Umělé organické sloučeniny. Syntetické a umělé vysokomolekulární sloučeniny Umělá kombinace prvků obsahu a formy

Všechny látky, které obsahují atom uhlíku, kromě uhličitanů, karbidů, kyanidů, thiokyanátů a kyseliny uhličité, jsou organické sloučeniny. To znamená, že je mohou vytvářet živé organismy z atomů uhlíku prostřednictvím enzymatických nebo jiných reakcí. Dnes lze mnoho organických látek syntetizovat uměle, což umožňuje rozvoj medicíny a farmakologie, stejně jako vytváření vysoce pevných polymerních a kompozitních materiálů.

Klasifikace organických sloučenin

Organické sloučeniny jsou nejpočetnější třídou látek. Nachází se zde asi 20 druhů látek. Liší se chemickými vlastnostmi a liší se fyzikálními vlastnostmi. Jejich bod tání, hmotnost, těkavost a rozpustnost, jakož i jejich stav agregace za normálních podmínek jsou také odlišné. Mezi nimi:

• uhlovodíky (alkany, alkyny, alkeny, alkadieny, cykloalkany, aromatické uhlovodíky);
• aldehydy;
• ketony;
• alkoholy (dvojsytné, jednosytné, vícesytné);
• ethery;
• estery;
• karboxylové kyseliny;
• aminy;
• aminokyseliny;
• sacharidy;
• tuky;
• proteiny;
• biopolymery a syntetické polymery.

Tato klasifikace odráží charakteristiky chemické struktury a přítomnost specifických atomových skupin, které určují rozdíl ve vlastnostech konkrétní látky. Obecně vypadá klasifikace, která je založena na konfiguraci uhlíkové kostry, která nezohledňuje charakteristiky chemických interakcí, jinak. Podle jeho ustanovení se organické sloučeniny dělí na:

• alifatické sloučeniny;
• aromatické látky;
• heterocyklické látky.

Tyto třídy organických sloučenin mohou mít izomery v různých skupinách látek. Vlastnosti izomerů jsou různé, i když jejich atomové složení může být stejné. Vyplývá to z ustanovení A. M. Butlerova. Také teorie struktury organických sloučenin je vůdčím základem pro veškerý výzkum v organické chemii. Je umístěn na stejné úrovni jako Mendělejevův periodický zákon.

Samotný pojem chemické struktury zavedl A.M. Butlerov. V dějinách chemie se objevila 19. září 1861. Dříve byly ve vědě různé názory a někteří vědci existenci molekul a atomů zcela popírali. V organické a anorganické chemii proto nebyl řád. Navíc neexistovaly žádné vzorce, podle kterých by bylo možné posuzovat vlastnosti konkrétních látek. Zároveň existovaly sloučeniny, které při stejném složení vykazovaly odlišné vlastnosti.

Výroky A.M. Butlerova do značné míry nasměrovaly vývoj chemie správným směrem a vytvořily pro něj velmi pevný základ. Jeho prostřednictvím bylo možné systematizovat nashromážděná fakta, jmenovitě chemické nebo fyzikální vlastnosti určitých látek, vzorce jejich vstupu do reakcí atd. Díky této teorii bylo možné dokonce předpovídat způsoby získání sloučenin a přítomnost některých obecných vlastností. A co je nejdůležitější, A.M. Butlerov ukázal, že strukturu molekuly látky lze vysvětlit z hlediska elektrických interakcí.

Logika teorie struktury organických látek

Protože před rokem 1861 mnozí v chemii odmítli existenci atomu nebo molekuly, stala se teorie organických sloučenin pro vědecký svět revolučním návrhem. A jelikož sám A. M. Butlerov vychází pouze z materialistických závěrů, podařilo se mu vyvrátit filozofické představy o organické hmotě.

Byl schopen ukázat, že molekulární strukturu lze experimentálně rozpoznat pomocí chemických reakcí. Například složení jakéhokoli sacharidu lze určit jeho spálením určitého množství a spočítáním vzniklé vody a oxidu uhličitého. Množství dusíku v molekule aminu se také vypočítá během spalování měřením objemu plynů a izolací chemického množství molekulárního dusíku.

Pokud vezmeme v úvahu Butlerovovy soudy o chemické struktuře závislé na struktuře v opačném směru, vyvstává nový závěr. Totiž: při znalosti chemické struktury a složení látky lze empiricky předpokládat její vlastnosti. Ale co je nejdůležitější, Butlerov vysvětlil, že v organické hmotě existuje obrovské množství látek, které vykazují různé vlastnosti, ale mají stejné složení.

Obecná ustanovení teorie

Při zvažování a studiu organických sloučenin A. M. Butlerov odvodil některé z nejdůležitějších principů. Spojil je do teorie vysvětlující strukturu chemických látek organického původu. Teorie je následující:

• v molekulách organických látek jsou atomy navzájem spojeny v přesně definovaném pořadí, které závisí na mocenství;
• chemická struktura je bezprostřední řád, podle kterého jsou atomy v organických molekulách spojeny;
• chemická struktura určuje přítomnost vlastností organické sloučeniny;
• v závislosti na struktuře molekul se stejným kvantitativním složením se mohou objevit různé vlastnosti látky;
• všechny atomové skupiny podílející se na tvorbě chemické sloučeniny se vzájemně ovlivňují.

Všechny třídy organických sloučenin jsou postaveny podle principů této teorie. Po položení základů mohl A. M. Butlerov rozšířit chemii jako vědní obor. Vysvětlil, že vzhledem k tomu, že v organických látkách uhlík vykazuje valenci čtyři, je určena diverzita těchto sloučenin. Přítomnost mnoha aktivních atomových skupin určuje, zda látka patří do určité třídy. A právě díky přítomnosti specifických atomových skupin (radikálů) se objevují fyzikální a chemické vlastnosti.

Uhlovodíky a jejich deriváty

Tyto organické sloučeniny uhlíku a vodíku jsou složením nejjednodušší ze všech látek ve skupině. Jsou reprezentovány podtřídou alkanů a cykloalkanů (nasycené uhlovodíky), alkeny, alkadieny a alkatrieny, alkyny (nenasycené uhlovodíky), jakož i podtřídou aromatických látek. V alkanech jsou všechny atomy uhlíku spojeny pouze jednou vazbou C-C, proto nemůže být do uhlovodíkové kompozice začleněn jediný atom H.

V nenasycených uhlovodících může být vodík zabudován v místě dvojné vazby C=C. Také vazba C-C může být trojná (alkyny). To umožňuje těmto látkám vstupovat do mnoha reakcí zahrnujících redukci nebo adici radikálů. Pro usnadnění studia jejich schopnosti reagovat jsou všechny ostatní látky považovány za deriváty jedné ze tříd uhlovodíků.

Alkoholy

Alkoholy jsou organické chemické sloučeniny, které jsou složitější než uhlovodíky. Jsou syntetizovány jako výsledek enzymatických reakcí v živých buňkách. Nejtypičtějším příkladem je syntéza ethanolu z glukózy jako výsledek fermentace.

V průmyslu se alkoholy získávají z halogenderivátů uhlovodíků. V důsledku nahrazení atomu halogenu hydroxylovou skupinou vznikají alkoholy. Jednosytné alkoholy obsahují pouze jednu hydroxylovou skupinu, vícesytné alkoholy obsahují dvě nebo více. Příkladem dvojsytného alkoholu je ethylenglykol. Vícesytný alkohol je glycerin. Obecný vzorec alkoholů je R-OH (R je uhlíkový řetězec).

Aldehydy a ketony

Poté, co alkoholy vstoupí do reakcí organických sloučenin spojených s odběrem vodíku z alkoholové (hydroxylové) skupiny, se dvojná vazba mezi kyslíkem a uhlíkem uzavře. Pokud tato reakce probíhá přes alkoholovou skupinu umístěnou na terminálním atomu uhlíku, vede k tvorbě aldehydu. Pokud se atom uhlíku s alkoholem nenachází na konci uhlíkového řetězce, pak je výsledkem dehydratační reakce produkce ketonu. Obecný vzorec ketonů je R-CO-R, aldehydů R-COH (R je uhlovodíkový zbytek řetězce).

Estery (jednoduché a složité)

Chemická struktura organických sloučenin této třídy je komplikovaná. Ethery jsou považovány za reakční produkty mezi dvěma molekulami alkoholu. Když se z nich odstraní voda, vytvoří se sloučenina vzoru R-O-R. Mechanismus reakce: abstrakce protonu vodíku z jednoho alkoholu a hydroxylové skupiny z jiného alkoholu.

Estery jsou reakční produkty mezi alkoholem a organickou karboxylovou kyselinou. Mechanismus reakce: eliminace vody z alkoholové a uhlíkové skupiny obou molekul. Vodík se oddělí od kyseliny (na hydroxylové skupině) a samotná OH skupina se oddělí od alkoholu. Výsledná sloučenina je označena jako R-CO-O-R, kde buk R označuje radikály - zbývající části uhlíkového řetězce.

Karboxylové kyseliny a aminy

Karboxylové kyseliny jsou speciální látky, které hrají důležitou roli ve fungování buňky. Chemická struktura organických sloučenin je následující: uhlovodíkový radikál (R) s navázanou karboxylovou skupinou (-COOH). Karboxylová skupina může být umístěna pouze na nejvzdálenějším atomu uhlíku, protože valence C ve skupině (-COOH) je 4.

Aminy jsou jednodušší sloučeniny, které jsou deriváty uhlovodíků. Zde je na kterémkoli atomu uhlíku aminový radikál (-NH2). Existují primární aminy, ve kterých je skupina (-NH2) připojena k jednomu uhlíku (obecný vzorec R-NH2). V sekundárních aminech se dusík slučuje se dvěma atomy uhlíku (vzorec R-NH-R). V terciárních aminech je dusík spojen se třemi atomy uhlíku (R3N), kde p je radikál, uhlíkový řetězec.

Aminokyseliny

Aminokyseliny jsou komplexní sloučeniny, které vykazují vlastnosti jak aminů, tak kyselin organického původu. Existuje několik typů v závislosti na umístění aminové skupiny ve vztahu ke karboxylové skupině. Nejdůležitější jsou alfa aminokyseliny. Zde je aminová skupina umístěna na atomu uhlíku, ke kterému je připojena karboxylová skupina. To umožňuje vytvoření peptidové vazby a syntézu proteinů.

Sacharidy a tuky

Sacharidy jsou aldehydalkoholy nebo ketoalkoholy. Jde o sloučeniny s lineární nebo cyklickou strukturou, dále o polymery (škrob, celulóza a další). Jejich nejdůležitější role v buňce je strukturální a energetická. Tuky, lépe řečeno lipidy, plní stejné funkce, jen se účastní dalších biochemických procesů. Z hlediska chemické struktury je tuk ester organických kyselin a glycerolu.

Přechodové d-prvky a jejich spoje mají široké využití v laboratorní praxi, průmyslu i technice. Hrají také důležitou roli v biologických systémech. V předchozí části a odd. 10.2 již bylo zmíněno, že ionty d-prvků, jako je železo, chrom a mangan, hrají důležitou roli v redoxních titracích a dalších laboratorních technikách. Zde se dotkneme pouze aplikací těchto kovů v průmyslu a technologii a také jejich role v biologických procesech.

Aplikace jako konstrukční materiály. Slitiny železa

Některé d-prvky jsou široce používány v konstrukčních materiálech, hlavně ve formě slitin. Slitina je směs (nebo roztok) kovu s jedním nebo více dalšími prvky.

Slitiny, jejichž hlavní složkou je železo, se nazývají oceli. Již jsme řekli výše, že všechny oceli se dělí na dva typy: uhlíkové a slitinové.

Uhlíkové oceli. Podle obsahu uhlíku se tyto oceli dále dělí na nízkouhlíkové, středně uhlíkové a vysoce uhlíkové oceli. Tvrdost uhlíkových ocelí se zvyšuje se zvyšujícím se obsahem uhlíku. Například nízkouhlíková ocel je kujná a kujná. Používá se v případech, kdy mechanické zatížení není kritické. Různá použití uhlíkových ocelí jsou uvedena v tabulce. 14.10. Uhlíkové oceli tvoří až 90 % celkové produkce oceli.

Legované oceli. Takové oceli obsahují až 50 % příměsi jednoho nebo více kovů, nejčastěji hliníku, chrómu, kobaltu, molybdenu, niklu, titanu, wolframu a vanadu.

Nerezové oceli obsahují jako železné nečistoty chrom a nikl. Tyto nečistoty zvyšují tvrdost oceli a činí ji odolnou vůči korozi. Posledně jmenovaná vlastnost je způsobena tvorbou tenké vrstvy oxidu chromitého na povrchu oceli.

