Кешенді қосылыстардың металлургия мен техникадағы қолданылуы
Металлотерапия
Кешенді қосылыстар адам организмі мен өсімдік дүниесінің өмір сүру үшін маңызды роль атқарады. Қан, лимфа, ткань сұйықтығы құрамына «өмірлік металдар» аквокешенді қосылыстар күйінде болады.
Мысалы, адам мен жан-жануар қаны құрамына кіретін гемоглобинде кешен түзуші темір ионы болса, өсімдіктердің хлорофилінде кешен түзуші (Mg) магний ионы болады.
- Кешенді қосылыстар көмегімен талай ауруларды емдеуге болады. Атап айтқанда платиналық металдардың кешенді қосылыстары аса қауіпті ісіктерді (рак) азайтуға мүмкіншілік береді. Хелаттар дәрі ретінде де қолданылады. Олар организмде екі, үш валентті металдармен тұрақты комплекс түзеді, сол себепті олар организмнен улы заттарды, радиоактивті изотоптарды т.б. ығыстырып шығару үшін қолданылады. Сондай бір дәрілік препаратқа ЭДТА жатады.
Pb2+ + Na2 [Ca ЭДТА] = Na2 [Pb ЭДТА] + Ca2+
Сол сияқты Na2 [H2 Tr] немесе Na2 [ЭДТА] (трилон Б) комплексті қан құрамындағы артық Ca2+ - ионын ығыстырып шығару үшін пайдаланады.
Ca2+ + Na2 [H2 Tr] = Na2 [Ca Tr] +2 H+
К.С. имеют большое значение в народном хозяйстве , в химической
промышленности. В настоящее время подавляющее количество
химических соединений можно рассматривать как комплексные
соединения, а учение о К.С. пронизывает все отрасли промышленности
,сельского хозяйства, медицины..
В сельском хозяйстве-для борьбы с известковым хлорозом растений, для
растворения карбонатов и гидроксидов железа для ликвидации цинковой
недостаточности. К.С. выполняют специфические функции (дыхание
фотосинтез, ферментативный катализ). К числу природных К.С. относятся
гемоглобин и хлорофилл (сходство и отличие их между собой) Гемоглобин
выполняет функцию переноса кислорода и доставляет его из лёгких по
кровеносной системе ко всем тканям ( у беспозвоночных—Ионом К.
образователем является – медь, кровь у них голубая) .
Биоэлементтердің организімде таралу түрлері олардың атомдық құрылысына байланысты болады, сол себепті биогенді элементтер, организімде аниондар, катиондар, аквайондар немесе биокомплекстер түрінде кездесуі мүмкін. Мысалы, S- және d – элементтер катиондар түрінде, яғни Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Fe2+, т.б. оң зарядталған күйде болады. Олардың бос (вакантты) орбитальдары болғандықтан акцепторлардың ролін атқара алады.
S- элементтер металдарға жатады, тұрақты тотығу дәрежелері болады, электрон деңгейлері толық қаныққан, сондықтан да ағзада, акваиондар түрінде кездеседі.
d- элементтер тотығу дәрежелері тұрақсыз металл иондарын түзеді, электрондық деңгейлері толық қанықпаған, бос орбитальдары болады, сол себепті олар ағзада биокомплекстер түрінде кездеседі. Мысалы: Zn2+ металдыфермент карбоангидразаның, Fe2+ гемоглобиннің, Mg2+ хлорофилдің, Со2+ В12 витаминнің орталық комплекс түзуші иондары болып табылады.
Р- элементтер (бейметалдар) ағзада өздеріне сәйкес келетін қышқыл қалдығы мысалы, СІ, СО32-, НСО3-, РО43- т.б. түрінде кездеседі
Алюминий (ІІІ) оксиді әртүрлі модификациялар түрінде белгілі. Алюминий гидроксиді (амфолит) – полимерлі қосылыс, оның құрамы алу және сақтау тәсілдеріне тәуелді. Оның сулы ерітінділерінде ортаға байланысты тепе-теңдік болады:
[AI(H2O)6]3+ ↔ АІ(ОН)3 ↔ [AI(OH)6]3-
[AI(OH)4]- анионы бар тұздар гидроксиалюминаттар деп аталады. Медицинада алюминий гидроксидінің сулы қалқымасын адсорбциялаушы дәрі ретінде қолданады.
