Сиборгий

Свойства муравьиной кислоты

4.1. Окисление аммиачным раствором оксида серебра (I) и гидроксидом меди (II)

Как и альдегиды, муравьиная кислота окисляется аммиачным раствором оксида серебра. При этом образуется осадок из металлического серебра.

При окислении муравьиной кислоты гидроксидом меди (II) образуется осадок оксида меди (I):

Муравьиная кислота окисляется хлором до углекислого газа.

4.3. Окисление перманганатом калия

Муравьиная кислота окисляется перманганатом калия до углекислого газа:

5HCOOH + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → 5CO₂ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

Изотопы

Сверхтяжелые элементы , такие как сиборгий, производятся путем бомбардировки более легких элементов в ускорителях частиц , что вызывает реакции синтеза . В то время как большинство изотопов сиборгия могут быть синтезированы непосредственно таким образом, некоторые более тяжелые изотопы наблюдались только как продукты распада элементов с более высокими атомными номерами .

В зависимости от задействованных энергий реакции синтеза, в результате которых образуются сверхтяжелые элементы, делятся на «горячие» и «холодные». В реакциях горячего синтеза очень легкие высокоэнергетические снаряды разгоняются до очень тяжелых мишеней ( актинидов ), образуя составные ядра с высокой энергией возбуждения (~ 40–50  МэВ ), которые могут либо делиться, либо испаряться в течение нескольких (от 3 до 5) ядер. нейтроны. В реакциях холодного синтеза образующиеся слитые ядра имеют относительно низкую энергию возбуждения (~10–20 МэВ), что снижает вероятность того, что эти продукты вступят в реакции деления. Когда слитые ядра охлаждаются до основного состояния , им требуется испускание только одного или двух нейтронов, что позволяет генерировать больше продуктов, богатых нейтронами. Последнее представляет собой концепцию, отличную от той, в которой ядерный синтез, как утверждается, достигается при комнатной температуре (см. Холодный синтез ).

Сиборгий не имеет стабильных или встречающихся в природе изотопов. Несколько радиоактивных изотопов были синтезированы в лаборатории либо путем слияния двух атомов, либо путем наблюдения за распадом более тяжелых элементов. Сообщалось о двенадцати различных изотопах сиборгия с атомными массами 258–267, 269 и 271, три из которых, сиборгий-261, 263 и 265, имеют известные метастабильные состояния . Все они распадаются только в результате альфа-распада и спонтанного деления, за единственным исключением сиборгия-261, который также может подвергаться электронному захвату с образованием дубния-261.

Существует тенденция к увеличению периода полураспада более тяжелых изотопов; таким образом, три самых тяжелых известных изотопа, 267 Sg, 269 Sg и 271 Sg, также являются самыми долгоживущими, их период полураспада составляет минуты. Прогнозируется, что некоторые другие изотопы в этой области будут иметь сопоставимый или даже более длительный период полураспада. Кроме того, 263 Sg, 265 Sg и 265m Sg имеют периоды полураспада, измеряемые в секундах. Все остальные изотопы имеют периоды полураспада, измеряемые миллисекундами, за исключением самого короткоживущего изотопа 261m Sg с периодом полураспада всего 92 микросекунды.

Богатые протонами изотопы от 258 Sg до 261 Sg были получены непосредственно холодным синтезом; все более тяжелые изотопы были получены в результате повторного альфа-распада более тяжелых элементов гассия , дармштадция и флеровия , за исключением изотопов 263m Sg, 264 Sg, 265 Sg и 265m Sg, которые были получены непосредственно путем горячего синтеза путем облучения актинидные мишени. Двенадцать изотопов сиборгия имеют период полураспада от 92 микросекунд для 261m Sg до 14 минут для 269 Sg.

Окончательное образование гема

Вначале из гидроксиметилбилана образуется уропорфириноген III. Катализатором процесса служит вещество уропорфириноген III-косинтаза. Затем из уропорфириногена удаляются четыре карбоксильных группы с образованием копропорфириногена. Катализирует процесс фермент уропорфириноген-декарбоксилаза

После этого Урофибриноген III превращается в присутствии фермента уропорфириноген-декарбоксилазы в Копрофибриноген III. 