Nástrojové oceli se dělí na wolfram a mangan. Přídavek těchto kovů zvyšuje tvrdost, pevnost a odolnost vůči

Tabulka 14.10. Uhlíkové oceli

vysoké teploty (tepelná odolnost) oceli. Takové oceli se používají pro vrtání studní, vytváření břitů kovoobráběcích nástrojů a těch částí strojů, které jsou vystaveny velkému mechanickému zatížení.

Křemíkové oceli se používají k výrobě různých elektrických zařízení: motorů, elektrických generátorů a transformátorů.

Ostatní slitiny

Kromě slitin železa existují také slitiny na bázi jiných d-kovů.

Titanové slitiny. Titan lze snadno legovat kovy, jako je cín, hliník, nikl a kobalt. Slitiny titanu se vyznačují lehkostí, odolností proti korozi a pevností při vysokých teplotách. Používají se v leteckém průmyslu k výrobě lopatek turbín v proudových motorech. Používají se také v lékařském průmyslu k výrobě elektronických zařízení, která se implantují do pacientovy hrudní stěny, aby normalizovaly abnormální srdeční rytmy.

Slitiny niklu. Jednou z nejdůležitějších slitin niklu je Monel. Tato slitina obsahuje 65 % niklu, 32 % mědi a malé množství železa a manganu. Používá se k výrobě trubek kondenzátoru chladniček, náprav vrtulí a v chemickém, potravinářském a farmaceutickém průmyslu. Další důležitou slitinou niklu je nichrom. Tato slitina obsahuje 60 % niklu, 15 % chrómu a 25 % železa. Slitina hliníku, kobaltu a niklu zvaná alnico se používá k výrobě velmi silných permanentních magnetů.

Slitiny mědi. Měď se používá k výrobě široké škály slitin. Nejdůležitější z nich jsou uvedeny v tabulce. 14.11.

Tabulka 14.11. Slitiny mědi

Průmyslové katalyzátory

d-prvky a jejich sloučeniny jsou široce používány jako průmyslové katalyzátory. Níže uvedené příklady platí pouze pro d-prvky první přechodové řady.

Chlorid titaničitý. Tato sloučenina se používá jako katalyzátor pro polymeraci alkenů pomocí Zieglerovy metody (viz kapitola 20):

Kysličník. Tento katalyzátor se používá v další fázi kontaktního procesu pro výrobu kyseliny sírové (viz kapitola 7):

Železo nebo oxid. Tyto katalyzátory se používají v Haberově procesu pro syntézu amoniaku (viz kapitola 7):

Nikl. Tento katalyzátor se používá ke ztužování rostlinných olejů během hydrogenačních procesů, například při výrobě margarínu:

Měď nebo oxid měďnatý. Tyto katalyzátory se používají k dehydrogenaci ethanolu za vzniku ethanalu (acetaldehyd):

Rhodium (prvek druhé přechodové řady) a platina (prvek třetí přechodové řady) se také používají jako průmyslové katalyzátory. Oba se používají například v Ostwaldově procesu pro výrobu kyseliny dusičné (viz kapitola 15).

Pigmenty

Již jsme zmínili, že jedním z nejdůležitějších rozlišovacích znaků d-prvků je jejich schopnost tvořit barevné sloučeniny. Například barva mnoha drahých kamenů je způsobena přítomností malého množství nečistot d-kovu (viz tabulka 14.6). Oxidy d-prvků se používají k výrobě barevných skel. Například oxid kobaltnatý dává sklu tmavě modrou barvu. Řada sloučenin d-kovů se používá v různých průmyslových odvětvích jako pigmenty.

Oxid titaničitý. Světová produkce oxidu titaničitého přesahuje 2 miliony tun ročně. Používá se hlavně jako bílý pigment v průmyslu nátěrových hmot a také v papírenském, polymerním a textilním průmyslu.

Sloučeniny chrómu. Kamenec chromový (dodekahydrát síranu chromitého) má fialovou barvu. Používají se k barvení v textilním průmyslu. Oxid chromový se používá jako zelený pigment .

Hexakyanoželezitan draselný (III). Tato sloučenina se používá při barvení, leptání a pro výrobu modrotiskového papíru.

Sloučeniny kobaltu. Kobaltově modrý pigment se skládá z hlinitanu kobaltnatého. Fialové a fialové kobaltové pigmenty se vyrábějí srážením solí kobaltu s fosforečnany alkalických zemin.

Jiné průmyslové aplikace

Dosud jsme se zabývali aplikacemi α-prvků jako strukturních slitin, průmyslových katalyzátorů a pigmentů. Tyto prvky mají i mnoho dalších využití.

Chrom se používá k nanášení chromového povlaku na ocelové předměty, jako jsou automobilové díly.

Litina. Nejedná se o slitinu, ale o surové železo. Používá se k výrobě různých předmětů, jako jsou pánve, poklopy průlezů a plynové sporáky.

Kobalt. Izotop se používá jako zdroj gama záření pro léčbu rakoviny.

Měď je široce používána v elektrotechnickém průmyslu k výrobě drátů, kabelů a dalších vodičů. Používá se také k výrobě měděných kanalizačních trubek.

d-prvky v biologických systémech

d-prvky hrají důležitou roli v mnoha biologických systémech. Například tělo dospělého člověka obsahuje asi 4 g železa. Asi dvě třetiny tohoto množství pochází z hemoglobinu, červeného barviva v krvi (viz obr. 14.11). Železo je také součástí svalového proteinu myoglobinu a navíc se hromadí v orgánech, jako jsou játra.

Prvky vyskytující se v biologických systémech ve velmi malých množstvích se nazývají stopové prvky. V tabulce 14.12 ukazuje hmotnost různých minerálů

Tabulka 14.12. Průměrný obsah makro- a mikroprvků v těle dospělého člověka

Mangan je základní složkou potravy pro drůbež.

Mezi mikroživiny, které hrají zásadní roli ve zdravém růstu plodin, patří mnoho d-kovů.

prvky a některé mikroelementy v těle dospělého. Je třeba poznamenat, že pět z těchto prvků patří k d-kovům prvního přechodového rad. Tyto a další stopové prvky d-kovu plní řadu důležitých funkcí v biologických systémech.

Chrom se účastní procesu vstřebávání glukózy v lidském těle.

Mangan je součástí různých enzymů. Je nezbytný pro rostliny a je nezbytnou složkou potravy pro ptáky, i když pro ovce a skot není tak důležitý. Mangan byl nalezen i v lidském těle, ale zatím nebylo zjištěno, jak moc je pro nás potřebný. Nachází se v ní hodně manganu. Dobrými zdroji tohoto prvku jsou ořechy, koření a obiloviny.

Kobalt je nezbytný pro ovce, skot a lidi. Nachází se např. ve vitaminu Tento vitamin se používá k léčbě perniciózní anémie; je také nezbytný pro tvorbu DNA a RNA (viz kapitola 20).

Nikl byl nalezen v tkáních lidského těla, ale jeho role dosud nebyla stanovena.

Měď je důležitou součástí řady enzymů a je nezbytná pro syntézu hemoglobinu. Rostliny ji potřebují a ovce a skot jsou obzvláště citlivé na nedostatek mědi ve stravě. Při nedostatku mědi v potravě ovcí se objevují jehňata s vrozenými deformitami, zejména ochrnutím zadních končetin. V lidské stravě jsou jedinou potravinou, která obsahuje významné množství mědi, játra. Malé množství mědi se nachází v mořských plodech, luštěninách, sušeném ovoci a obilovinách.

Zinek je součástí řady enzymů. Je nezbytný pro tvorbu inzulínu a je nedílnou součástí enzymu anhydrázy, který hraje důležitou roli v procesu dýchání.

Nemoci spojené s cynickým deficitem

Na počátku 60. let 20. století. Doktor A. S. Prasad objevil v Íránu a Indii onemocnění spojené s nedostatkem zinku v potravinách, které se projevuje pomalým růstem dětí a anémií. Od té doby byl nedostatek zinku ve stravě identifikován jako hlavní příčina opožděného vývoje u dětí trpících těžkou podvýživou. Zinek je nezbytný pro činnost T-lymfocytů, bez kterých se imunitní systém lidského těla nemůže bránit infekcím.

Doplňky zinku pomáhají při těžké otravě kovy a také při některých dědičných onemocněních, jako je srpkovitá anémie. Srpkovitá anémie je vrozená vada červených krvinek vyskytující se u domorodých populací Afriky. U lidí se srpkovitou anémií mají červené krvinky abnormální (srpkovitý) tvar, a proto nejsou schopny přenášet kyslík. K tomu dochází v důsledku přesycení červených krvinek vápníkem, které mění rozložení nábojů na povrchu buněk. Přidání zinku do stravy způsobuje, že zinek soutěží s vápníkem a snižuje abnormální tvar buněčné membrány.

Zinkové doplňky také pomáhají při léčbě anorexie (ztráta chuti k jídlu) způsobené poruchami nervového systému.

Tak si to zopakujme!

1. Nejběžnějším prvkem na Zemi je železo, následované titanem.

2. d-Elementy se nacházejí jako stopové prvky v rostlinách, zvířatech a drahých kamenech.

3. Pro průmyslovou výrobu železa se používají dvě rudy: hematit a magnetit

4. Železo se vyrábí ve vysoké peci redukcí železné rudy oxidem uhelnatým. Pro odstranění nečistot ve formě strusky se do rudy přidává vápenec.

5. Uhlíkové oceli se vyrábějí převážně procesem konvertoru kyslíku (Linz-Donawitzův proces).

6. Elektrická tavicí pec se používá k výrobě vysoce kvalitních legovaných ocelí.

7. Titan se získává z ilmenitové rudy pomocí Crollova procesu. V tomto případě se oxid obsažený v rudě nejprve přemění na

8. Nikl se získává z pentlanditové rudy. Sulfid niklu, který obsahuje, se nejprve přemění na oxid, který se pak redukuje uhlíkem (koksem) na kovový nikl.

9. K získávání mědi se používá chalkopyritová ruda (pyrit měďnatý). Sulfid v něm obsažený se redukuje zahříváním za podmínek omezeného přístupu vzduchu.

10. Slitina je směs (nebo roztok) kovu s jedním nebo více dalšími prvky.

11. Oceli jsou slitiny železa, které je jejich hlavní složkou.

12. Čím vyšší je obsah uhlíku v nich, tím větší je tvrdost uhlíkových ocelí.

13. Nerezová ocel, nástrojová ocel a křemíková ocel jsou druhy legovaných ocelí.

14. Slitiny titanu a niklu jsou široce používány v technologii. Slitiny mědi se používají k výrobě mincí.

15. Chlorid oxid je oxid nikelnatý a používá se jako průmyslové katalyzátory.

16. Oxidy kovů se používají k výrobě barevných skel, jiné sloučeniny kovů se používají jako pigmenty.

17. d-kovy hrají důležitou roli v biologických systémech. Například hemoglobin, což je červené barvivo v krvi, obsahuje železo.

Umělé radioaktivní izotopy vznikají v důsledku lidské činnosti: využití jaderné energie pro vojenské a mírové účely, využití radioaktivních látek v ekonomice země (průmysl, doprava, zemědělství, lékařství, vědecký výzkum atd.). Radionuklidy - štěpné produkty jaderných zbraní a emise radiačně nebezpečných objektů se hromadí v prostředí včetně hydrosféry.[...]

Umělé strukturování půd se provádí tak, že se do nich vnáší malé množství strukturotvorných látek, především organických sloučenin (P.V. Vershinin).[...]

LÁTKA ANTROPOGENNÍ chemická sloučenina obsažená v geosféře v důsledku lidské činnosti. Rozlišuje se mezi biologickými sloučeninami, které jsou součástí biologického cyklu, a proto jsou dříve či později využity v ekosystémech, a umělými sloučeninami, které jsou přírodě cizí, velmi pomalu ničí živé organismy a abiotické činitele a zůstávají mimo biosférický metabolismus. Ty se hromadí v biosféře a představují hrozbu pro život. Zvláštní případ V. a. Jedná se o chemické sloučeniny a prvky, které jsou přirozeně obsaženy v přírodních útvarech, ale jsou člověkem přesunuty z jedné geosféry do druhé nebo jím uměle koncentrovány. Příkladem takových prvků jsou těžké kovy, vytěžené člověkem z hlubin Země na její povrch a zde rozptýlené, a radioaktivní látky, v přírodních podmínkách obvykle rozptýlené na velkých prostorech a v malých koncentracích.[...]

Složení umělých radionuklidů vstupujících do vodního prostředí je v současnosti určováno především štěpnými produkty jaderného paliva. Poměr mezi nimi se může lišit v závislosti na typu reaktoru, jeho výkonu a reakčních podmínkách. Dále podotýkáme, že v období od

Škodlivé látky jsou obsaženy v odpadech z nejrůznějších průmyslových odvětví: neželezná metalurgie (soli neželezných kovů), strojírenství (kyanidy, sloučeniny berylia, arsen atd.), výroba plastů (benzín, éter, fenol, metyl akrylát, atd.) a umělá vlákna (fosfor, organické sloučeniny, zinek, sloučeniny mědi), dusíkatý průmysl (polystyren, chlorbenzen, karcinogenní pryskyřice atd.), lesnictví, dřevozpracující a celulózo-papírenský průmysl (fenol, metylalkohol, terpentýn, atd. ), masný průmysl (organická hmota) a mnoho dalších.[...]

