Химия s элементов реферат

Обновлено: 05.07.2024

К s -элементам относятся две группы Периодической системы: I А и II А.

В группу I А входят 8 элементов: литий, калий, натрий, рубидий, цезий, франций, водород, гелий. В группу II А входят 6 элементов: бериллий, магний, кальций, стронций, барий, радий.

Общим является застраивание в их атомах электронами s -подуровня внешнего энергетического уровня. ( Т.Е. говорим о "семействе элементов". ВСПОМИНАЕМ: "семейство элементов" определяется тем, какой подуровень заполняется электронами в последнюю очередь. )

Электронная формула внешней оболочки:

СРАВНЕНИЕ СВОЙСТВ ЭЛЕМЕНТОВ I А И II А (КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ ОСАДКОВ) НА ПРИМЕРЕ Na , K И Mg , Ca

Общая характеристика элементов I А и II А

Элементные вещества - типичные металлы, обладающие блеском, высокой электрической проводимостью и теплоповодимостью, химически весьма активны.

Как следует из электронных формул, элементы I А группы ( Na , K ) имеют на внешнем энергетическом уровне по одному s электрону. Элементы II А группы ( Mg , Ca ) по 2 s электрона.

Химические свойства s элементов I А и II А групп сходны.

s -элементы I А и II А имеют относительно большие радиусы атомов и ионов.

s -элементы I А и II А групп легко отдают валентные электроны. Являются сильными восстановителями. С ростом радиуса атома в группах I А и II А ослабевает связь валентных электронов с ядром, следовательно s -элементы этих групп имеют низкие значения Е и и Е ср. к ẽ . Все щелочные и щелочноземельные металлы имеют отрицательные стандартные окислительно-восстановительные потенциалы, большие по абсолютной величине. Что также характеризует их, как сильных восстановителей. Восстановительные свойства возрастают закономерно с увеличением радиуса атома. Восстановительная способность увеличивается по группе сверху вниз.

Для элементов II А группы характерна большая, чем для элементов I А группы способность к комплексообразованию.

s -элементы I А и II А образуют соединения с ионным типом связи.

Исключение составляет водород, для которого в соединениях даже с самыми электроотрицательными элементами характерна преимущественно ковалентная связь (например, фтороводород или вода). Частично ковалентный характер связи в соединениях имеет место у лития, бериллия и магния.

Сравнение свойств элементов I А и II А (комплексообразование, образование осадков) на примере Na , K и Mg , Ca

Атомы элементов I А группы имеют по одному валентному электрону на s подуровне внешнего энергетического уровня. Это обуславливает проявление степени окисления +1.

Все элементы I А группы сходны по свойствам, что объясняется однотипным строением не только внешней, валентной оболочки, но и предвнешней (исключение литий).

С ростом радиуса атома в группе I А ослабевает связь валентного электрона с ядром. Соответственно, уменьшается энергия ионизации атомов. Так как радиус атома калия больше, чем радиус атома натрия, то энергия ионизации калия меньше, чем у натрия.

В результате ионизации образуются катионы Э + , имеющие устойчивую конфигурацию благородных газов.

Химическая активность металлов I А группы возрастает закономерно с увеличением радиуса атома и уменьшением их способности к гидратированию (чем меньше способность к гидратированию, тем активнее металл).

Так как радиус атома калия больше, чем радиус атома натрия, то способность к гидратации для катиона калия будет ниже, чем для катиона натрия, а, следовательно, химическая активность катиона калия выше, чем у катиона натрия.

Вследствие незначительного поляризующего действия (устойчивая электронная структура, большие размеры, малый заряд ядра) комплексообразование для ионов щелочных металлов малохарактерно. Вместе с тем, они способны образовывать комплексные соединения с некоторыми биолигандами (КЧ для натрия и калия может принимать значения 4 и 6). Способность образовывать донорно-акцепторные связи с соответствующими лигандами едва намечается у натрия. У калия имеется значительная тенденция к использованию имеющихся в атоме вакантных d -орбиталей.

Например, образование комплексов калия с антибиотиком валиномицином. Валиномицин образует с калием прочные комплексы, связывание этого антибиотика с натрием очень незначительно.

Большинство солей щелочных металлов хорошо растворимы в воде (исключение составляют некоторые соли лития).

Атомы элементов II А группы имеют по два валентных электрона на s подуровне внешнего энергетического уровня.

В нормальном состоянии у атомов этих элементов нет неспаренных электронов, но при переходе атомов в возбужденное состояние один из s валентных электронов переходит на р -подуровень. Это обуславливает проявление степени окисления +2.

Степени окисления больше +2 элементы II А группы не проявляют.

Несмотря на то, что число валентных s электронов у атомов II А группы одинаково, свойства магния и кальция отличаются друг от друга.

Это связанно с тем, что в атоме кальция, в отличие от атома магния, имеются свободные d -орбитали, близкие по энергии к ns орбиталям.

Магний и кальций существенно различаются размерами атомов и ионов:

металлический радиус атома Mg = 160 пм;

металлический радиус атома Ca = 197 пм.