После чего процесс опять переходит в митохондрии, где тем Копрофибриноген III превращается в протопорфириноген IX с помощью фермента копропорфириноген-оксидазы, а затем под воздействием протопорфириноген-оксидазы – в Протопорфирин -IX.

На заключительно этапе синтеза гема фермент феррохелатаза, присоединяет к протопорфирину IX двухвалентное железо. 

Физические и химические свойства

Как и в случае с другими сверхтяжелыми элементами, трудно изучить свойства сиборгия, потому что образуется лишь небольшое количество атомов, и они очень нестабильны. Тем не менее было возможно произвести достаточное количество изотопа с периодом полураспада около десяти секунд и прореагировать его с монооксидом углерода CO. Образовалось летучее соединение с такой же летучестью и такой же реакционной способностью с поверхностью кремнезема SiO _2.что hexacarbonyles из молибдена Mo (CO) ₆и вольфрам W (CO) ₆. Энтальпия из адсорбции этого соединения, в сравнении с теми , Мо (СО) ₆и W (CO) ₆а также теоретические предсказания, позволяет утверждать, что это гексакарбонил сиборгия, Sg (CO) ₆. В более общем плане эти результаты показывают химические и, несомненно, физические отношения сиборгия с молибденом и вольфрамом .

История

Элемент 106 был обнаружен почти одновременно в двух разных лабораториях. В июне г. группа советских исследователей под руководством Георгия Флёрова из Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне сообщила о получении изотопа с атомной массой 259 и периодом полураспада 7  мс  ; это оказался сиборгий 260  :

54 24Cr +208 82Pb →262 106Sg * →260 106Sg + 21 0п .

54 24Cr +208 82Pb →262 106Sg * →261 106Sg +1 0п .

В сентябре 1974 года , американская команда во главе с Гиорсо в Национальной лаборатории Лоренса Беркли (LBNL) сообщили , что проводили слитый 249 Cf ( 18 О , п ) 263m Sg, идентифицированный приблизительно семьдесят альфа распадов с периодом от 0,9 & plusmn ; 0,2  с и сечение по 0,3  н б в соответствии с прогнозами.

18 +249 98Cf →267 106Sg * →263м 106Sg + 41 0п →259 104Rf + α →255 102Нет + α .

Поскольку работа американцев была в первую очередь подтверждена независимо, они предложили сиборгий в качестве названия в честь американского химика Гленна Т. Сиборга . Это имя вызвало большие споры, потому что Сиборг был еще жив. В 1992 году международный комитет решил, что лаборатории Беркли и Дубна должны разделить заслугу в открытии 106-го элемента.

Тем временем IUPAC принял название unnilhexium (символ Unh) в качестве временного систематического названия. В году комитет ИЮПАК рекомендовал присвоить элементу 104 название резерфордий и принял правило, согласно которому никакие элементы больше не называются в честь живого человека. Американское химическое общество категорически против этого правила. В 1997 году , в рамках компромисса по наименованию элементов 104-108, название сиборгий было признано во всем мире для элемента 106.

Прогнозируемые свойства

Было измерено очень мало свойств сиборгия или его соединений; это связано с его чрезвычайно ограниченным и дорогим производством, а также с тем фактом, что сиборгий (и его родители) очень быстро разлагается. Было измерено несколько особых свойств, связанных с химией, но свойства металлического сиборгия остаются неизвестными, и доступны только прогнозы.

Физический

Ожидается, что сиборгий будет твердым при нормальных условиях и будет иметь объемно-центрированную кубическую кристаллическую структуру, аналогичную его более легкому родственному вольфраму. Согласно ранним прогнозам, это должен быть очень тяжелый металл с плотностью около 35,0 г/см 3 , но расчеты 2011 и 2013 годов предсказывали несколько более низкое значение — 23–24 г/см 3 .

Химическая

Сиборгий является четвертым членом 6d-серии переходных металлов и самым тяжелым членом 6-й группы в периодической таблице после хрома , молибдена и вольфрама . Все члены группы образуют разнообразные оксоанионы. Они легко изображают свою групповую степень окисления +6, хотя в случае хрома она является сильно окислительной, и это состояние становится все более и более устойчивым к восстановлению по мере того, как происходит нисхождение группы: действительно, вольфрам — последний из 5d-переходных металлов, у которого все четыре 5d-электрона участвуют в металлической связи . Таким образом, сиборгий должен иметь +6 как наиболее стабильную степень окисления как в газовой фазе, так и в водном растворе, и это единственная степень окисления, известная для него экспериментально; состояния +5 и +4 должны быть менее устойчивыми, а состояние +3, наиболее распространенное для хрома, будет наименее стабильным для сиборгия.

Эта стабилизация высшей степени окисления происходит у ранних 6d-элементов из-за сходства энергий 6d- и 7s-орбиталей, поскольку 7s-орбитали релятивистски стабилизированы, а 6d-орбитали релятивистски дестабилизированы. Этот эффект настолько велик в седьмом периоде, что ожидается, что сиборгий потеряет свои 6d-электроны раньше своих 7s-электронов (Sg, 5f 14 6d 4 7s 2 ; Sg + , 5f 14 6d 3 7s 2 ; Sg 2 + , 5f 14 6d 3 7s 1 ; Sg 4+ , ​​5f 14 6d 2 ; Sg 6+ , 5f 14 ). Из-за большой дестабилизации 7s-орбитали Sg IV должен быть даже более нестабильным, чем W IV , и должен очень легко окисляться до Sg VI . Предсказанный ионный радиус шестикоординатного иона Sg 6+ составляет 65 пм, а предсказанный атомный радиус сиборгия составляет 128 пм. Тем не менее, по-прежнему ожидается, что стабильность высшей степени окисления будет снижаться по мере того, как Lr III > Rf IV > Db V > Sg VI . Некоторые предсказанные стандартные потенциалы восстановления ионов сиборгия в водном кислом растворе следующие:

2 SgO 3 + 2 Н + + 2 е —	⇌ Сг 2 О 5 + Н 2 О	Е = -0,046 В
Sg 2 O 5 + 2 H + + 2 e —	⇌ 2 SgO 2 + Н 2 О	Е = +0,11 В
SgO 2 + 4 Н + + е —	⇌ Sg 3+ + 2 Н 2 О	Е = -1,34 В
Сг 3+ + е —	⇌ Сг 2+	Е = -0,11 В
Сг 3+ + 3 е —	⇌ сержант	Е = +0,27 В

Сиборгий должен образовывать очень летучий гексафторид (SgF ₆ ), а также умеренно летучий гексахлорид (SgCl ₆ ), пентахлорид (SgCl ₅ ) и оксихлориды SgO ₂ Cl ₂ и SgOCl ₄ . Ожидается, что SgO ₂ Cl ₂ будет наиболее стабильным из оксихлоридов сиборгия и наименее летучим из оксихлоридов группы 6 с последовательностью MoO ₂ Cl ₂ > WO ₂ Cl ₂ > SgO ₂ Cl ₂ . Ожидается, что летучие соединения сиборгия (VI) SgCl ₆ и SgOCl ₄ неустойчивы к разложению на соединения сиборгия (V) при высоких температурах, аналогично MoCl ₆ и MoOCl ₄ ; этого не должно происходить для SgO ₂ Cl ₂ из-за гораздо большей энергетической щели между самой высокой занятой и самой низкой незанятой молекулярными орбиталями , несмотря на одинаковую силу связи Sg-Cl (аналогично молибдену и вольфраму).

Молибден и вольфрам очень похожи друг на друга и демонстрируют важные отличия от более мелкого хрома, и ожидается, что сиборгий будет очень близко следовать химическому составу вольфрама и молибдена, образуя еще большее разнообразие оксоанионов, самым простым из которых является сиборгат, SgO2− ₄, который образовался бы в результате быстрого гидролиза Sg (H₂О)6+ ₆, хотя это будет происходить с меньшей вероятностью, чем с молибденом и вольфрамом, как и ожидалось из-за большего размера сиборгия. Сиборгий должен гидролизоваться менее легко, чем вольфрам, в плавиковой кислоте при низких концентрациях, но более легко при высоких концентрациях, также образуя комплексы, такие как SgO ₃ F- и SgOF .− ₅: комплексообразование конкурирует с гидролизом в плавиковой кислоте.

Структурная изомерия

Для  предельных карбоновых кислот характерна структурная изомерия – изомерия углеродного скелета и межклассовая изомерия.

Структурные изомеры – это соединения с одинаковым составом, которые отличаются порядком связывания атомов в молекуле, т.е. строением молекул.

Изомеры углеродного скелета характерна для карбоновых кислот, которые содержат не менее четырех атомов углерода.

Межклассовые изомеры — это вещества разных классов с различным строением, но одинаковым составом. Карбоновые кислоты изомерны сложным эфирам. Общая формула и спиртов, и простых эфиров — C_nH_2nО₂.

Общую формулу  С_nH_2nO₂ могут также иметь многие другие полифункциональные соединения, например:  альдегидоспирты, непредельные диолы, циклические простые диэфиры и т.п.

Химические свойства карбоновых кислот

.

1. Кислотные свойства

1.1. Взаимодействие с основаниями 

Карбоновые кислоты реагируют с большинством оснований. При взаимодействии карбоновых кислот с основаниями образуются соли карбоновых кислот и вода.

CH₃COOH + NaOH = CH₃COONa + H₂O

Карбоновые кислоты реагируют с щелочами, амфотерными гидроксидами, водным раствором аммиака и нерастворимыми основаниями. 

CH₃COOH + NH₃ = CH₃COONH₄

1.2. Взаимодействие с металлами

Карбоновые кислоты реагируют с активными металлами. При взаимодействии карбоновых кислот с металлами образуются соли карбоновых кислот и водород.

1.3. Взаимодействие с основными оксидами

Карбоновые кислоты реагируют с основными оксидами с образованием солей карбоновых кислот и воды.

2СН₃СООН  + CuO  = H₂О  +  ( CH₃COO)₂ Cu

1.4. Взаимодействие с с солями более слабых и летучих (или нерастворимых) кислот

Карбоновые кислоты реагируют с солями более слабых, нерастворимых и летучих кислот. 

Известные изотопы

Вступление

Графическое изображение реакции ядерного синтеза . Два ядра сливаются в одно, испуская нейтрон . До сих пор реакции, которые создавали новые элементы, были похожими, с той лишь возможной разницей, что иногда высвобождалось несколько одиночных нейтронов или не высвобождалось ни одного.

Самые тяжелые атомные ядра образуются в ядерных реакциях, объединяющих два других ядра разного размера в одно; грубо говоря, чем более неравны два ядра с точки зрения массы, тем больше вероятность того, что они прореагируют. Материал, состоящий из более тяжелых ядер, превращается в мишень, которая затем бомбардируется пучком более легких ядер. Два ядра могут слиться в одно, только если они подходят друг к другу достаточно близко; обычно ядра (все положительно заряженные) отталкиваются друг от друга из-за электростатического отталкивания . Сильное взаимодействие может преодолеть это отталкивание, но только на очень небольшом расстоянии от ядра; Таким образом, ядра пучка сильно ускоряются , чтобы сделать такое отталкивание незначительным по сравнению со скоростью ядра пучка. Одного сближения недостаточно для слияния двух ядер: когда два ядра сближаются, они обычно остаются вместе в течение примерно 10–20 секунд ,  а затем расходятся (не обязательно в том же составе, что и до реакции), а не образуют единое целое. ядро. Если слияние происходит, временное слияние, называемое составным ядром , является возбужденным состоянием . Чтобы потерять свою энергию возбуждения и перейти в более стабильное состояние, составное ядро ​​либо делится , либо один или несколько нейтронов , уносящих энергию. Это происходит примерно через 10-16  секунд после первого столкновения.

Луч проходит через мишень и достигает следующей камеры, сепаратора; если образуется новое ядро, оно уносится этим лучом. В сепараторе вновь образовавшееся ядро ​​отделяют от других нуклидов (исходного пучка и любых других продуктов реакции) и передают в детектор с поверхностным барьером , который останавливает ядро. Отмечается точное место предстоящего удара по извещателю; отмечены также его энергия и время прихода. Передача занимает около 10 -6  секунд; чтобы быть обнаруженным, ядро ​​должно прожить так долго. Ядро регистрируют снова после регистрации его распада и измеряют
местоположение, энергию и время распада.

Устойчивость ядра обеспечивается сильным взаимодействием. Однако его диапазон очень мал; по мере того как ядра становятся больше, их влияние на крайние нуклоны ( протоны и нейтроны) ослабевает. При этом ядро ​​разрывается электростатическим отталкиванием между протонами, так как имеет неограниченный радиус действия. Таким образом, теоретически предсказаны ядра самых тяжелых элементов, и до сих пор наблюдалось, что они в основном распадаются посредством режимов распада, которые вызваны таким отталкиванием: альфа-распад и спонтанное деление ; эти моды являются преобладающими для ядер сверхтяжелых элементов . Альфа-распады регистрируются по испускаемым альфа-частицам , а продукты распада легко определить до фактического распада; если такой распад или серия последовательных распадов дает известное ядро, первоначальный продукт реакции можно определить арифметически. Однако при спонтанном делении в качестве продуктов образуются различные ядра, поэтому исходный нуклид нельзя определить по его дочерним ядрам.

Таким образом, информация, доступная физикам, стремящимся синтезировать один из самых тяжелых элементов, — это информация, собранная на детекторах: местоположение, энергия и время прихода частицы к детектору и ее распада. Физики анализируют эти данные и пытаются сделать вывод, что это действительно было вызвано новым элементом и не могло быть вызвано нуклидом, отличным от заявленного. Часто предоставленных данных недостаточно для вывода об однозначном создании нового элемента и отсутствии другого объяснения наблюдаемых эффектов; были допущены ошибки в интерпретации данных.

История

Сиборгий синтезирован в 1974 г. в Лаборатории имени Лоуренса Калифорнийского университета в Беркли. Для получения нового элемента была использована реакция 249Cf+18O→263106+4n. Нуклид был идентифицирован по α-распаду в 259Rf и далее в 255No. Одновременно и независимо работавшая в Дубне группа Г. Н. Флерова и Юрия Оганесяна опубликовала данные о синтезе 106-го элемента в реакциях слияния ядер свинца и хрома. Учёные приписали наблюдавшееся ими спонтанное деление продукта реакции ядру 259106 с периодом полураспада в несколько миллисекунд. Это достижение было признано как научное открытие и занесено в Государственный реестр открытий СССР под № 194 с приоритетом от 11 июля 1974 г. в следующей формулировке:
«Установлено неизвестное ранее явление образования радиоактивного изотопа элемента с атомным номером 106, заключающееся в том, что при облучении изотопов свинца ускоренными ионами хрома происходит слияние ядер свинца и ядер хрома с образованием изотопа элемента с атомным номером 106 и периодом полураспада около 0,01 с».

Рабочая группа IUPAC в 1993 г. заключила, что работа группы из Дубны имела большое значение для дальнейших исследований, но, в отличие от работы группы из Беркли, не продемонстрировала с достаточной уверенностью образование нового элемента. Поэтому в 1997 г. IUPAC (вопреки своей предыдущей рекомендации, где было высказано согласие на предложение советских учёных назвать элемент «резерфордием») принял решение назвать элемент в честь физика из Беркли Гленна Сиборга, который участвовал в открытии плутония и девяти других трансурановых элементов. Сиборг стал третьим учёным (после Эйнштейна и Ферми), при жизни которого элемент был назван его именем.

Сиборгий был получен искусственно путём ядерного синтеза. Большое число частиц в ядре делает атом нестабильным и вызывает расщепление на более мелкие осколки сразу после получения.

Сиборгий принадлежит к числу трансактиноидов, предположительно расположен в группе VIB, в седьмом периоде системы Менделеева. Формула трёх внешних электронных слоев атома сиборгия предположительно такова:

5s2 p6 d10 f14 6s2 p6 d4 7s2.

Учёные получили несколько изотопов сиборгия с массовыми числами 258—267, 269 и 271, различающихся периодом полураспада. Наибольший период полураспада (14 минут) имеет 269Sg.

Примечания и ссылки

1. ↑ и (ru) Дарлин К. Хоффман, Диана М. Ли и Валерия Першина , Трансактинидные элементы и будущие элементы , Химия актинидных и трансактинидных элементов ,
   2011 г., стр.  1652-1752
2. ↑ и (ru) Андреас Остлин и Левенте Витос , Расчет из первых принципов структурной стабильности 6d переходных металлов , Physical Review B , vol.  84, п о  11,
   13 сентября 2011 г.Статья п о  113104
3. База данных Chemical Abstracts запрошена через SciFinder Web 15 декабря 2009 г. ( результаты поиска )
4. (in) Роберт К. Барбер, Н. Н. Гринвуд, А.З. Гринкевич, Ю.П. Жаннин, г-н Лефорт, г-н Сакаи, И. Улехла, Вапстра А.Х. и Д.Х. Уилкинсон , Обнаружение предметов трансфермиума. Часть II: Введение в профили открытий. Часть III: Профили открытия трансфермиевых элементов (Примечание: для части I см. Pure Appl. Chem., Vol. 63, No. 6, pp. 879-886, 1991) , Pure and Applied Chemistry , vol.  65, п о  8,
   Январь 1993, стр.  1757-1814
5. (in) В.К. Утёнков, , Международный симпозиум по сверхтяжелым ядрам, Техасский университет A&M, Колледж-Стейшн, Техас, США, 31 марта — 2 апреля 2015 г.
6. (in) Дж. Эвен, А. Якушев, Ч. Э. Дюльманн, Х. Хаба, г-н Асаи и др. , «  Синтез и обнаружение карбонильного комплекса сиборгия  » , Science , vol.  345, п о  6203,19 сентября 2014 г., стр.  1491-1493 ( DOI   ).

(fr) Эта статья частично или полностью взята из статьи в англоязычной Википедии «  Изотопы сиборгиума  » ( см. список авторов ) .

Выводы

Каждому врачу следует знать схему распада молекулы гемоглобина, так как в норме в крови содержится определенное количество желчных пигментов. При развитии патологических процессов в печени и селезенке, показатели билирубина значительно повышаются. Такое поражение может привести к развитию печеночной комы и летальному исходу. 

Не менее важно понимать процесс синтеза гемоглобина. Зная этот механизм, можно понять причины анемии и успешно ее лечить. 

Источники

1. Биохимия: Учеб. для вузов. Под ред. Е.С. Северина, 2003.
2. Электронное издание на основе: Биологическая химия с упражнениями и задачами: учебник под ред. чл.-корр. РАМН С.Е. Северина, 2011. 
3. ФБУ ВО УГМУ Минздрава Росии Гаврилов И.В. Лекция 17 «Биохимия лейкоцитов, гемоблобина и эритроцитов», 2016 г.
4. Папаян А. В., Жукова Л. Ю. Анемии у детей, 2001.
5. Степанов В.М. Молекулярная биология. Структура и функция белков, 1996.
6. Т.Т.Березов, Б.Ф.Коровкин «Биологическая химия», 1998 г.
7. Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., т. 5 3-е издание.
8. Ленинджер А. «Основы биохимии», 1985.