Srovnejme umělý ekosystém vesmírné lodi s nějakým přírodním, například s ekosystémem rybníka. Pozorování ukazují, že počet organismů v tomto biotopu zůstává (s určitými sezónními odchylkami) v podstatě konstantní. Takový ekosystém se nazývá stabilní. Rovnováha je udržována, dokud se vnější faktory nezmění. Mezi hlavní patří přítok a odtok vody, přísun různých živin, sluneční záření. V rybničním ekosystému žijí různé organismy. Po vytvoření umělé nádrže ji tedy postupně osídlují bakterie, plankton, poté ryby a vyšší rostliny. Když vývoj dosáhl určitého vrcholu a vnější vlivy zůstávají dlouhodobě neměnné (příliv vody, látek, záření na jedné straně a odtok či vypařování, odvod látek a odliv energie na straně druhé ), rybniční ekosystém se stabilizuje. Mezi živými bytostmi je nastolena rovnováha.[...]

Existují uměle vytvořené ekosystémy, které zajišťují nepřetržitý proces metabolismu a energie jak v přírodě, tak mezi ní a lidmi. Dělí se podle vlivu hospodářského rozvoje na: přírodní, zachovalé neporušené; upraveno, změněno lidskou činností; proměněno, proměněno člověkem.[...]

Xenobiotika jsou látky získané umělou syntézou a nezařazené do počtu přírodních sloučenin.[...]

Radioaktivní látky jsou široce používány v mnoha odvětvích národního hospodářství. Umělé radioaktivní izotopy se používají pro defektoskopii kovů, při studiu struktury a opotřebení materiálů, při separaci látek a syntéze chemických sloučenin, v přístrojích a zařízeních, které plní kontrolní a signalizační funkce v medicíně atd.[ ...]

Metodu výroby umělých směsí generováním toxických látek z tlumivých roztoků vyvinuli japonští chemici. Ohřátý vzduch, vysušený a očištěný od nečistot, prochází pevnou rychlostí přes absorbéry s vodnými roztoky (pH = 5-12) kyanidu draselného (výroba kyseliny kyanovodíkové), sulfidu sodného (sirovodíku) siřičitanu nebo hydrogensiřičitanu sodného (síra oxid), dusičnan sodný (oxidy dusíku) a hydrogenuhličitan amonný (amoniak). Metoda umožňuje vytvářet koncentrace těchto látek 10-4-10-5% s chybou ne větší než 2-3% (rel.).[...]

Stejně jako zjednodušený umělý ekosystém vesmírné lodi je rybniční ekosystém schopen se sám udržet. Neomezený růst je brzděn interakcemi mezi produkčními rostlinami na jedné straně a zvířaty a rostlinami (spotřebiteli a rozkladači) na straně druhé. Spotřebitelé se mohou množit pouze tehdy, pokud nadměrně nevyužívají zásoby dostupných živin. Pokud se ukáže, že jejich rozmnožování je nadměrné, růst jejich počtu se zastaví, protože nebudou mít dostatek potravy. Výrobci zase neustále vyžadují minerály. Znovu dávají do oběhu odpadní látky. Obnovuje se tak koloběh: rostliny (producenti) tyto minerály absorbují a pomocí sluneční energie z nich reprodukují energeticky bohaté živiny.[...]

Ekosystém může být i umělý. Příkladem takového ekosystému, ve srovnání s přírodním extrémně zjednodušeným a neúplným, je vesmírná loď. Jeho pilot musí žít dlouhou dobu v omezeném prostoru lodi a vystačit si s omezenými zásobami jídla, kyslíku a energie. V tomto případě je žádoucí, pokud je to možné, obnovit a znovu využít vyčerpané zásoby látky a odpadu. K tomuto účelu jsou v kosmické lodi zajištěny speciální regenerační instalace a v poslední době probíhají experimenty s živými organismy (rostlinami a zvířaty), které by se měly podílet na zpracování odpadu astronautů pomocí energie slunečního záření.

Včelí vosk je složitá chemická látka produkovaná voskovými žlázami včel. Obsahuje přibližně 15 chemicky nezávislých složek. Používá se ve farmaceutické výrobě, zubní ordinaci, parfumerii, dřevozpracujícím, kožedělném, papírenském, leteckém a dalším průmyslu. Kromě toho je zapotřebí ve velmi velkém množství k přípravě umělého základu. Vosk se získává zpracováním voskových surovin.[...]

Neméně nebezpečné jsou odpadní vody z továren na umělá vlákna, koksoven a plynových břidlic, obsahující pryskyřičné látky, fenoly, merkaptany, organické kyseliny, aldehydy, alkoholy a barviva. Jejich toxický účinek se rozšiřuje na velké vzdálenosti, zejména v řekách se silnými proudy, protože organické nečistoty v odpadních vodách se mineralizují pomalu. Hromadění kapalného odpadu ve speciálních nádržích - odkalištích je také spojeno s velkým nebezpečím pro životní prostředí: jsou známy případy proražení takových nádrží a otravy vod Dněstru, Severského Doněce a některých dalších na velkém území.[ ...]

Obecná informace. Moderní metody umělého biologického čištění umožňují snížit BSK20 a koncentraci nerozpuštěných látek v odpadních vodách na 10-15 mg/l.[...]

Biologické čištění odpadních vod v umělých stavbách se provádí v biologických filtrech, provzdušňovacích nádržích a oxytancích. Jako příklad na Obr. Obrázek 18.22 ukazuje schéma biologického filtru s nuceným přívodem vzduchu. Zdrojová odpadní voda proudí potrubím 3 do filtru 2 a přes rozvodná zařízení 4 vody je rovnoměrně rozstřikována po ploše filtru. Při potřísnění odpadní voda absorbuje část kyslíku ve vzduchu. Při procesu filtrace přes vsázku 5, která se používá např. struska, drcený kámen, keramzit, plast, štěrk, se na materiálu vsázky vytváří biologický film, jehož mikroorganismy absorbují organické látky. Intenzita oxidace organických nečistot ve fólii se výrazně zvyšuje, když je stlačený vzduch přiváděn potrubím / a nosnou mřížkou ve směru opačném k filtraci. Voda vyčištěná od organických nečistot je z filtru odstraněna potrubím 7.[...]

O roli mikroorganismů v koloběhu látek se lidé začali zajímat až po jejich objevu holandským vědcem Antonem Leeuwenhoekem v roce 1674 a vědci začali mikrokosmos vážně zkoumat a počítat s jeho pomocí v polovině 19. století: rychle se rozvíjející průmysl produkoval takové množství odpadu, že biocenózy, které se vyvíjely po staletí, se s nimi již nedokázaly vyrovnat. V roce 1887 jeden ze zakladatelů metody biologického čištění Dibdin napsal: k čištění odpadní kapaliny je vhodné používat „specifické mikroorganismy, speciálně kultivované pro tyto účely; pak tekutinu podržte dostatečně dlouho, energicky ji provzdušňujte a nakonec ji vypusťte do nádržky.“ V USA a dalších zemích od roku 1890 byly a jsou v provozu biofiltry, ve kterých tekutý odpad prochází vrstvou kamenů, ve kterých se udržuje smíšená flóra mikroorganismů. Přirozené nebo umělé proudění vzduchu naproti proudění odpadu zajišťuje provzdušňování.[...]

V technologii zásobování vodou jsou budovány umělé nádrže a umělá jezera, ve kterých se objevuje hojnost flóry a fauny, obývající celou tloušťku vody. V procesu života tyto organismy vyčerpávají živiny a vlivem antagonistických vztahů dochází k částečnému ničení mikroflóry vodní faunou a pomocí bakteriofágů je boj se škodlivými bakteriemi dokončen.[...]

Hydrosféra je znečištěna radioaktivními látkami dvou typů: přírodní a umělé.[...]

Živá hmota jako akumulátor sluneční energie musí současně reagovat jak na vnější (kosmické) vlivy, tak na vnitřní změny. Zvýšení nebo snížení množství živé hmoty v jednom místě biosféry by mělo vést k synchronnímu procesu s opačným znaménkem v jiné oblasti vzhledem k tomu, že uvolněné živiny mohou být asimilovány zbytkem živého tvora nebo jeho deficitem bude dodržováno. Je však třeba vzít v úvahu rychlost procesu, která je v případě antropogenní změny mnohem nižší než přímé narušování přírody člověkem. Navíc ne vždy dojde k adekvátní náhradě. Snížení velikosti jedinců účastnících se energetických procesů přináší do hry velkou skupinu termodynamických zákonů ze všech výše uvedených skupin zobecnění (oddíl 3.2-3.9). Mění se celá struktura živé hmoty a její kvalita, což v konečném důsledku nemůže prospět člověku – jednomu z účastníků životního procesu. Lidstvo porušuje přirozené vzorce distribuce živé hmoty na planetě a odebírá do svého antropogenního kanálu ne méně než 1,6X 13 W energie ročně, neboli 20 % produkce celé biosféry1. Kromě toho lidé uměle a nekompenzovaně snížili množství živé hmoty na Zemi, zřejmě o ne méně než 30 %. To vede k závěru, že planeta čelí globální termodynamické (tepelné) krizi, která se projeví v mnoha podobách současně. Vzhledem k tomu, že se jedná o inerciální proces, jsou jeho počáteční fáze málo patrné, ale zastavit krizové jevy bude nesmírně obtížné.[...]

Jako sorbenty se používají různé umělé i přírodní porézní materiály: popel, piliny, rašelina, koksový závan, silikagely, aktivní jíly atd. Účinné sorbenty jsou aktivní uhlí různých značek, aktivita sorbentu je charakterizována množstvím absorbované látky na jednotku objemu nebo hmotnosti sorbentu (kg/m3, kg/kg).[...]

Hnojiva jsou anorganické a organické látky používané v zemědělství a chovu ryb ke zvýšení výnosu pěstovaných rostlin a užitkovosti ryb rybníků. Jsou to: minerální (nebo chemické), organické a bakteriální (umělé zavádění mikroorganismů pro zvýšení úrodnosti půdy). Minerální hnojiva, vytěžená z hlubin země nebo průmyslově vyráběné chemické sloučeniny, obsahují základní živiny (dusík, fosfor, draslík) a pro život důležité mikroprvky (měď, bór, mangan aj.). Organická hnojiva jsou humus, rašelina, hnůj, ptačí trus (guano), komposty, biologické přísady atd. [...]

Technologie přípravy těchto druhů paliv je různá, ale všechny mají nízký obsah popela a nízký obsah těkavých látek (5-10 %).[...]

Přírodní vody mohou obsahovat radioaktivní látky přírodního i umělého původu. Vody se obohacují přirozenou radioaktivitou při průchodu horninami obsahujícími radioaktivní prvky (izotopy uranu, radia, thoria, draslíku atd.). Voda se kontaminuje solemi obsahujícími umělou radioaktivitu, když se do ní dostanou odpadní vody z průmyslových, výzkumných podniků a lékařských institucí, které používají radioaktivní drogy. Přírodní voda je také kontaminována radioaktivními prvky při experimentálních explozích termonukleárních zbraní.[...]

Bez přísného dodržování dávek a preventivních opatření představují defolianty vážné nebezpečí pro zvířata a lidi. Někdy se defolianty a defloranty (k ničení rostlinných květů) používají pro vojenské účely k barbarskému ničení lesů na nepřátelském území. Takže v 60-70 letech. Spojené státy americké použily tyto chemikálie pro vojenské operace v Indočíně, zejména ve Vietnamu, přes lesy a pole bylo rozprášeno více než 22 milionů litrů extrémně toxického defoliantu („oranžová směs“). To vedlo k úplnému zničení lesů a zemědělských plodin na rozsáhlých územích.[...]

Přírodní ekologické systémy se na rozdíl od umělých (výroba) vyznačují uzavřeným oběhem hmoty a odpad spojený s existencí oddělené populace je výchozím materiálem, který zajišťuje existenci jiné nebo častěji několik dalších populací zahrnutých do dané biogeocenózy. Biogeocenóza, což znamená evolučně vyvinutý soubor populací rostlin, živočichů a mikroorganismů, charakteristický pro určitou oblast, má cyklický oběh látek. Část látek ekosystému je v důsledku pohybu vzduchu, vody, půdní eroze atd. transportována po povrchu Země a účastní se obecnějšího koloběhu látek v biosféře. Cyklický oběh látek v jednotlivých ekosystémech a v celé biosféře, utvářený během svého milionového vývoje, je prototypem ekologicky oprávněné výrobní technologie.[...]