кристаллический радиус иона Mg 2+ = 74 пм;

кристаллический радиус иона Ca 2+ = 104 пм..

Больший размер иона кальция обусловливает и более высокое координационное число этого иона – КЧ ( Ca 2+ ) 6, 8, тогда как КЧ ( Mg 2+ ) – 6. Прочность комплексных соединений уменьшается по мере увеличения радиуса атома, следовательно, комплексные соединения магния будут более прочными, чем комплексные соединения кальция. Ион Mg 2+ образует шестикоординационные соединения регулярной структуры. Ca 2+ образует несимметричные комплексы. Кальций предпочтительно координируется с атомами кислорода, магний – с атомами азота.

Многие соли щелочноземельных металлов малорастворимы в воде (малорастворимы CaF 2 , MgF 2 ; практически не растворимы фосфаты кальция и магния). Причем с ростом порядкового номера растворимость солей снижается.

Такой характер изменения растворимости солей играет важную роль в биологическом действии катионов этой группы. Уменьшение растворимости кальция фосфата и карбоната по сравнению с фосфатами и карбонатами магния является, по видимому, одной из причин формирования скелета всех живых организмов именно из этих соединений кальция.

В живых организмах из ионов кальция и фосфат-ионов образовался кристаллический минерал ГИДРОКСИЛАПАТИТ – Ca 10 ( PO 4 ) 6 ( OH ) 2 – основное вещество костной и зубной ткани. Магний является макроэлементом, но лучшая растворимость магния фосфата Mg 3 ( PO 4 ) 2 и основного карбоната Mg ( OH ) 2 )*4 MgCO 3 * H 2 O объясняет тот факт, что его соединения не сыграли значительной роли в построении скелета.

Биологическая роль натрия, калия, кальция и магния

Вследствие очень легкой окисляемости щелочные металлы встречаются в природе исключительно в виде соединений.

По содержанию в организме человека натрий (0,08%) и калий (0,23%) относятся к макроэлементам, литий, рубидий и цезий – к микроэлементам.

Натрий и калий относятся к жизненно необходимым элементам, постоянно содержатся в организме, участвуют в обмене веществ.

Элементы d-блока периодической системы

. и биологическая роль элементов d-блока К d-блоку относятся 32 элемента периодической системы. Они расположены в побочных подгруппах периодической системы в 4-7 больших периодах .

Обработка стали. Материаловедение. Элементы теории термической обработки стали

. устойчивостью переохлажденного аустенита, прокаливается полностью в блоках размером 400х300х300 мм и более. Штампы . -цинковых сплавов Медь – химический элемент I группы Периодической системы, порядковый номер 29, атомная масса .

Система менеджмента качества строительных организаций

. структуры организации, системы качества, ответственности и полномочий: описание элементов системы качества (в . , периодическую проверку осуществляют при проведении аудитов системы качества . ответственности Матрица ответственности к блок-схеме Действия Ответст- .

Экологические аспекты преподавания темы Р-элементы на уроках химии и экологии

Системы впрыска топлива современных автомобильных двигателей

. ). Функциональную связь всех элементов системы впрыска "L-Jetronic" можно . в память электронного блока управления. Блоком управления воспринимается и скорость . посредством центральной электромагнитной форсунки периодически впрыскивается над дроссельной .

К блоку s-элементов относятся 13 элементов, общим для которых является застраивание в их атомах s-подуровня внешнего энергетического уровня. Электронная формула внешней оболочки элементов IА-группы и водорода ns1 , а элементов IIА-группы и гелия ns2 . Хотя водород и гелий относят к s-элементам, из-за специфики свойств их целесообразно рассматривать отдельно.

Прикрепленные файлы: 1 файл

Химия s-элементов лекц.doc

s-ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ

1. Общая характеристика s- элементов.

К блоку s-элементов относятся 13 элементов, общим для которых является застраивание в их атомах s-подуровня внешнего энергетического уровня. Электронная формула внешней оболочки элементов IА-группы и водорода ns 1 , а элементов IIА-группы и гелия ns 2 . Хотя водород и гелий относят к s-элементам, из-за специфики свойств их целесообразно рассматривать отдельно.

Как следует из электронных формул, элементы IА-группы имеют на внешнем энергетическом уровне по одному s-электрону, а элементы IIА-группы — по два электрона.

Химические свойства s-элементов IА- и IIА-групп сходны. s-Элементы легко отдают валентные s-электроны, т. е. они представляют собой сильные восстановители. Элементные вещества — типичные металлы, обладающие блеском, высокой электрической проводимостью и теплопроводностью, химически весьма активны.

s-Элементы имеют малые значения энергии ионизации при относительно больших радиусах атомов и ионов. Как правило, они образуют соединения с ионным типом связи, исключение составляет водород, для которого в соединениях даже с самыми электроотрицательными элементами (например, в воде) характерна преимущественно ковалентная связь. Частично ковалентный характер связи в соединениях в известной мере имеет место у лития, бериллия и магния.