Алюмо калий ашудасын залалсыздандырушы зат ретінде қолданылады.
Қорғасын ІУ топшасындағы ең ауыр металл болып табылады. Оның кальций иондарының орнын басу және ерімейтін қосылыстар түзу қасиеті оның ағзада жиналып, улану әсерлерін тудыруға әкеліп соғады. Оның ағзадағы көп мөлшері болуы «Қорғасын ауруына» әкеліп соғады. Медицинада қолданылуы оның катиондарының ақуызбен қосылып, металдық альбуминаттар түзе алуына негізделген.
Медицинада литий иондарының организмдердегі атқаратын жұмысы мен орны жайлы айтарлықтай мәлімет жинақтары. Айталық, литийдің кейбір кешенді қосылыстары психикалық ауруларды емдеуге қолданылады.
Сілтілік металдардың бірқатар кешенді қосылыстары медицина іс жүзінде қолданылуда.
Қолданылмалық тұрғыдан алғанда тек К мен Na кешеді қосылыстары мен супертотықтарының маңызы зор. Олар жабық жүйе мен улы газдан қорғайтын аспаптарда пайдаланған оттекті демалу кезінде бөлінген қорексіз заттан (қосылыстан) тазартып, оны қайта пайдалануға қажетті ету үшін қолданылады. Атап айтқанда сүңгуір қайықта, космоста. олар керексіз затты өз бойына дарытып ыдыратады.
Қорыта келгенде ағза үшін биогенді кешенді қосылыстардың маңызы зор. Олардың қалыпты күйде болуы ағзаның өсіп жетілу процестерін қамтамасыз етеді. Олар ағзада зат алмасу, тыныс алу, ас қорыту тотыту-тотықсыздану, қан айналу, бүйрек, бауыр, жүрек қызыметінің дұрыс жүруіне мидың қызметіне қатысады. Биогенді элементтер адам ағзасына физиалогиялық ықпал жүргізеді. Адам ағзасында өздерінің қажетті мөлшерінен төмен не жоғары болса олар ағзада потологиялық құбылыстарды тұғызады.
Кешенді қосылыстардың металлургия мен техникадағы қолданылуы
Роль К.С. велика в технике—получение гальванических покрытий , при
получении металлов электролитическим способом. Например:Na 3 [AlF 6 ]-
криолит – в нём расплавляют оксид алюминия, при получении алюминия
в чистом виде. Комплексные соединения применяют при борьбе с
коррозией( бензооат натрия используют для получения на поверхности
железа защитной плёнки) *Fe(C 6 H 5 COOH) 6 ] (OH) 3 . Широко применяются
К.С. в аналитической химии , это даёт возможность открывать новые и
новые соединеZnCl
Кешенді қосылыстар көмегімен металлургияда талай металдарды бір-бірінен бөлуге мүмкіндік туады.
-Фото, киноматериалдарды өңдеудің негізінде кешенді қосылыстардың түзілуі жатыр.
Осы заманғы металлургия мен технологияда кешенді қосылыстардың алатын орны зор. Ең озық технология, айталық, атом реакторлары, жер серіктері, космос кемелері т.т жаңа төтенше жағдайға төзе алатындай Mo, Nb, Ta, Be сияқты металдардың құймасы, аса таза металдардың тазалығын анықтау үшін кешенді қосылыстар пайдаланылады.
Атом энергиясы үшін аса таза уранмен қоса Zr, Nb, Ta т.б тұратын конструкциялық металдар қажет. Уранның құрамындағы қоспалардың сілемін тазарту үшін кешенді карбонаттар түрінде бөліп алады. Дәл осылайша Th мен Pu – ды да тазалайды.
Металдардың бетін Sn, Cu, Ni, Cr, Zn, Au, Ag-мен қаптау арқылы әшекейлендіру кең таралған электрхимиялық құбылыс. Міне, осы металдардың кешенді қосылыстар түріндегі тұздарын электролиздегенде үдеріс баяулап металдың бетіне жаймен қондырып іске асыру арқылы тығыз әрі жұқа қабат алуға болады. Іш жүзінде электролизді қаптауда металдардың цианитті қосылыстары кең қолданылады:[Ag(CN)2]-, [Cu(CN)4]2-,
[Zn(CN)4]2- т.б. Әсіресе, органикалық заттармен (фенол), т.б түзетін кешенді қосылыстары өте берік қаптау алуға мүмкіндік береді. Тұтастай металдық қаптау үшін кейінгі кездерде олардың карбонильдері кеңінен қолданыла бастады. Мысалы, 180-2000-қа дейін қыздырғанда қатты бетке газ күйіндегі никель карбонилінің ағынын жіберсе, айнадай жарқыраған өте тығыз жұқа қабықшамен қапталады. Мұндай қаптауды металдардан басқа шыны, қыш, пластмасса беттерде де іске асыруға болады.
Кешенді қосылыстар лигандтарды жемірілуден қорғауда баға жетпес қызмет атқарады. Адгезиясы (жабысуы) жоғары, тұрақты және ерімейтін кешенді қосылыстардың түзілуі металдардың жемірілуін күрт төмендетеді. Осындай ауада және сулы бейтарап ортада кең таралған жемірілудің тежегіші ретінде натрий бензоаты С6Н5СООNa қолданылады. Оның әсерінен болаттың бетіндегі темірдің негіздік кешенінің [Fe(С6Н5СООH)6](OH)3 жұқа берік қабықшасы пайда болады. Дәл осындай болаттың бейтарап ортада, ауада жемірілуінің ингибиторы - этанол амин H2NCH2CH2OH. Металдардың бетінде түзілетін кешенді қосылыстар ортаның рН мәнін өзгерту арқылы немесе аттас ионды заттарды қосқанда өзінің жемірілу жылдамдығын өзгертеді. Мысалы, күміс пен қорғасынға калий трийодидімен КI3 әсер еткенде олардың бетінде ерігіштігі өте төмен кешенді йодидтер түзіледі де, жемірілуді күрт азайтады. Сілтілік ортада металдардың жемірілуінің күшеюі олардың бетінде ерімтал кешенді қосылыстардың түзілуіне байланысты болады:
Zn+2NaOH+H2O=Na2[Zn(OH)4]+H2
2Cu+4NaOH+O2+2H2O=2Na2[Cu(OH)4
Осындай жағдай ыстық сілтімен әсер еткенде темірдің бетінде де болады. Сондықтан мұндай жағдайда металдардың бетіне өздігінен ерімейтіндей қабатша түзетін ингибитор іздеуге тура келеді.
Кешенді қосылыстардың аса бағалы бояулардың сан түрін алуда қажеттігі күн санап артып келеді. Мақтадан тоқылатын матаның темір және хром тұздарында өңдеп, сонан соң сілтімен әрекеттестіргенде көзге әдемі көрінетін түстерге ие болады, өйткені олардың бетінде берік көп ядролы кешенді қосылыстар түзіледі. Мысалы, күннің көзіне шағылысып, жалтылдап тұратын көкшіл түсті қазіргі заманғы жеңіл автокөліктерден көруге болады. Күннің сәулесіне, табиғаттың ыстығы мен суығына, желі мен қарына шыдамдылық көрсететін әдемілікті сақтау тек кешенді қосылыстар араласқан бояулардың қолында.
