менее активно химически, чем сера. Так, в отличие от серы, селен не способен гореть на воздухе самостоятельно. Окислить селен удаётся только при дополнительном нагревании, при котором он медленно горит синим пламенем, превращаясь в двуокись SeO₂. Со щелочными металлами селен реагирует (весьма бурно) только будучи расплавленным

Соли. Соли H2SeO4 представляют полную аналогию с солями H2SO4 во многом. Селено-кислый барий BaSeO4, будучи не растворим в воде и кислотах, применяется для количественных определений H2SeO4; но и он не выдерживает кипячения с соляной кислотой.

Поиск по сайту: