化学高手进来!
铬的元素符号为Cr,原子量为51。996。英文名称Chromium,是从希腊字“Chroma”衍生而来,意思是“颜色”,因为铬元素的各种离子和化合物具有鲜艳的颜色,是色彩艳丽的金属。铬的原子序数为24,处于周期表中的第六副族。
一、铬的一般性质
铬是第一过渡系的、白色的、硬的脆性金属,在地壳中的丰度(重量%)为1。0×10-2%。
密度为7。20g·cm-3,熔点为2176K,沸点为2945K,电离能为6。 76eV。铬有四种稳定的同位素:53Cr,4。355%;54Cr,83。779%;51Cr,9。501%和53Cr,2。365%[3]。此外,铬能产生5种放射性同位素,但只有51...全部
铬的元素符号为Cr,原子量为51。996。英文名称Chromium,是从希腊字“Chroma”衍生而来,意思是“颜色”,因为铬元素的各种离子和化合物具有鲜艳的颜色,是色彩艳丽的金属。铬的原子序数为24,处于周期表中的第六副族。
一、铬的一般性质
铬是第一过渡系的、白色的、硬的脆性金属,在地壳中的丰度(重量%)为1。0×10-2%。
密度为7。20g·cm-3,熔点为2176K,沸点为2945K,电离能为6。
76eV。铬有四种稳定的同位素:53Cr,4。355%;54Cr,83。779%;51Cr,9。501%和53Cr,2。365%[3]。此外,铬能产生5种放射性同位素,但只有51Cr的半衰期为27。
8天,并广泛应用于生命科学中作为示踪原子;其它几种放射性同位素的半衰期都小于1天。
二、铬的氧化还原性
铬原子的基态电子构型为[Ar]3d54s1,原子中的6个价电子都可以参加成键,从-2到+6的氧化态都有,但是,最常见的氧化态是0、+2、+3和+6。
Cr(Ⅱ)离子是强还原剂。在空气中,二价铬相当不稳定,能迅速地氧化成三价铬,因此,Cr(Ⅱ)在生物体内极少可能存在。不过,也有人认为生物体内含有大量还原能力较强的有机化合物,在这种环境中有可能使得微量Cr(Ⅱ)在体内存在,并有可能在体内生成Cr(Ⅱ)的中间产物,它对具有生物活性的Cr(Ⅲ)配合物有催化作用。
六价铬离子具有较高的正电荷和较小的半径(52pm),因此,不论在晶体中还是在溶液中都不存在简单的Cr(Ⅵ)离子,而总是以酸根阴离子的形式存在。其中,六价铬主要是与氧结合成铬酸盐(CrO42-)或重铬酸盐(Cr2O42-),是一个很强的氧化剂。
在酸性溶液中,这些离子很容易还原到Cr(Ⅲ)。
三价铬是最稳定的氧化态,也是生物体内最常见的一种。但是,Cr(Ⅲ)在碱性溶液中却有较强的还原性,较易被氧化。
三、铬的配位化合物
三价铬形成配位化合物的能力很强,并且所形成的配位化合物中,最主要的是六配位的化合物,其单核配位化合物的空间构型为八面体,Cr(Ⅲ)离子提供6个空轨道,形成6个d2sp3杂化轨道。
Cr(Ⅲ)配位的化合物是常见的,它可形成配阴离子或配阳离子或中性配合分子。在水溶液中,这些配合物具有相对动力学惰性的特征。例如,在配体取代反应中,反应的半衰期仅在几小时范围内。因此,铬不可能处于酶的活性部位作为金属酶的催化中心,因为在酶的活性部位交换的速度必须迅速,所以,象这样的相对动力学惰性的铬配合物只可能作为结构成分来发挥作用。
例如,在酶或者在蛋白质或核酸的三级结构中,键合的配体以适当的排列取向起催化作用。
在水溶液中,Cr(Ⅲ)和H2O配位形成正八面体的六配位水合离子,即[Cr(H2O)6]3+。这种六配位的水合离子也存在于盐(如[Cr(H2O)6]Cl3)以及矾(如MCr(SO4)2·12H2O)中,其中的M为锂以外的所有一价阳离子。
在生物组织中,中性pH值时,铬的水合配合物会发生水解,降低酸度,其结果会通过羟桥合作用形成桥,产生多核的铬配位化合物,最后沉积下来,变成生物学上的惰性物种。如果加入强碱,同时加热到120℃,羟桥合作用增强[4]。
强配位体(例如草酸根离子)能预防甚至逆转羟桥合作用;但是,较弱的配位体只能预防反应发生。在生物体内,铬能起作用是由于它能与较弱的有机配体或无机配体结合,形成易溶解的配合物。铬化合物与其它配体如硫氰酸根或氨基之间,也可能形成桥。
例如,现有研究中已发现下列天然存在的配体:焦磷酸、蛋氨酸、丝氨酸、甘氨酸、亮氨酸、赖氨酸和脯氨酸,在生理条件下,它们抑制Cr(Ⅲ)的羟桥合作用。
。收起