14.3. Распространенность в природе, получение и применения

Распространенность в природе, получение и применения

В данном разделе мы ограничимся обсуждением распространенности в природе, получения и применений главным образом самых употребительных и наиболее важных d-металлов первого переходного ряда.

РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ В ПРИРОДЕ

Сведения о содержании в земной коре d-элементов первого переходного ряда, их важнейших минералах и их главных залежах указаны в табл. 14.9. Однако эта таблица отнюдь не претендует на полноту. Многие металлы первого переходного ряда

Таблица 14.9. Распространенность d-металлов первого переходного ряда

(см. скан)

встречаются в виде самых разнообразных минералов, которые широко распространены в земной коре. Самым распространенным на Земле d-элементом является железо, за ним следует титан. По распространенности на Земле среди всех металлов железо занимает второе место после алюминия. Большинство металлов первого переходного ряда встречается в земной коре в виде оксидов либо сульфидов, а иногда и в том, и в другом виде. В свободном виде из них встречается только медь. Металлы первого переходного ряда обнаружены также на Луне.

d-Элементы на Луне

Минералогия Луны не настолько сложна, как минералогия Земли. Из трех главных лунных минералов два содержат d-элементы. Эти три главных минерала таковы:

Пироксен

Известковый плагиоклаз

На Луне распространены также следующие минералы:

Оливин

Пироксферроит

Кристобалит и тридимит

Некоторые менее распространенные лунные минералы тоже содержат -элементы, например:

Ульвошпинель

Армаколит

Троилит

Хромит

На Луне обнаружены также железо и никель в свободном виде.

Определение возраста лунных минералов с помощью радиоактивных изотопов показало, что они кристаллизовались от 3,2 до 4,2 миллиардов лет назад. Это приблизительно совпадает с возрастом древнейших минералов, обнаруженных на Земле (см. разд. 1.3).

d-Элементы обнаруживаются также в микроколичествах в растениях, животных и драгоценных камнях (см. табл. 14.6). Такие микроэлементы, как железо, марганец, медь, никель и цинк и в меньшей мере кобальт и хром, необходимы всем растениям и

животным (см. гл. 13). Например, железо входит в состав крови как часть гемоглобина-железосодержащего белка. Молекула гемоглобина очень велика, она имеет относительную молекулярную массу, приблизительно равную 68000, и эмпирическую формулу

Составная часть молекулы гемоглобина, которая содержит железо, называется гем. Она представляет собой комплекс, который содержит атом железа (II) с координационным числом 4 и имеет хелатную структуру.

Гем

Молекула порфина (см. рис. 14.11, а), у которой восемь периферийных атомов водорода замещены другими группами, называется порфирин. Молекула порфирина способна выступать в роли тетрадентатного хелатообразующего лиганда в комплексах с такими металлами, как магний, железо, медь и цинк. Комплекс порфирина с магнием называется хлорофилл (см. рис. 13.3), а комплекс порфирина с железом представляет собой гем (рис. 14.11,6).

В этом разделе мы еще обсудим важную роль некоторых переходных металлов в качестве микроэлементов в биологических системах.

Рис. 14.11. а - молекула порфина, б - гем.