Pokud některý z těchto prvků v dané vodě chybí, pak je uměle přidán. Odpadní vody z domácností jsou na tyto látky bohaté, proto se často přidávají např. do vod barvíren a bělíren.[...]

Speciální nádoby pro hydrokulturu se vyrábí v mnoha modelech z různých umělých látek a keramiky. Existují nádoby různých velikostí pro jednotlivé rostliny a velké nádoby pro dekorativní kompozice. Velké nádoby jsou často vybaveny držákem na rostliny (ve formě tyče), který je připevněn ke speciální desce ve spodní části nádoby. Hydroponické nádoby se skládají z vnější nádoby a vnitřní mřížkové vložky nebo vložky s četnými otvory. Každá nádoba, bez ohledu na její velikost, má indikátor hladiny roztoku. Z velké části se jedná o průhledové okno se stupnicí.[...]

Metoda stanovení aktivity dehydrogenázy je založena na schopnosti některých indikátorových látek získat stálou barvu při přechodu z oxidovaného stavu do redukovaného. Indikátor je jako umělý substrát-akceptor vodíku, který se při biochemické oxidaci přenáší na tuto látku z oxidovaného substrátu enzymy dehydrogenázy. Kritériem pro aktivitu enzymu je rychlost odbarvení methylenové modři nebo množství redukovaného TTX, tj. vytvořeného červeně zbarveného trifenylfomazonu.[...]

Oproti dříve používaným má výhody vzorec (5.57), podle kterého se při V = 0 koncentrace škodlivé látky rovnala nekonečnu a bylo nutné uměle zavést limit na návrhovou rychlost.[...]

Prostředí městských systémů, jak jeho geografické, tak geologické části, se nejvýrazněji změnilo a ve skutečnosti se stalo umělým; zvyšující se izolace ekonomických a produkčních cyklů od přirozeného metabolismu (biogeochemický obrat) a toku energie v přírodních ekosystémech. A konečně, právě zde je největší hustota osídlení a zastavěné prostředí, které ohrožuje nejen lidské zdraví, ale i přežití celého lidstva. Lidské zdraví je ukazatelem kvality tohoto prostředí.[...]

Životní prostředí kolem nás je chápáno jako celek „čisté“ přírody a prostředí vytvořené člověkem – zoraná pole, umělé zahrady a parky, podmáčené pouště, odvodněné bažiny, velká města se zvláštním tepelným režimem, mikroklima, zásobování vodou, velký obrat různých organických a anorganických látek atd.[...]

Porušení stability koloidních systémů při koagulaci nebo flokulaci a kontaktní filtraci je dosaženo zavedením látek, které podporují adhezi nebo spojení koloidních částic. Makromolekuly přírodních a umělých látek, zejména polyelektrolytů, mají vysoký sklon k akumulaci na rozhraní. Takové látky se úspěšně používají jako agregační činidla. Soli železa a hliníku, používané jako koagulanty a destabilizátory, patří také k agregačním činidlům díky své schopnosti vytvářet polynukleární produkty hydrolýzy Mn(OH)t2+, které se dobře adsorbují na rozhraní částice-voda. Se zvyšující se koncentrací neutrálních elektrolytů (které nevykazují specifické interakce) se také koloidy stávají méně stabilními díky tomu, že difúzní část elektrické dvojvrstvy je komprimována protiionty.[...]

Metoda získávání rostlin z jedné buňky je založena na schopnosti rostlinných pletiv řady druhů růst anorganicky na speciálních umělých médiích obsahujících živiny a regulátory růstu. Když jsou rostlinná pletiva kultivována na takových médiích, mnoho buněk je schopno neomezené reprodukce a tvoří vrstvy (hmotu) nediferencovaných buněk nazývaných kalus. Pokud se pak kalus rozdělí na jednotlivé buňky a izolované buňky se dále kultivují na živných půdách, pak se z jednotlivých (jednotlivých) buněk mohou vyvinout skutečné rostliny. Schopnost jednotlivých somatických rostlinných buněk vyvinout se ve skutečnou (celou) rostlinu se nazývá totipotence. Totipotence je možná vlastní buňkám všech listových rostlin. Ale zatím byl nalezen v rostlinách omezeného rozsahu. Tato schopnost byla nalezena zejména v buňkách brambor, mrkve, tabáku a řady dalších druhů plodin. Tato metoda inženýrství rostlinných buněk již vstoupila do rozšířené praxe. Rostliny, které se vyvíjejí z jedné buňky, se však vyznačují genetickou nestabilitou, která je spojena s mutacemi v jejich chromozomech. Vzhledem k tomu, že genetická nestabilita vytváří různé formy rostlin, jsou velmi užitečné jako výchozí materiál pro šlechtění.[...]

V obsahu environmentálních vztahů se rozlišují dva strukturní prvky - sociálně-ekologické vztahy, které se rozvíjejí mezi lidmi v jejich umělém prostředí a nepřímo ovlivňují přirozené prostředí lidí a reálně-praktické vztahy, které zahrnují za prvé vztahy člověka přímo k přírodnímu prostředí. prostředí biotop, za druhé vztahy v materiální a výrobní sféře lidského života spojené s procesem přivlastňování si přírodních sil, energie a hmoty člověkem a za třetí vztah člověka k přirozeným podmínkám jeho existence jako společenské bytosti.[... .]

Dále je zřejmé, že největší produkce zrna nastává v dřívější fázi vývoje rostliny, než je maximální celková čistá produkce (akumulace sušiny) (obr. 15, 2>). V posledních letech se výnosy obilí výrazně zvýšily díky pozornosti věnované struktuře plodin. Byly vyvinuty odrůdy s vysokým poměrem zrna ke slámě, které také rychle vytvářejí listy, takže listový index dosahuje 4 a zůstává na této úrovni až do sklizně, která nastává v době největší akumulace živin (viz Loomis et al., 1967; armáda a Greer, 1967). Takový umělý výběr nezbytně nezvýší celkovou produkci sušiny pro celou rostlinu; vede to k redistribuci těchto produktů, v důsledku čehož více produkce připadá na zrno a méně na listy, stonky a kořeny (viz tabulka 36).[...]

Od třicátých a čtyřicátých let našeho století v souvislosti s rozvojem využívání atomové energie začalo být životní prostředí výrazně znečišťováno radioaktivními látkami a zdroji záření. Zvláště nebezpečné znečištění je spojeno s vývojem, testováním a používáním (atomových bomb svržených na Hirošimu a Nagasaki) jaderných zbraní. Radiační metody oxidace parafínu při výrobě detergentů umožňují nahradit jedlé tuky syntetickými pryskyřicemi. Radioaktivní izotopy (značené atomy) zaváděné do procesů a chemické sloučeniny zvyšují schopnost studovat a zlepšovat technologie. Při výrobě umělých vláken se využívají radioaktivní izotopy k odstranění nábojů statické elektřiny. Pro detekci vad odlitků a svarů se rozšířila metoda rentgenové detekce vad.[...]

Další navrhovanou fází na cestě ke vzniku života je objevení se protobuněk. Vynikající sovětský biochemik A.I. Oparin ukázal, že ve stojatých roztocích organických látek se tvoří koocerváty - mikroskopické „kapky“ ohraničené polopropustným obalem - primární membránou. Organické látky se v nich mohou koncentrovat, rychleji probíhají reakce a metabolismus s okolím; mohou se dokonce dělit jako bakterie. Podobný proces při rozpouštění umělých proteinoidů pozoroval Fox, který tyto kapičky nazval mikrokuličky.[...]

Prvoci se nacházejí všude v odpadních vodách, kalech, výkalech, půdě, prachu, vodě v řekách, jezerech, oceánech a v čistírnách odpadních vod pracujících za aerobních podmínek. Aktivně se podílejí na mineralizaci organických látek v přírodních i umělých podmínkách pro čištění přírodních a odpadních vod. Ale je třeba mít na paměti, že někteří prvoci jsou patogeny lidských a zvířecích chorob.[...]

Zpracování sběrných lesních semenných surovin začíná těžbou semen ze šišek hospodářsky cenných druhů (borovice lesní, smrk ztepilý, modřín sibiřský). Pro tyto účely se používá přirozené (vzduchové solární) a umělé sušení, které se provádí ve speciálních komorách kuželových sušiček. Využívají stacionární (obr. 1.3) a mobilní kuželové sušárny ShP-0.06 (obr. 1.4), SM-45 regálových a bubnových typů, které jsou součástí komplexů na zpracování kuželů a mají prostory pro příjem lesních semenných surovin, sklady pro jejich skladová a technologická budova. Obsahuje sušící komory, do kterých je přiváděn ohřátý atmosférický vzduch maximálně 45 °C u smrku a 50 °C u borovice. Při tomto režimu sušení, který se blíží přirozenému, nedochází k zapaření ani přehřátí semen. Zvýšení teploty sušení nad stanovené limity vede ke zhutnění rezervní živiny v buňkách semene, což oslabuje vitální aktivitu jeho embrya. Metabolismus je narušen, práce enzymů v době klíčení semen je ztížena, vyvíjejí se patogenní bakterie a spory hub, což vede k odumírání semen.[...]

Antropogenní, člověkem vytvořený ekologický systém je jiná věc. Platí pro ni všechny základní přírodní zákony, ale na rozdíl od přirozené biogeocenózy ji nelze považovat za otevřenou. Uvažujme například ekosystém umělé provzdušňovací konstrukce pro čištění odpadních vod – aerační nádrž. Při vstupu do provzdušňovací nádrže jsou látky obsažené v odpadní vodě sorbovány povrchem tzv. aktivovaného kalu, tzn. vločkovité nahromadění bakterií, prvoků a dalších organismů. Tyto látky jsou organizmy aktivovaného kalu částečně absorbovány, částečně sorbovány a aktivovaný kal se usazuje na dně aerační nádrže. Při nepřetržitém proudění odpadní vody se látky v ní obsažené hromadí v provzdušňovací nádrži a koncentrace aktivovaného kalu v provzdušňovací nádrži klesá a její zvýšení je nedostatečné pro udržení koncentrace nutné k sorbci škodlivých látek. V konečném důsledku je narušen rovnovážný stav takového ekosystému, klesá kvalita čištění a dochází k nežádoucím procesům, např. „bobtnání“ kalů spojené s masivním přemnožením plísní a vláknitých řas potlačujících bakterie. V důsledku toho systém přestane fungovat.[...]

Moderní intenzivní technologie výroby vitamínové mouky spočívají v rychlém (během několika minut) sušení zelené fytomasy v proudu horkého chladiva a následném mletí jejích částic na velikosti 1,5...2 mm. Živiny a vitamíny jsou lépe zachovány při intenzivním umělém sušení než při přirozeném větrání. Porušení technologie vysokorychlostního sušení však vede ke zhoršení složení nutričních složek dřevité zeleně a snižuje její stravitelnost. Je nutné přesně regulovat teplotu chladicí kapaliny a rychlost průchodu surovin v závislosti na vlhkosti zelené fytomasy, teplotě okolního vzduchu a dalších parametrech.[...]

U vchodu a poblíž úlu se vytváří zvláštní hučení rojících se včel. Včely, které se zvedly do vzduchu, nějakou dobu krouží v krátké vzdálenosti od úlu. Poté se začnou shromažďovat na větvi nebo kmeni (v případě nepřítomnosti jsou uspořádána umělá místa - „potomky“) a královna se k nim připojí. Shromáždění roje na jedno místo je urychleno tím, že včely ze skupiny, kde se nachází královna, zvednou břicho a otevřou žlázy, které vylučují látku se silným zápachem a energicky mávají křídly, šíří pach do prostoru. [...]

Spolu s tím je třeba věnovat pozornost problému spojenému s ekologickou nikou zvířat, tedy funkcí, kterou plní v biogeocenóze. Díky této funkci, charakterizované spotřebou a přeměnou rostlinné organické hmoty býložravci, je zachován normální stav přirozených biogeocenóz. V podmínkách komplexů hospodářských zvířat jako umělých ekosystémů je však toto narušováno, což vede k nepříznivým změnám v přírodě.[...]

Zvláštní opatření na ochranu podzemních vod před znečištěním jsou zaměřena na zachycování kontaminované vody drenáží a také na izolaci zdrojů znečištění od zbytku zvodnělé vrstvy. Velmi slibné je v tomto ohledu vytváření umělých geochemických bariér založených na přeměně polutantů na přisedlé formy. Pro eliminaci lokálních ohnisek znečištění se provádí dlouhodobé čerpání kontaminovaných podzemních vod ze speciálních studní [...].

Klasickým příkladem použití směrového rušení je ochrana dubových lesů ve Spojených státech před můrami cikánskými. V jedné z možností ochrany lesů využili toho, že malý aktivní samec najde větší přisedlou samici podle pachu jím vylučované atraktivní látky a to na dost značnou vzdálenost (desítky i stovky metrů). Pomocí speciálního výzkumu se vědcům podařilo identifikovat chemické složení této látky (atraktantu) a vytvořit její umělou obdobu. Tento analog se používal k impregnaci (či překrytí) malých kousků speciálního papíru, které byly rozházeny po lesích z letadel, čímž se vytvořilo pachové pozadí a samci se nemohli orientovat při hledání samic.[...]

Hloubkové čištění odpadních vod může eliminovat vstup N a P do vodních útvarů, protože při mechanickém čištění se obsah těchto prvků sníží o 8-10 %, při biologickém čištění o 35-50 % a při hloubkovém čištění o 98 %. -99 %. Kromě toho byla vyvinuta řada opatření pro boj s procesem eutrofizace přímo ve vodních útvarech, například umělým zvyšováním obsahu kyslíku pomocí aeračních jednotek. Taková zařízení v současnosti fungují v SSSR, Polsku, Švédsku a dalších zemích. Ke snížení růstu řas ve vodních útvarech se používají různé herbicidy. Bylo však zjištěno, že v podmínkách Spojeného království budou náklady na hloubkové čištění odpadních vod od živin nižší než náklady na herbicidy vynaložené na snížení růstu řas ve vodních útvarech. Podstatné pro posledně jmenované je snížení koncentrace dusičnanů, které představují nebezpečí pro lidské zdraví. Světová zdravotnická organizace přijala maximální přípustnou koncentraci dusičnanů v pitné vodě na 45 mg/l, nebo v přepočtu na dusík 10 mg/l, stejná hodnota je akceptována dle hygienických norem pro vodu v nádržích. Množství a charakter sloučenin dusíku a fosforu ovlivňuje celkovou vydatnost vodních útvarů, v důsledku čehož se zařazují mezi hlavní ukazatele při hodnocení míry znečištění vodních zdrojů [...].

Vysokozátěžové biofiltry nebo aerofiltry se liší od kapkových filtrů vysokou oxidační silou, která je dosažena zvláštností jejich konstrukce. V této struktuře je zrnitost náplně větší než u skrápěcích filtrů, pohybuje se od 40 do 05 mm. To pomáhá zvýšit zatížení odpadní kapalinou. Speciální konstrukce dna a drenáže zajišťuje umělé odvzdušnění konstrukce. Relativně vysoká rychlost pohybu odpadní kapaliny v těle biofiltru zajišťuje neustálé odstraňování zadržených, obtížně dočisťovatelných nerozpustných látek a odumřelého biologického filmu.[...]

Na rozdíl od chemického (složkového) znečištění takové formy představují fyzické (resp. parametrické) znečištění spojené s odchylkami od normy ve fyzikálních parametrech prostředí. Spolu s tepelným (tepelným) nebezpečným znečištěním jsou světelné - narušení přirozeného světelného režimu v konkrétním místě v důsledku vystavení umělým zdrojům světla, což vede k anomáliím v životě zvířat a rostlin; hluk - v důsledku zvýšení intenzity a frekvence hluku nad přirozenou úroveň; vibrace; elektromagnetické, vyplývající ze změn elektromagnetických vlastností prostředí v důsledku přítomnosti elektrického vedení, výkonných elektroinstalací, různých typů zářičů a vedoucích k lokálním i globálním geofyzikálním anomáliím a změnám jemných biologických struktur; radioaktivní - přebytek přirozené hladiny radioaktivních látek v životním prostředí.[...]

Zákon o trestní odpovědnosti za škodu OS nabyl účinnosti 1. ledna 1991 také v Německu. Trestní odpovědnost s sebou podle nového zákona nese nejen chemické, ale i fyzikální vlivy na životní prostředí (otřesy, hluk, záření, emise tepla a páry atd.). Trestní sankce jsou uplatňovány jak v případě havarijního znečištění, tak v případě postupného narůstání zhoršování životního prostředí. Postup prokazování viny je výrazně zjednodušen: poškozenému stačí ve své výpovědi přesvědčit vyšetřovací orgány, že podnik je schopen výslednou škodu způsobit. Maximální pokuta (bez ohledu na počet obětí) je stanovena na 160 milionů marek. Zákon předem specifikuje 96 typů výrobních zařízení, která jsou trestně odpovědná. Týkají se následujících odvětví a činností: zásobování teplem, hornictví, energetika, sklářství a keramika, hutnictví železa, výroba oceli, chemie, farmacie, ropný průmysl, výroba umělých látek, dřevozpracující, celulózový a papírenský a potravinářský průmysl, recyklace a recyklace odpady, skladování nebezpečných látek.

Zeptáte-li se vědců, který z objevů 20. stol. nejdůležitější, pak sotva někdo zapomene pojmenovat umělou syntézu chemických prvků. Za krátkou dobu – necelých 40 let – se seznam známých chemických prvků rozrostl o 18 jmen. A všech 18 bylo syntetizováno, uměle připraveno.

Slovo "syntéza" obvykle označuje proces získávání z jednoduchého komplexu. Například interakce síry s kyslíkem je chemická syntéza oxidu siřičitého SO 2 z prvků.

Syntézu prvků lze chápat takto: umělou výrobu z prvku s nižším jaderným nábojem a nižším atomovým číslem prvku s vyšším atomovým číslem. A samotný proces výroby se nazývá jaderná reakce. Její rovnice se zapisuje stejně jako rovnice běžné chemické reakce. Na levé straně jsou reaktanty, na pravé jsou výsledné produkty. Reaktanty v jaderné reakci jsou cílem a bombardující částice.

Cílem může být jakýkoli prvek periodické tabulky (ve volné formě nebo ve formě chemické sloučeniny).

Roli bombardujících částic hrají α-částice, neutrony, protony, deuterony (jádra těžkého izotopu vodíku), dále tzv. vícenásobně nabité těžké ionty různých prvků - bór, uhlík, dusík, kyslík, neon, argon a další prvky periodické tabulky.

Aby došlo k jaderné reakci, musí se bombardující částice srazit s jádrem cílového atomu. Pokud má částice dostatečně vysokou energii, může proniknout tak hluboko do jádra, že s ním splyne. Protože všechny výše uvedené částice, kromě neutronu, nesou kladné náboje, když se spojí s jádrem, zvýší jeho náboj. A změna hodnoty Z znamená přeměnu prvků: syntézu prvku s novou hodnotou jaderného náboje.

Aby se našel způsob, jak urychlit bombardující částice a dát jim vysokou energii, dostatečnou na to, aby se spojily s jádry, byl vynalezen a zkonstruován speciální urychlovač částic, cyklotron. Poté postavili speciální továrnu na nové prvky – jaderný reaktor. Jeho přímým účelem je výroba jaderné energie. Ale protože v něm vždy existují intenzivní neutronové toky, lze je snadno použít pro účely umělé fúze. Neutron nemá náboj, a proto nemusí být (a je nemožné) být urychlován. Naopak, pomalé neutrony se ukazují být užitečnější než rychlé.

Chemici si museli dát do kupy a ukázat skutečné zázraky vynalézavosti, aby vyvinuli způsoby, jak oddělit malá množství nových prvků od cílové látky. Naučte se studovat vlastnosti nových prvků, když bylo k dispozici jen několik atomů...

Díky práci stovek a tisíců vědců bylo v periodické tabulce vyplněno osmnáct nových buněk.

Čtyři jsou v jeho starých hranicích: mezi vodíkem a uranem.

Čtrnáct - pro uran.

Zde je návod, jak se to všechno stalo...

Technecium, promethium, astat, francium... Čtyři místa v periodické tabulce zůstávala dlouho prázdná. Jednalo se o cely č. 43, 61, 85 a 87. Ze čtyř prvků, které měly tato místa obsadit, předpověděl Mendělejev tři: ekamangan - 43, ekajod - 85 a ekakaesium - 87. Čtvrtý - č. 61 - měl patřit k prvkům vzácných zemin .

Tyto čtyři prvky byly nepolapitelné. Snahy vědců je hledat v přírodě zůstaly neúspěšné. S pomocí periodického zákona jsou všechna ostatní místa v periodické tabulce – od vodíku po uran – dávno zaplněna.

Nejednou se ve vědeckých časopisech objevily zprávy o objevu těchto čtyř prvků. Ekamangan byl „objeven“ v Japonsku, kde dostal název „nipponium“ a v Německu byl nazýván „masurium“. Prvek č. 61 byl „objeven“ v různých zemích nejméně třikrát, dostal názvy „illinium“, „Florence“, „onium cycle“. Ekaiodin byl také v přírodě nejednou nalezen. Dostal jména „Alabamius“, „Helvetius“. Ekacesium zase dostalo jména „Virginie“ a „Moldavsko“. Některá z těchto jmen se dostala do různých příruček a dokonce se dostala i do školních učebnic. Všechny tyto objevy se ale nepotvrdily: pokaždé přesná kontrola ukázala, že došlo k chybě a náhodné nevýznamné nečistoty byly zaměněny za nový prvek.

Dlouhé a obtížné hledání nakonec vedlo k objevení jednoho z nepolapitelných prvků přírody. Ukázalo se, že excasium, které by mělo v periodické tabulce zaujímat 87. místo, vzniká v rozpadovém řetězci přírodního radioaktivního izotopu uranu-235. Jde o radioaktivní prvek s krátkou životností.

Element č. 87 si zaslouží podrobnější projednání.

Nyní v jakékoli encyklopedii, v jakékoli učebnici chemie čteme: francium (sériové číslo 87) bylo objeveno v roce 1939 francouzskou vědkyní Margaritou Pereyovou. Mimochodem, je to již potřetí, co čest objevit nový prvek patří ženě (předtím Marie Curie objevila polonium a radium, Ida Noddak objevila rhenium).

Jak se Pereymu podařilo zachytit nepolapitelný prvek? Vraťme se o mnoho let zpět. V roce 1914 začali tři rakouští radiochemici - S. Meyer, W. Hess a F. Paneth - studovat radioaktivní rozpad izotopu aktinia s hmotnostním číslem 227. Bylo známo, že patří do rodiny aktinourania a emituje β-částice; proto jeho produktem rozkladu je thorium. Vědci však měli nejasné podezření, že aktinium-227 ve vzácných případech také emituje α-částice. Jinými slovy, toto je jeden příklad radioaktivní vidlice. Dá se to snadno zjistit: při takové transformaci by měl vzniknout izotop prvku č. 87 Meyer a jeho kolegové skutečně pozorovali částice alfa. Byl nutný další výzkum, ten však přerušila první světová válka.

Margarita Perey šla stejnou cestou. Ale měla k dispozici citlivější přístroje a nové, vylepšené metody analýzy. Proto byla úspěšná.

Francium je klasifikováno jako uměle syntetizovaný prvek. Ale přesto byl prvek poprvé objeven v přírodě. Toto je izotop francia-223. Jeho poločas rozpadu je pouze 22 minut. Je jasné, proč je na Zemi tak málo Francie. Za prvé se díky své křehkosti nestihne koncentrovat v nějakém znatelném množství a za druhé se samotný proces jeho vzniku vyznačuje nízkou pravděpodobností: pouze 1,2 % jader aktinia-227 se rozpadá emisí α- částice.

V tomto ohledu je výhodnější připravit francium uměle. Již bylo získáno 20 izotopů francia a nejdelší z nich je francium-223. Při práci s naprosto nevýznamným množstvím solí francia byli chemici schopni prokázat, že jeho vlastnosti jsou extrémně podobné cesi.

Prvky č. 43, 61 a 85 zůstaly nepolapitelné. Nebyly nalezeny v přírodě, ačkoli vědci již disponovali mocnou metodou, která neomylně ukazovala cestu k hledání nových prvků – periodický zákon. Díky tomuto zákonu byly vědcům předem známy všechny chemické vlastnosti neznámého prvku. Proč tedy bylo hledání těchto tří prvků v přírodě neúspěšné?

Studiem vlastností atomových jader došli fyzici k závěru, že pro prvky s atomovými čísly 43, 61, 85 a 87 nemohou existovat stabilní izotopy. Mohou být pouze radioaktivní, mají krátký poločas rozpadu a musí rychle zmizet. Proto byly všechny tyto prvky uměle vytvořeny člověkem. Cesty pro tvorbu nových prvků naznačoval periodický zákon. Zkusme jím nastínit cestu pro syntézu ekamanganu. Tento prvek č. 43 byl první uměle vytvořený.

Chemické vlastnosti prvku jsou určeny jeho elektronovým obalem a závisí na náboji atomového jádra. Jádro prvku číslo 43 by mělo mít 43 kladných nábojů a kolem jádra by mělo obíhat 43 elektronů. Jak můžete vytvořit prvek se 43 náboji v atomovém jádru? Jak můžete prokázat, že takový prvek byl vytvořen?

Podívejme se blíže na to, které prvky v periodické tabulce se nacházejí poblíž prázdného prostoru určeného pro prvek č. 43. Nachází se téměř v polovině páté periody. Na odpovídajících místech ve čtvrtém období je mangan a v šestém - rhenium. Proto by chemické vlastnosti prvku 43 měly být podobné vlastnostem manganu a rhenia. Ne nadarmo jej D.I. Mendělejev, který tento prvek předpověděl, nazval ekamangan. Vlevo od 43. buňky je molybden, který zabírá buňku 42, vpravo ve 44. je ruthenium.

Pro vytvoření prvku číslo 43 je tedy nutné zvýšit počet nábojů v jádře atomu, který má 42 nábojů, o jeden elementární náboj navíc. Proto je pro syntézu nového prvku č. 43 nutné vzít jako výchozí materiál molybden. Ve svém jádru má přesně 42 nábojů. Nejlehčí prvek, vodík, má jeden kladný náboj. Můžeme tedy očekávat, že prvek číslo 43 lze získat z jaderné reakce mezi molybdenem a vodíkem.

Vlastnosti prvku č. 43 by měly být podobné vlastnostem manganu a rhenia a pro detekci a prokázání vzniku tohoto prvku je nutné použít chemické reakce podobné těm, kterými chemici zjišťují přítomnost malého množství mangan a rhenium. Periodická tabulka tak umožňuje zmapovat cestu pro vytvoření umělého prvku.

Přesně stejným způsobem, který jsme právě nastínili, byl v roce 1937 vytvořen první umělý chemický prvek. Dostalo významné jméno - technecium - první prvek vyrobený technicky, uměle. Tak se syntetizovalo technecium. Molybdenová deska byla vystavena intenzivnímu bombardování jádry těžkého izotopu vodíku - deuteria, která byla urychlena v cyklotronu na obrovskou rychlost.

Do molybdenových jader pronikla jádra těžkého vodíku, která přijala velmi vysokou energii. Po ozáření v cyklotronu byla molybdenová deska rozpuštěna v kyselině. Nevýznamné množství nové radioaktivní látky bylo z roztoku izolováno stejnými reakcemi, jaké jsou nutné pro analytické stanovení manganu (obdoba prvku č. 43). To byl nový prvek - technecium. Brzy byly podrobně studovány jeho chemické vlastnosti. Odpovídají přesně pozici prvku v periodické tabulce.

Nyní se technecium stalo docela dostupným: vzniká v poměrně velkých množstvích v jaderných reaktorech. Technecium bylo dobře prozkoumáno a je již v praxi používáno. Technecium se používá ke studiu korozního procesu kovů.

Způsob, kterým byl vytvořen prvek 61, je velmi podobný způsobu, kterým se získává technecium. Element #61 musí být prvek vzácných zemin: 61. buňka je mezi neodymem (#60) a samariem (#62). Nový prvek byl poprvé získán v roce 1938 v cyklotronu bombardováním neodymu jádry deuteria. Chemicky byl prvek 61 izolován až v roce 1945 z fragmentačních prvků vzniklých v jaderném reaktoru v důsledku štěpení uranu.

Prvek dostal symbolický název promethium. Toto jméno mu bylo dáno z nějakého důvodu. Starověký řecký mýtus vypráví, že titán Prometheus ukradl oheň z nebe a dal ho lidem. Za to byl bohy potrestán: byl přikován ke skále a každý den ho trápil obrovský orel. Název „promethium“ nejenže symbolizuje dramatickou cestu vědy, která krade energii jaderného štěpení přírodě a ovládne tuto energii, ale také varuje lidi před strašlivým vojenským nebezpečím.

Promethium se nyní vyrábí ve značném množství: používá se v atomových bateriích - zdrojích stejnosměrného proudu, které mohou fungovat bez přerušení několik let.

Podobným způsobem byl syntetizován nejtěžší halogenidový prvek č. 85. Získal se nejprve bombardováním vizmutu (č. 83) jádry helia (č. 2), urychleným v cyklotronu na vysoké energie.

Jádra helia, druhého prvku v periodické tabulce, mají dva náboje. Proto, aby se syntetizoval 85. prvek, byl vzat bismut - 83. prvek. Nový prvek se jmenuje astatin (nestabilní). Je radioaktivní a rychle mizí. Ukázalo se také, že jeho chemické vlastnosti přesně odpovídají periodickému zákonu. Vypadá to jako jód.

Transuranové prvky.

Chemici si dali hodně práce s hledáním prvků těžších než uran v přírodě. Nejednou se ve vědeckých časopisech objevily triumfální zprávy o „spolehlivém“ objevu nového „těžkého“ prvku s atomovou hmotností větší, než má uran. Například prvek č. 93 byl v přírodě „objeven“ mnohokrát, dostal názvy „bohemia“ a „sequanium“. Ukázalo se však, že tyto „objevy“ byly výsledkem chyb. Charakterizují obtížnost přesného analytického stanovení nepatrných stop nového neznámého prvku s neprobádanými vlastnostmi.

Výsledek těchto hledání byl negativní, protože na Zemi prakticky neexistují žádné prvky odpovídající těm buňkám periodické tabulky, které by se měly nacházet za 92. buňkou.

První pokusy o umělé získávání nových prvků těžších než uran jsou spojeny s jedním z pozoruhodných omylů v historii rozvoje vědy. Bylo zjištěno, že pod vlivem toku neutronů se mnoho prvků stane radioaktivními a začnou emitovat beta paprsky. Jádro atomu, které ztratilo svůj negativní náboj, posouvá v periodickém systému jednu buňku doprava a jeho sériové číslo se stává jedním - dochází k transformaci prvků. Vlivem neutronů tak většinou vznikají těžší prvky.

Pokusili se použít neutrony na uran. Vědci doufali, že stejně jako ostatní prvky bude i uran vykazovat β-aktivitu a v důsledku β-rozpadu se objeví nový prvek s číslem o jedna vyšším. Obsadí 93. buňku v systému Mendělejev. Bylo navrženo, že tento prvek by měl být podobný rhenium, takže se dříve nazýval ekarenium.

Zdálo se, že první experimenty tento předpoklad okamžitě potvrdily. Ještě více se zjistilo, že v tomto případě nevzniká jeden nový prvek, ale hned několik. Bylo hlášeno pět nových prvků těžších než uran. Kromě ekarenia bylo „objeveno ekaosmium, ecairidium, ekaplatina a ecagold“. A všechny objevy se ukázaly jako omyl. Ale byla to pozoruhodná chyba. Vedla vědu k největšímu úspěchu fyziky v celé historii lidstva – objevu štěpení uranu a ovládnutí energie atomového jádra.

Ve skutečnosti nebyly nalezeny žádné transuranové prvky. V podivných nových prvcích se marně snažili najít domnělé vlastnosti, které měly mít prvky z ekarenia a ekazoldu. A najednou mezi těmito prvky bylo nečekaně objeveno radioaktivní baryum a lanthan. Ne transuran, ale nejběžnější, ale radioaktivní izotopy prvků, jejichž místa jsou uprostřed Mendělejevovy periodické tabulky.

Uplynulo trochu času, než byl tento nečekaný a velmi zvláštní výsledek správně pochopen.

Proč atomová jádra uranu, nacházející se na konci periodické soustavy prvků, tvoří působením neutronů jádra prvků, jejichž místa jsou v jeho středu? Například, když neutrony působí na uran, objeví se prvky, které odpovídají následujícím buňkám periodické tabulky:

V nepředstavitelně složité směsi radioaktivních izotopů vzniklých v uranu ozářeném neutrony bylo nalezeno mnoho prvků. I když se ukázalo, že jde o staré prvky již dávno známé chemikům, zároveň to byly nové látky, které nejprve vytvořil člověk.

V přírodě neexistují žádné radioaktivní izotopy bromu, kryptonu, stroncia a mnoha dalších ze třiceti čtyř prvků – od zinku po gadolinium, které vznikají při ozařování uranu.

To se ve vědě často stává: to nejzáhadnější a nejsložitější se ukáže být jednoduché a jasné, když je vyřešeno a pochopeno. Když neutron narazí na jádro uranu, rozdělí se na dva fragmenty – na dvě atomová jádra menší hmotnosti. Tyto fragmenty mohou mít různou velikost, a proto vzniká tolik různých radioaktivních izotopů běžných chemických prvků.

Jedno atomové jádro uranu (92) se rozpadá na atomová jádra bromu (35) a lanthanu (57). Součet atomových čísel výsledných fragmentačních prvků bude roven 92.

To byl začátek řetězce velkých objevů. Brzy se zjistilo, že při dopadu neutronu vznikají z jádra atomu uranu-235 nejen úlomky - jádra s menší hmotností, ale vylétají i dva až tři neutrony. Každý z nich je zase schopen znovu způsobit štěpení jádra uranu. A při každém takovém dělení se uvolňuje spousta energie. To byl začátek lidského mistrovství v oblasti vnitroatomové energie.

Mezi obrovskou rozmanitostí produktů vznikajících při ozařování jader uranu neutrony byl následně objeven první pravý transuranový prvek č. 93, který zůstával dlouhou dobu bez povšimnutí, vznikl působením neutronů na uran-238. Z hlediska chemických vlastností se ukázalo být velmi podobné uranu a nebylo vůbec podobné: rheniu, jak se očekávalo při prvních pokusech o syntézu prvků těžších než uran. Proto ho nemohli okamžitě odhalit.

První prvek vytvořený člověkem mimo „přirozený systém chemických prvků“ byl pojmenován neptunium po planetě Neptun. Jeho vznik pro nás rozšířil hranice, které vymezila sama příroda. Stejně tak předpovězený objev planety Neptun rozšířil hranice našich znalostí o sluneční soustavě.

Brzy byl syntetizován 94. prvek. Byla pojmenována po poslední planetě. Sluneční Soustava.

Říkalo se mu plutonium. V periodické soustavě Mendělejev následuje po neptuniu v pořadí, podobně jako „poslední planeta Sluneční* soustavy, Pluto, jejíž dráha leží za dráhou Neptunu Prvek č. 94 vzniká z neptunia při jeho β-rozpadu.

Plutonium je jediný transuranový prvek, který se nyní vyrábí v jaderných reaktorech ve velmi velkém množství. Stejně jako uran-235 je schopen štěpení pod vlivem neutronů a používá se jako palivo v jaderných reaktorech.

Prvky č. 95 a č. 96 se nazývají americium a curium. Nyní se také vyrábějí v jaderných reaktorech. Oba prvky mají velmi vysokou radioaktivitu – vyzařují α-paprsky. Radioaktivita těchto prvků je tak velká, že koncentrované roztoky jejich solí se ve tmě velmi silně zahřívají, vaří a svítí.

Všechny transuranové prvky - od neptunia po americium a curium - byly získány v poměrně velkém množství. Ve své čisté formě se jedná o stříbrně zbarvené kovy, všechny jsou radioaktivní a jejich chemické vlastnosti jsou si navzájem poněkud podobné a v některých ohledech se znatelně liší.

97. prvek, berkelium, byl také izolován ve své čisté formě. K tomu bylo nutné umístit přípravek čistého plutonia do nitra jaderného reaktoru, kde byl celých šest let vystaven silnému proudu neutronů. Během této doby se v něm z jaderného reaktoru odstranilo několik mikrogramů prvku č. 97, rozpustilo se v kyselině a ze směsi se izolovalo nejdéle žijící berkelium-249. Je vysoce radioaktivní – za rok se rozpadne o polovinu. Doposud bylo získáno pouze několik mikrogramů berkelia. Toto množství ale vědcům stačilo k přesnému prostudování jeho chemických vlastností.

Velmi zajímavým prvkem je číslo 98 – kalifornium, šesté po uranu. Kalifornium bylo poprvé vytvořeno bombardováním terče kuria alfa částicemi.

Příběh syntézy dalších dvou transuraniových prvků: 99 a 100 je fascinující. Nejprve byly nalezeny v mracích a „blátě“. Ke studiu toho, co vzniká při termonukleárních explozích, proletělo letadlo výbuchovým mrakem a vzorky sedimentu byly shromážděny na papírových filtrech. V tomto sedimentu byly nalezeny stopy dvou nových prvků. Pro získání přesnějších údajů bylo na místě výbuchu shromážděno velké množství „nečistoty“ – půdy a horniny změněné výbuchem. Tato „špína“ byla zpracována v laboratoři a byly z ní izolovány dva nové prvky. Byly pojmenovány einsteinium a fermium na počest vědců A. Einsteina a E. Fermiho, kterým lidstvo vděčí především za objev způsobů, jak ovládnout atomovou energii. Einstein přišel se zákonem ekvivalence hmoty a energie a Fermi postavil první atomový reaktor. Nyní se v laboratořích vyrábí také einsteinium a fermium.

Prvky druhé stovky.

Není to tak dávno, co by sotva kdo uvěřil, že symbol stého prvku bude zahrnut do periodické tabulky.

Umělá syntéza prvků udělala své: fermium na krátkou dobu uzavřelo seznam známých chemických prvků. Myšlenky vědců nyní směřovaly do dálky, k prvkům druhé stovky.

