Введение. 
Химия и биологическая роль элементов VIIIБ группы

Актуальность выбранной темы заключается в том, что химические элементы VIIIБ группы входя в состав организмов растений, животных и человека, приниают участие в процессах обмена веществ.

Целью данного реферата является изучение химии и биологической роли элементов VIIIБ группы. Согласно этой цели можно поставить следующие задачи:

• 1. Общая характеристика, краткие сведения об истории открытия элементов и их распространённости в природе.
• 2. Изменения в подгруппах железа, кобальта и никеля величины радиусов атомов и ионов, потенциала ионизации.
• 3. Химические свойства простых веществ.
• 4. Свойства соединений железа в степенях окисления 0 (пентакарбонилжелезо), +2, +3, +6.
• 5. Цис-, транс-изомерия комплексных соединений платины.
• 6. Медико-биологическое значение элементов VIIIБ группы.

Опираясь на задачи нужно сделать вывод.

Общая характеристика, краткие сведения об истории открытия элементов и их распространённость в природе

Общая характеристика. Побочная подгруппа восьмой группы периодической системы Д. И. Менеделеева охватывает три триады d-элементов. Первую триаду образуют элементы железо, кобальт и никель, вторую триаду-рутений, родий и палладий, третью триадуосмий, индий и платина.

Большинство элементов рассматриваемой группы имеют два электрона в наружном электронном слое атома; все они представляют собой металлы. Кроме наружных электронов, в образовании химической связи принимают участие также электроны из предыдущего недостроенного слоя. Для этих элементов характерны степени окисления, равные 2, 3, 4 (со знаком +). Более высокие степени окисления проявляются реже.

Сравнение физических и химических свойств элементов восьмой группы показывает, что железо, кобальт и никель, находящиеся в первом большом периоде, очень сходны между собой и в то же время сильно отличаются от элементов двух других триад. Поэтому их обычно выделяют семейство железа. Остальные шесть элементов восьмой группы объединяется под общим названием платиновых металлов.

Элементы железо, кобальт и никель образуют триаду железа, или семейство железо. Атомы элементов триады железа имеют на внешнем энергетическом уровне по 2 электрона, которые они отдают в химических реакциях. Однако в образовании химических связей участвуют и электроны 3d-орбиталей второго снаружи уровня. В своих устойчивых соединениях, эти элементы проявляют степень окисления +2, +3. Образуют оксиды состава RO и R2О3. Им соответствуют гидроксиды состава R (OH)2 и R (ОН)3.

Для элементов триады (семейства) железа характерно свойство присоединять нейтральные молекулы, например, оксида углерода (II). Карбонилы Ni (CO)4, Fe (CO)5 (жидкости при t = 20? 60 °C) и Со (СО)8 (кристаллы с tпл>200 ° C, нерастворимые в воде и ядовитые) используются для получения сверхчистых металлов.

Кобальт и никель менее реакционноспособны, чем железо. При обычной температуре они устойчивы к коррозии на воздухе, в воде и в различных растворах. Разбавленные соляная и серная кислоты легко растворяют железо и кобальт, а никель — лишь при нагревании. Концентрированная азотная кислота все три металла пассивирует.

Металлы семейства железа при нагревании взаимодействуют с кислородом, парами воды, галогенами, серой, фосфором, кремнием, углем и бором. Наиболее устойчивыми являются соединения железа (III), кобальта (II) и никеля (II) — для них известны почти все соли.

Железо, кобальт и никель в ряду стандартных электродных потенциалов расположены до водорода. Поэтому они распространены в природе в виде соединений (оксиды, сульфиды, сульфаты, карбонаты), в свободном состоянии встречаются редко — в виде железных метеоритов. По распространенности в природе за железом следует никель, а затем кобальт. Соединения элементов семейства железа в степени окисления +2 сходны между собой. В состоянии высших степеней окисления они проявляют окислительные свойства.

Железо, кобальт, никель и их сплавы — весьма важные материалы современной техники. Но наибольшее значение имеет железо.

Краткие сведения об элементах (открытие и их распространённость в природе). Открытие любого элемента из периодической системы элементов Д. И. Менделеева имеет свою историю открытия и получения.

Железо в старину получали «сыродутным» способом. Железную руду и уголь загружали в печи, имеющие форму длинной трубы. Уголь поджигали, а ветер, дующий в трубу, поддерживал высокую температуру (около 1400°С), необходимую для восстановления железа из оксидной трубы. Полученный металл (крицу) ковали, в процессе ковки от него отделялись куски шлака, и оставалось чистое железо.

По сравнению с железом кобальт и никель были открыты сравнительно недавно. История кобальта как химического элемента началась в Саксонии, на серебряных рудниках. Из руды, очень похожую на серебряную, не удавалось получить желаемы металл, а при её обжиге выделялся ядовитый газ. Поэтому говорили, что рудокопы потревожили злой дух Коболда. В 1735 году шведский химик Геогр Брант установил, что в «злом» минерале содержится мышьяк и неизвестный металл. Бранд выделил его и сохранил за ним название «кобальт».