Осылайша табиғи және жасанды маталардың көздің жауын алатын ғажап түстеріне арнайы қосылатын басытқылар түріндегі кешендердің көмегі қажет. Әйелдердің әдемілігіне қажетті сан алуан парфюмериялық бояуларындағы кешенді қосылыстарға тәуелді. Мысалы, ерін бояйтын ал қызыл түсті бояу никельдиметилглиоксиматын қосудан тұрады.
Кермек суды жұмсарту да кешендердің араласуын қажет етеді. Оның құрамындағы Ca2+, Mg2+ иондарын полифосфатты, полиаминқышқылды кешендермен байланыстырып судың кермектілігін жояды. Тағамдарды консервілеу кезінде ондағы өте аз мөлшерде болатын металл иондары оттекпен әрекеттесіп асты бүлдіретіні белгілі. Оны тоқтату үшін консервіленетін тағамға металл иондарын байланыстыратын ЭДТА қосу жеткілікті. Тағамдардан басқа кешенді қоспа - латекс каучугін және ракета жанармайын тотығудан сақтайды. Тіпті, шарап жасау ісінде де сары қан тұзы-калийферратцианиді қосылғанда тазарып мөлдір бола бастайды.
Кешенді қосылыстар кино және фото саласында баға жетпес қызмет атқарады. Олар түсті бекітуге жұмсалады. Плёнканың бетіндегі жарық түспеген AgBr бар жерін еріту үшін оған натрий тиосульфатын қосады.
2AgBr+3Na2S2O3=Na4[Ag2(S2O3)3] + 2NaBr
керісінше түсті тұрақтандыру үшін тиомочевинамен әсер етеді:
AgBr+CS(NH2)2=[AgCS(NH2)2]Br
Сол сияқты бейорганикалық тәсілмен қажетті түске ие болдыру үшін темір оксалаттарын қосады:
Ag++[Fe(C2O4)2]2-=++[Fe(C2O4)2]-+Ag0
Металдардың кешендері сан түрлі реакцияларды өршіте алады. Олар полимерлену, альдегидтердің олефиндерге айналып тотығуы, эфирлердің түзілуі т.т. Бұрында өндірісте көбіне гетерогенді метал өршіткілер қолданылса, енді көбіне гомогенді кешентүзуші өршіткілердіңқажеттігі артып отыр.
Кешенді қосылыстардың химиялық, зертханалық жұмыстарда алатын орны тым ерекше. Көптеген сапалық және сандық талдаулар үшін басты реагенттер ретінде кешенді қосылыстар пайдаланылады. Оларды салмақтық және көлемдік талдауда, қоспалардан құрауыштарын бөліп алуда кеңінен жұмсайды. Айталық Несслер реактиві K2[HgI4] аммиак пен аммоний ионын анықтауға, натрийгексанитрокобальтаты (III) калий иондарын табуда аса қажет. Аналитикалық топтардың металл иондарын байланыстыруға қажет тән реакциялардың 1/3 кешендер түзу арқылы іске асады. Бір ғана 8-оксихинолин лиганды 30 – дан астам элементтерді ашуға және мөлшерін анықтауға көмектеседі. Мұндай кешентүзуші комплексондардың саны жүздеп саналады. Белгілі комплексондардың құрамына P,S,Se,As сияқты донор атомдарды енгізу олардың талғамдылығын жоғарылатады. Құрамында Ве2+, Fe3+, Al3+, Th4+ кездесетін ортадан комплексондардың көмегімен кедергі келтіретін катиондардың мол болғанына қарамастан қажеттіні дәл анықтауға болады. Кешенді аниондарды да анықтауда комплексондар кеңінен қолданылады.
Қорыта келе, кешенді қосылыстардың бүгінде адам өміріне, өндіріс пен өнеркәсіп саласына, кино, фото, спорт, музыка, әшекей заттар т.б аса қажетті болып саналатыны көпке әйгілі бола бастады. Оның болашағы бүгінгіден де зор екендігіне күмән келтіруге болмас.