Cestou ale byla bariéra, kterou nebylo snadné překonat.

Až dosud fyzici syntetizovali nové transuranové prvky především dvěma způsoby. Nebo stříleli na cíle vyrobené z transuranových prvků, již syntetizovaných, s částicemi alfa a deuterony. Nebo bombardovali uran nebo plutonium silnými proudy neutronů. V důsledku toho vznikly izotopy těchto prvků velmi bohaté na neutrony, které se po několika po sobě jdoucích β-rozpadech změnily na izotopy nových transuranů.

V polovině 50. let se však obě tyto možnosti vyčerpaly. V jaderných reakcích bylo možné získat beztížná množství einsteinia a fermia, a proto z nich nebylo možné vyrábět cíle. Metoda neutronové syntézy také neumožňovala pokrok za fermium, protože izotopy tohoto prvku podléhaly spontánnímu štěpení s mnohem vyšší pravděpodobností než beta rozpad. Je jasné, že za takových podmínek nemělo smysl mluvit o syntéze nového prvku.

Fyzici proto přistoupili k dalšímu kroku, až když se jim podařilo nashromáždit minimální množství prvku č. 99 potřebného pro cíl. Stalo se tak v roce 1955.

Jedním z nejpozoruhodnějších úspěchů, na který se může věda právem pyšnit, je vytvoření 101. prvku.

Tento prvek byl pojmenován po velkém tvůrci periodického systému chemických prvků Dmitriji Ivanoviči Mendělejevovi.

Mendelevium bylo získáno následovně. Na kousek nejtenčí zlaté fólie byl nanesen neviditelný povlak skládající se z přibližně jedné miliardy atomů einsteinia. Alfa částice s velmi vysokou energií, prorážející zlatou fólii ze zadní strany, by mohly při srážce s atomy einsteinia vstoupit do jaderné reakce. V důsledku toho vznikly atomy 101. prvku. Při takové srážce vyletěly atomy mendelevia z povrchu zlaté fólie a shromáždily se na jiném, blízkém tenkém plátku zlata. Tímto důmyslným způsobem se podařilo izolovat čisté atomy prvku 101 ze složité směsi einsteinia a produktů jeho rozpadu. Neviditelný plak byl smyt kyselinou a podroben radiochemickému výzkumu.

Opravdu to byl zázrak. Výchozím materiálem pro vytvoření prvku 101 v každém jednotlivém experimentu byla přibližně jedna miliarda atomů einsteinia. To je velmi málo méně než jedna miliardtina miligramu a nebylo možné získat einsteinium ve větším množství. Předem bylo spočítáno, že z miliardy atomů einsteinia může během mnohahodinového bombardování alfa částicemi reagovat pouze jeden jediný atom einsteinia, a proto může vzniknout pouze jeden atom nového prvku. Bylo potřeba to nejen umět detekovat, ale také to udělat tak, aby se z jednoho atomu určila chemická podstata prvku.

A bylo hotovo. Úspěch experimentu předčil výpočty a očekávání. V jednom experimentu bylo možné zaznamenat ne jeden, ale dokonce dva atomy nového prvku. Celkem bylo v první sérii experimentů získáno sedmnáct atomů mendelevia. To se ukázalo jako dostatečné pro zjištění skutečnosti vzniku nového prvku, jeho místo v periodické tabulce a stanovení jeho základních chemických a radioaktivních vlastností. Ukázalo se, že se jedná o α-aktivní prvek s poločasem rozpadu asi půl hodiny.

Mendelevium, první prvek druhé stovky, se ukázalo být jakýmsi milníkem na cestě k syntéze transuraniových prvků. Doposud zůstává posledním z těch, které byly syntetizovány starými metodami – ozařováním α-částicemi. Nyní na scénu přišly silnější projektily – urychlené vícenásobně nabité ionty různých prvků. Určení chemické povahy mendelevia z několika jeho atomů položilo základ zcela nové vědecké disciplíně – fyzikální chemii jednotlivých atomů.

Symbol prvku č. 102 Ne - v periodické tabulce je umístěn v závorce. A v těchto závorkách se skrývá dlouhá a složitá historie tohoto prvku.

Syntéza Nobelia byla hlášena v roce 1957 mezinárodní skupinou fyziků pracujících na Nobelově institutu (Stockholm). Poprvé byly k syntéze nového prvku použity těžké urychlené ionty. Byly to ionty 13 C, jejichž tok směřoval do terče kuria. Vědci dospěli k závěru, že se jim podařilo syntetizovat izotop prvku 102. Byl pojmenován po zakladateli Nobelova institutu a vynálezci dynamitu Alfredu Nobelovi.

Uplynul rok a experimenty stockholmských fyziků byly téměř současně reprodukovány v Sovětském svazu a USA. A ukázala se úžasná věc: výsledky sovětských a amerických vědců neměly nic společného ani s prací Nobelova institutu, ani mezi sebou navzájem. Nikdo jiný nebyl schopen zopakovat experimenty provedené ve Švédsku. Tato situace dala vzniknout poněkud smutnému vtipu: „Nobel is all that's left“ (No znamená v angličtině „ne“). Symbol narychlo umístěný na periodické tabulce neodrážel skutečný objev prvku.

Spolehlivou syntézu prvku č. 102 provedla skupina fyziků z Laboratoře jaderných reakcí Spojeného ústavu jaderných výzkumů. V letech 1962-1967 Sovětští vědci syntetizovali několik izotopů prvku č. 102 a studovali jeho vlastnosti. Potvrzení těchto údajů bylo obdrženo v USA. Symbol Ne, aniž by k tomu měl jakékoli právo, je však stále ve 102. buňce tabulky.

Lawrence, prvek číslo 103 se symbolem Lw, pojmenovaný po vynálezci cyklotronu E. Lawrenceovi, byl syntetizován v roce 1961 v USA. Ale zásluhy sovětských fyziků jsou zde neméně důležité. Získali několik nových izotopů lawrencia a poprvé studovali vlastnosti tohoto prvku. Lawrencium také vzniklo díky použití těžkých iontů. Kaliforniový terč byl ozářen ionty boru (nebo terčík americium ionty kyslíku).

Prvek č. 104 poprvé získali sovětští fyzici v roce 1964. Jeho syntézy bylo dosaženo bombardováním plutonia neonovými ionty. 104. prvek byl pojmenován kurchatovium (symbol Ki) na počest vynikajícího sovětského fyzika Igora Vasiljeviče Kurčatova.

105. a 106. prvek také poprvé syntetizovali sovětští vědci - v letech 1970 a 1974. První z nich, produkt bombardování americia neonovými ionty, byl pojmenován nielsborium (Ns) na počest Nielse Bohra. Syntéza druhého byla provedena následovně: olověný terč byl bombardován ionty chrómu. Syntézy prvků 105 a 106 byly rovněž provedeny v USA.

O tom se dozvíte v další kapitole a tuto zakončíme krátkým příběhem o

Jak studovat vlastnosti prvků druhé stovky.

Před experimentátory stojí fantasticky obtížný úkol.

Zde jsou jeho počáteční podmínky: dané několika množstvími (desítky, v nejlepším případě stovky) atomů nového prvku a atomy s velmi krátkou životností (poločasy se měří v sekundách nebo dokonce zlomcích sekundy). Je třeba prokázat, že tyto atomy jsou atomy skutečně nového prvku (tedy určit hodnotu Z, stejně jako hodnotu hmotnostního čísla A, abychom věděli, o kterém izotopu nového transuranu mluvíme) a studovat jeho nejdůležitější chemické vlastnosti.

Pár atomů, zanedbatelná délka života...

Rychlost a nejvyšší vynalézavost přicházejí vědcům na pomoc. Ale moderní výzkumník – specialista na syntézu nových prvků – musí nejen umět „obouvat blechu“. Musí ovládat i teorii.

Podívejme se na základní kroky, podle kterých se identifikuje nový prvek.

Nejdůležitější vizitkou jsou především jeho radioaktivní vlastnosti – to může být emise alfa částic nebo spontánní štěpení. Každé α-aktivní jádro se vyznačuje specifickými energetickými hodnotami α-částic. Tato okolnost umožňuje buď identifikovat známá jádra, nebo dojít k závěru, že byla objevena nová. Například studiem charakteristik α-částic byli vědci schopni získat spolehlivé důkazy o syntéze 102. a 103. prvku.

Energetická fragmentová jádra vzniklá štěpením jsou mnohem snadněji detekovatelná než alfa částice kvůli mnohem vyšší energii fragmentů. K jejich registraci se používají desky vyrobené ze speciálního typu skla. Fragmenty zanechávají na povrchu desek lehce znatelné stopy. Destičky poté procházejí chemickou úpravou (leptáním) a pečlivě se zkoumají pod mikroskopem. Sklo se rozpouští v kyselině fluorovodíkové.

Pokud se skleněná deska obalená úlomky vloží do roztoku kyseliny fluorovodíkové, tak v místech, kam úlomky narazí, se sklo rychleji rozpustí a vytvoří se tam díry. Jejich velikosti jsou stokrát větší než původní stopa, kterou fragment zanechal. Jamky lze pozorovat pod mikroskopem s malým zvětšením. Ostatní radioaktivní záření způsobuje menší poškození povrchu skla a po leptání není vidět.

O tom, jak proces identifikace nového prvku probíhal, říkají autoři Kurchatovovy syntézy: „Experiment probíhá čtyřicet hodin, neonová jádra nepřetržitě bombardují plutoniový terč po dobu čtyřiceti hodin Skleněné desky se nakonec vypnou do laboratoře na zpracování v časovém intervalu od 0,1 do 0,5 s.

A tady je, jak stejní výzkumníci mluví o posouzení chemické povahy kurchatovium a nilsborium. "Schéma studia chemických vlastností prvku č. 104 je následující. Atomy zpětného rázu vycházejí z cíle do proudu dusíku, jsou v něm inhibovány a následně chlorovány. Sloučeniny 104. prvku s chlórem snadno pronikají přes speciální filtr, ale všechny aktinidy neprojdou, pokud by 104. patřil do řady aktinidů, pak by byl filtrem zadržen. Výzkum však ukázal, že 104. prvek je chemickým analogem hafnia krok k naplnění periodické tabulky novými prvky.

Poté byly v Dubně studovány chemické vlastnosti prvku 105. Ukázalo se, že jeho chloridy jsou adsorbovány na povrchu trubice, po které se pohybují od cíle při teplotě nižší než chloridy hafnia, ale vyšší než chloridy niobu. Takto se mohly chovat pouze atomy prvku podobného chemickými vlastnostmi jako tantal. Podívejte se na periodickou tabulku: chemický analog tantalu - prvek č. 105! Proto experimenty s adsorpcí na povrchu atomů 105. prvku potvrdily, že jeho vlastnosti se shodují s těmi, které byly předpovězeny na základě periodické tabulky.“

d-ELEMENTY A JEJICH SPOJENÍ

1. Obecná charakteristika d-prvků

D-blok obsahuje 32 prvků periodické tabulky. d-Elementy jsou zařazeny do 4.-7. hlavní periody. Atomy skupiny IIIB mají první elektron v d-orbitalu. V následujících B-skupinách je d-podhladina vyplněna až 10 elektrony (odtud název d-prvky). Struktura vnějších elektronových obalů atomů d-bloku je popsána obecným vzorcem (n-1)d A ns b kde a = 1-10, b = 1-2.

Charakteristickým rysem prvků těchto period je neúměrně pomalý nárůst atomového poloměru s rostoucím počtem elektronů. Tato relativně pomalá změna poloměrů se vysvětluje tzv. lanthanoidovou kompresí v důsledku průniku ns elektronů pod d elektronovou vrstvu. V důsledku toho dochází s rostoucím atomovým číslem k mírné změně atomových a chemických vlastností d-prvků. Podobnost chemických vlastností se projevuje charakteristickým rysem d-prvků vytvářet komplexní sloučeniny s různými ligandy.

Důležitou vlastností d-prvků je proměnná valence a v souladu s tím různé oxidační stavy. Tato vlastnost je spojena především s neúplností před-vnější d-elektronové vrstvy (kromě prvků skupin IB a IIB). Možnost existence d-prvků v různých oxidačních stavech určuje širokou škálu redoxních vlastností prvků. V nižších oxidačních stavech vykazují d-prvky vlastnosti kovů. S nárůstem atomového čísla ve skupinách B se vlastnosti kovů přirozeně snižují.

V roztocích vykazují anionty d-prvků obsahující kyslík s nejvyšším oxidačním stavem kyselé a oxidační vlastnosti. Kationtové formy nižších oxidačních stavů se vyznačují zásaditými a redukčními vlastnostmi.

d-prvky ve středních oxidačních stavech vykazují amfoterní vlastnosti. Tyto vzory lze zvážit pomocí příkladu sloučenin molybdenu:

Se změnou vlastností se mění barva komplexů molybdenu v různých oxidačních stavech (VI - II):

V období s rostoucím jaderným nábojem je pozorován pokles stability sloučenin prvků ve vyšších oxidačních stavech. Paralelně se zvyšují redoxní potenciály těchto sloučenin. Největší oxidační schopnost je pozorována u železnatých iontů a manganistanových iontů. Je třeba poznamenat, že u d-prvků se zvyšující se relativní elektronegativitou zvyšují kyselé a nekovové vlastnosti.