Никель был обнаружен в красноватого цвета руды, содержащей, как оказалось, арсенид никеля NiAs. По цвету руды заключили, что в ней должна быть медь, но однако попытки её выплавить оканчивались неудачей. Горняки считали, что это проделки насмешника Ника (Николаса) — хозяина подземных богатств. Когда люди научились отличать «чужую» руду от настоящей медной, они дали ей название «куперникель», т. е. «медь Ника». В 1751 именно из этой руды шведский учёный Аксель Фредрик Кронстедт выделил неизвестный ранее оксид зелёного цвета. Восстановив осид, Кронстедт получил металл, названный им Никелем.

Этот металл, никель, платиновой группы открыт К. К. Клаусом в Казани в 1844 г. при анализе им так называемых заводских платиновых осадков. Получив из Петербург ского монетного двора около 15 фунтов таких остатков, после извлечения из руды платины и некоторых платиновых металлов, Клаус сплавил остатки с селитрой и извлек растворимую в воде часть (содержащую осмий, хром и другие металлы). Нерастворимый в воде остаток он подверг действию царской водки и перегнал досуха. Обработав сухой остаток после дистилляции кипящей водой и добавив избыток поташа, Клаус отделил осадок гидроокиси железа, в котором обнаружил присутствие неизвестного элемента по темной пypпурно-красной окраске раствора осадка в соляной кислоте. Клаус выделил новый металл в виде сульфида и предложил назвать его рутением в честь России.

Родий был открыт в 1804 г. Волластоном вслед за открытием палладия. Волластон растворял сырую платину в царской водке, затем нейтрализовал избыток кислоты едким натром. Из нейтрального раствора он осадил платину хлористым аммонием, а палладий — цианистой ртутью. Фильтрат, обработанный соляной кислотой для удаления избытка цианистой ртути, был выпарен досуха. Остаток, после обработки алкоголем, представлял собой темно-красный порошок двойной натриевородиевой соли соляной кислоты (хлорид). Из этого порошка при прокаливании его в токе водорода легко получается металл. Слово «родий» произведено от греч. роза и розовый в соответствие с цветом растворов солей металла в воде.

Палладий был найден Волластоном (1803) тоже в сырой платине, в той части ее, которая растворима в царской водке. С открытием палладия связана следующая история. Когда Волластон получил некоторое количество металла, он, не опубликовав сообщения о своем открытии, распространил в Лондоне анонимную рекламу о том, что в магазине торговца минералами Форстера продается новый металл палладий, представляющий собой новое серебро, новый благородный металл. Этим заинтересовался химик Ченевико. Он купил образчик металла и, ознакомившись с его свойствами, предположил, что металл изготовлен из платины путем ее сплавления ртутью по методу русского ученого А.А. Мусина-Пушкина. Ченевикс высказал свое мнение в печати. В ответ на это анонимный автор рекламы объявил, что он готов выплатить 20 фунтов стерлингов тому, кто сумеет искусственно приготовить новый металл. Естественно, что ни Ченевикс, ни другие химики не смогли этого сделать. Через некоторое время Волластон сообщил официально, что он автор открытия палладия и описал способ его получения из сырой платины.

Первое описание платины как металла весьма огнестойкого, который можно расплавить лишь с помощью «испанского искусства», сделал итальянский врач Скалингер в 1557 г. По-видимому, тогда же металл получил и свое название «платина». В XVII в. платина называлась Platina del Pinto, так как она добывалась в золотистом песке реки Пинто в Южной Америке.

Осмий был открыт Теннантом в 1804 г. при исследовании им нерастворимой в царской водке части сырой платины, являющейся, как это было выяснено позднее, сплавом осмия с иридием — осмиридием. В 1803 — 1804 гг. Фуркруа и Воколен, наблюдавшие выделение черного дыма при растворении платины в царской водке, пришли к заключению, что в нерастворимом остатке присутствует новый металл. Они дали ему название птен (Ptene) от греч. — крылатый, окрыленный. Теннант разделил осмиридий на два металла — осмий и иридий. Название осмий дано в связи с тем, что растворение щелочного сплава осмиридия в воде или кислоте сопровождается стойким запахом, похожим на запах хлора или редьки, раздражающим горло Индий был обнаружен немецкими учеными Ф. Рейхом и И.Рихтером. Произошло это в 1863 году. Ученые проявили интерес к уже открытому химическому элементу-таллию. Они решали проблему получения металла. Природным источником были цинковые руды из местечка Химмельсфюрста. Эти руды были полиметаллическим, помимо основного металла цинка, в них присутствовали мышьяк, сера, кремний, олово, медь, кадмий. Ф. Рейх предложил включить в их состав и таллий. Но проведя большое количество операций, ему не удалось получить его. Но результатом опытов стало получение осадка желтоватого цвета, состав которого был неизвестен.

Распространённость в природе. По распространенности в составе земной Fe занимает среди металлических элементов второе место после алюминия. Железо является жизненно важным элементом. В организме человека, как и животных, Fe присутствует во всех тканях, однако наибольшая его часть сосредоточена в кровяных шариках. Атомы железа занимают центральное положение в молекулах гемоглобина. Все остальные металлы распространены в небольших количествах, в природе они не встречаются в чистом виде, в основном в виде различных силикатов и других состояниях.