S rostoucí stabilitou sloučenin při pohybu shora dolů v B-skupinách se současně snižují jejich oxidační vlastnosti.

Lze předpokládat, že v průběhu biologické evoluce byly vybrány sloučeniny prvků v přechodných oxidačních stavech, které se vyznačují mírnými redoxními vlastnostmi. Výhody takového výběru jsou zřejmé: přispívají k hladkému průběhu biochemických reakcí. Pokles RH potenciálu vytváří předpoklady pro jemnější „regulaci“ biologických procesů, která zajišťuje přírůstek energie. Fungování organismu se stává méně energeticky náročným, a tedy i hospodárnějším ve spotřebě potravy.

Z hlediska evoluce se pro organismus stává opodstatněnou existence d-prvků v nižších oxidačních stavech. Je známo, že ionty Mn 2+, Fe 2+, spol 2+za fyziologických podmínek nejsou silná redukční činidla a ionty Cu 2+a Fe 2+prakticky nevykazují regenerační vlastnosti v těle. K dalšímu snížení reaktivity dochází, když tyto ionty interagují s bioorganickými ligandy.

Výše uvedené se může zdát v rozporu s důležitou úlohou bioorganických molybdenových (V) a (VI) komplexů v různých organismech. To je však také v souladu s obecným vzorcem. Navzdory vysokému stupni oxidace vykazují takové sloučeniny slabé oxidační vlastnosti.

Je třeba poznamenat vysoké komplexační schopnosti d-prvků, které jsou obvykle výrazně vyšší než u s- a p-prvků. To je primárně vysvětleno schopností d-prvků být jak donory, tak akceptory páru elektronů tvořících koordinační sloučeninu.

V případě hydroxokomplexu chromu [Cr(OH) 6]3-Kovový iont je akceptor elektronového páru. Hybridizace 3d 24sp 3-orbitaly chrómu poskytují stabilnější energetický stav, než když jsou elektrony chrómu umístěny v orbitalech hydroxoskupin.

Sloučenina [СrСl 4]2-vzniká naopak v důsledku toho, že osamocené d-elektrony kovu obsazují volné d-orbitaly ligandů, protože v tomto případě je energie těchto orbitalů nižší.

Vlastnosti kationtu Cr 3+ukazují variabilitu koordinačních čísel d-prvků. Nejčastěji se jedná o sudá čísla od 4 do 8, čísla 10 a 12 jsou méně časté. Jsou známy četné di-, tri- a tetranukleární koordinační sloučeniny d-prvků.

Příkladem je dvoujaderný komplex kobaltu [Co 2(NN 3)10(O 2)](NE 3)5, který může sloužit jako model přenašeče kyslíku.

Více než 1/3 všech mikroprvků v těle jsou d-prvky. V organismech existují ve formě komplexních sloučenin nebo hydratovaných iontů s průměrnou dobou výměny hydratačního obalu 10 -1do 10 -10S. Proto lze tvrdit, že „volné“ kovové ionty v těle neexistují: jsou to buď jejich hydráty, nebo produkty hydrolýzy.

V biochemických reakcích se d-prvky nejčastěji projevují jako komplexotvorné kovy. Ligandy jsou v tomto případě biologicky aktivní látky, obvykle organické povahy nebo anionty anorganických kyselin.

Molekuly bílkovin tvoří bioanorganické komplexy s d-elementy - klastry nebo bioklastry. Kovový ion (látka tvořící kovový komplex) se nachází uvnitř dutiny klastru a interaguje s elektronegativními atomy vazebných skupin proteinu: hydroxylové (-OH), sulfhydrylové (-SH), karboxylové (-COOH) a aminoskupiny. bílkovin (H 2N -). Aby kovový iont pronikl do dutiny klastru, je nutné, aby průměr iontu byl úměrný velikosti dutiny. Příroda tedy reguluje tvorbu bioklastrů s ionty d-prvků určité velikosti.

Nejznámější metaloenzymy: karboanhydráza, xantinoxidáza, sukcinátdehydrogenáza, cytochromy, rubredoxin. Jsou to bioklastry, jejichž dutiny tvoří centra pro vazbu substrátů s kovovými ionty.

Bioklastry (proteinové komplexy) plní různé funkce.

Transportní proteinové komplexy dodávají orgánům kyslík a potřebné prvky. Ke koordinaci kovů dochází prostřednictvím kyslíku karboxylových skupin a dusíku aminoskupin proteinu. V tomto případě se vytvoří stabilní chelátová sloučenina.

D-prvky (kobalt, nikl, železo) působí jako koordinační kovy. Příkladem komplexu transportního proteinu obsahujícího železo je transferin.

Další bioklastry mohou plnit bateriovou (zásobní) roli – jedná se o proteiny obsahující železo: hemoglobin, myoglobin, feritin. Budou zohledněny při popisu vlastností skupiny VIIIB.

Životně důležité jsou prvky Zn, Fe, Co, Mo, Cu, které jsou součástí metaloenzymů. Katalyzují reakce, které lze rozdělit do tří skupin:

1. Acidobazické interakce. Zinkový iont je součástí enzymu karboanhydrázy, který katalyzuje reverzibilní hydrataci CO 2 v biosystémech.
2. Redoxní interakce. Jsou zapojeny ionty Fe, Co, Cr, Mo. Železo je součástí cytochromu, během procesu dochází k přenosu elektronů:

Fe 3+→ Fe 2++ e -

3.Přenos kyslíku. Fe, Cu jsou zapojeny. Železo je součástí hemoglobinu, měď součástí hemokyaninu. Předpokládá se, že tyto prvky se vážou na kyslík, ale nejsou jím oxidovány.

Sloučeniny D-prvků selektivně absorbují světlo různých vlnových délek. To vede k vzhledu barvy. Kvantová teorie vysvětluje selektivitu absorpce štěpením d-podúrovní kovových iontů pod vlivem pole ligandu.

Následující barevné reakce na d-elementy jsou dobře známé:

Mn 2++S 2-= МnS↓ (masově zbarvený sediment)

Нg 2++ 2I -= НgI 2↓ (žlutá nebo červená sraženina)

NA 2Cr 2O 7+ N 2TAK 4(konc.) = K 2TAK 4+ N 2O + 2СrО 3↓

(oranžové krystaly)

Výše uvedené reakce se používají v analytické chemii pro kvalitativní stanovení odpovídajících iontů. Rovnice pro reakci s dichromanem ukazuje, co se děje při přípravě „směsi chrómu“ na mytí chemického nádobí. Tato směs je nezbytná k odstranění anorganických i organických usazenin z povrchu chemických lahví. Například mastné skvrny, které po dotyku prsty vždy zůstanou na skle.

Je třeba dbát na to, že d-prvky v těle zajišťují spuštění většiny biochemických procesů, které zajišťují normální život.

Obecná charakteristika d-prvků skupiny VIB

Skupinu VIB tvoří prvky (přechodné kovy) – chrom, molybden a wolfram. Tyto vzácné kovy se v přírodě vyskytují v malém množství. Pro řadu užitečných chemických a fyzikálních vlastností však nacházejí široké uplatnění nejen ve strojírenství a chemické technologii, ale také v lékařské praxi (slitina Cr-Co-Mo se používá v chirurgii a stomatologii, molybden a jeho slitiny používá se jako součástky pro rentgenky, anody pro výrobu wolframu pro rentgenky, slitiny wolframu - základ stínítek pro ochranu před γ -paprsky).

Konfigurace valenčních elektronů Cr a Mo - (n-1)d 5ns 1, W-5d 46s 2. Součet valenčních elektronů chrómu, molybdenu a wolframu je 6, což určuje jejich pozici ve skupině VIB. V Cr a Mo je poslední elektronová vrstva obsazena 13 elektrony, ve W - 12. Jako většina d-prvků je tato vrstva nestabilní. Valence chrómu, molybdenu a wolframu proto není konstantní. Ze stejného důvodu se sloučeniny kovů skupiny VIB vyznačují sadou oxidačních stavů od +2 do +6.

Ve skupině d-prvků se objevuje obecný trend: s rostoucím atomovým číslem roste stabilita sloučenin s nejvyšším oxidačním stavem. Nejsilnější oxidační činidlo ve stavu E 6+je chrom. "Hranice" Mo 6+má slabé oxidační vlastnosti. Molybdenový ion MoO 42-zotavuje se pouze Mo 6O 17(„molybdenová modř“), kde některé z atomů molybdenu mají oxidační stav +5. Tato reakce se používá v analytické chemii pro fotometrická stanovení.

V nižších valenčních stavech, sledujících stejný trend, Cr vykazuje silnější redukční vlastnosti 2+. Pro Mo ionty 2+a w 2+Zvýšení ionizační energie vede ke snížení redukčních a kovových vlastností.

Komplexní sloučeniny této skupiny prvků mají nejčastěji koordinační číslo 6 a hybridizaci typu sp 3d 2, který je ve vesmíru popsán osmistěnem.

Charakteristickým znakem sloučenin této skupiny je sklon k polymeraci (kondenzaci) kyslíkových forem prvků skupiny VI. Tato vlastnost se zintenzivňuje při pohybu ve skupině shora dolů. V tomto případě vznikají sloučeniny typu M 6O 2412-, složený z MoO oktaedru 4a W.O. 4. Tyto oktaedry tvoří polymerní krystaly. Oxid chromitý (VI) vykazuje schopnost polymerace, ale slabě. Proto mají oxidy molybdenu a wolframu vyšší stupeň polymerace.

Na základě struktury elektronového obalu atomů s nezaplněným d-orbitalem, kombinace fyzikálních a chemických vlastností a sklonu k tvorbě elektropozitivních iontů a koordinačních sloučenin patří prvky VI. skupiny k přechodným kovům.

Chemické vlastnosti sloučenin chrómu. Většina sloučenin chrómu je pestře zbarvená v různých barvách. Název pochází z řečtiny. chromos - barva, zbarvení.

Sloučeniny trojmocného chrómu (na rozdíl od sloučenin molybdenu a pro wolfram není oxidační stav +3 vůbec charakteristický) jsou chemicky inertní.

V přírodě se chrom nachází v trojmocné formě (spinel - podvojný oxid MnСrO 4- magnochromit) a šestimocný stav (PbСrO 4- krokoit). Tvoří oxidy zásadité, amfoterní a kyselé povahy.

Oxid chromitý CrO - červené (červenohnědé) krystaly nebo černý pyroforický prášek, nerozpustný ve vodě. Odpovídá hydroxidu Cr(OH) 2. Hydroxid je žlutý (mokrý) nebo hnědý. Zahřátím na vzduchu se změní na Cr 2O 3(zelená barva):

Cr(OH) 2+ 0,5 О 2= Cr 2Ó 3+ 2H 2O

Kation Cr 2+- bezbarvý, jeho bezvodé soli jsou bílé a jeho vodné soli jsou modré. Soli dvojmocného chrómu jsou energetická redukční činidla. Vodný roztok chloridu chromitého (II) se používá při analýze plynů ke kvantitativní absorpci kyslíku:

2СrСl 2+ 2НgО + 3Н 2O + 0,50 2= 2 НgСl 2+ 2Cr(OH) 3↓

(špinavé zelené zbytky)

Hydroxid chromitý má amfoterní vlastnosti. Snadno přechází do koloidního stavu. Rozpouští se v kyselinách a zásadách a vytváří aqua nebo hydroxokomplexy:

Cr(OH) 3+ 3H 3O += [Сr(Н 2O) 6]3+(modrofialový roztok)

Cr(OH) 3+ 3OH -= [Cr(OH) 6]3-(smaragdově zelený roztok)

Sloučeniny trojmocného chrómu, stejně jako dvojmocný chrom, vykazují redukční vlastnosti:

Cr 2(TAK 4)z+KSlO 3+ 10KON = 2K 2СrO 4 + 3 tis 2TAK 4 + KCI + 5H 2O

Sloučeniny chrómu (VI) jsou typicky komplexy chrómu obsahující kyslík. Šestimocný oxid chromitý odpovídá kyselinám chromovým.

Kyseliny chromové se tvoří, když se CrO rozpustí ve vodě 3. Jedná se o vysoce toxické žluté, oranžové a červené roztoky s oxidačními vlastnostmi. CrO 3tvoří polychromové kyseliny o složení H 2Cr n O (3n+1) : nCrО 3+ N 2O → N 2Cr n O (3n+1) . Takových spojení může být několik: H 2CrO 4, N 2Cr 20 7, N 2