Большинство природных соединений натрия, калия, кальция, стронция растворимы в воде и слабых кислотах, и поэтому ионы этих металлов могут мигрировать из водных растворов в организм растений, животных и человека.

Водород, натрий, калий, магний, кальций — жизненно необходимы для живых и растительных организмов.

2. Водород и его соединения.

Водород — наиболее легкий s-элемент. Электронная формула валентной оболочки 1s 1 Водород относится к макроэлементам и играет важную роль в живых организмах. В периодической системе водород помещают как вместе с щелочными металлами, так и с галогенами. Действительно, водород сходен с элементами IА-группы — щелочными металлами (образование иона Н + , восстановительная способность, взаимодействие с неметаллами).

Однако гораздо большее сходство водород имеет с галогенами: газообразное состояние при обычных условиях, двухатомная молекула простого вещества Н₂, неполярная связь в молекуле Н₂, полярные связи в соединениях с неметаллами, образование гидрид-иона Н - в соединениях с металлами NаН, СаH₂ (подобно иону Г - в галогенидах металлов NаГ, СаГ₂).

Таким образом, водород является элементом со специфическими свойствами и его следует рассматривать отдельно.

Основная особенность атома водорода заключается в том, что в отличие от других элементов его валентный электрон непосредственно находится в поле действия атомного ядра, так как отсутствуют промежуточные электронные оболочки, имеющиеся у других элементов. Другое отличие водорода — ионизированный атом — ион Н + представляет собой элементарную частицу — протон весьма малых размеров (10 -15 м).

Водород является одним из самых распространенных элементов Вселенной.

Концентрирование водорода в организме человека — около 10% (7 кг) по сравнению с его содержанием в земной коре (1%)—свидетельствует об исключительной роли водорода в биологических процессах. На 100 атомов водорода в организме человека приходится всего 58 атомов остальных элементов. В организме человека водород содержится в виде различных биоорганических соединений и воды.

Известны три изотопа водорода: протий (H), дейтерий (D), тритий (Т). Протий и дейтерий — стабильные изотопы, тритий — радиоактивен (период полураспада 12,5 лет).

В настоящее время дейтерий широко используют в качестве метки, вводимой в различные лекарственные препараты для исследования их фармако-кинетики.

Широкое применение находит и тритий, являющийся излучателем β-частиц. Этот изотоп используется в качестве метки для изучения различных метаболических реакций и для диагностики ряда заболеваний. Особенно часто реагенты, меченные тритием, используются при исследованиях механизма действия ферментов.

Тритий используют для определения общего количества воды в организме. Для этого в организм вводят определенное количество воды, содержащей известную долю трития. После полного усвоения введенной воды отбирают образец сыворотки крови и определяют в нем радиоактивность трития. Зная радиоактивность вводимой порции воды и радиоактивность сыворотки крови, можно рассчитать общее количество воды в организме.

Хотя дейтерий не радиоактивен, при работе с дейтерированными соединениями необходимо учитывать токсическое действие дейтерия на живые организмы.

Простые вещества. Водород образует двухатомные молекулы. Наличие трех изотопов обусловливает способность водорода образовывать молекулы протия Н₂, дейтерия D₂, трития Т₂, протодейтерия НD, прототрития НТ, дейтеротрития DТ.

Наибольший интерес в связи с большой распространенностью в земной коре и живых организмах изотопа протия представляют свойства простого вещества протия Н₂ — диводорода, в дальнейшем именуемого просто водородом.

Водород — самый легкий из всех газов. Малорастворим в воде, но хорошо растворим в некоторых металлах: Рt, Рd и др. Вследствие неполярности и большой прочности молекулы Н₂ при комнатной температуре водород малоактивен и взаимодействует только с фтором. При нагревании водород реагирует со многими неметаллами — хлором, бромом, серой, кислородом и др. Восстановительная способность водорода используется для получения некоторых простых веществ из оксидов и галогенидов. Так, например, при высокой температуре происходит восстановление оксида меди (II):

Вследствие высокого поляризующего действия протон никогда не существует как таковой, он обязательно соединяется с другими атомами и молекулами, например, с водой ион водорода Н + образует ион оксония Н₃О + . В организме человека в соединениях с углеродом, азотом, серой водород ковалентно связан. Небольшая часть водорода находится в виде иона оксония Н₃О + (например, в желудочном соке). Содержащиеся в желудочном соке ионы оксония проявляют, с одной стороны, противомикробное действие — убивают многие микроорганизмы, занесенные в желудок с пищей. С другой стороны, ионы Н₃О + оказывают каталитическое действие — при их участии гидролизуются белки, полисахариды и другие биоорганические соединения.

Спецификой строения атома водорода обусловлено образование водородной связи. В живых организмах водородные связи имеются как в самом растворителе — воде, так и в растворенных в ней веществах — сахарах, белках, нуклеиновых кислотах и др.

Во всех соединениях, содержащихся в живых организмах, водород имеет степень окисления +1.

Наряду со способностью отдавать электрон атом водорода может присоединять электрон. При этом образуется отрицательный ион водорода — гидрид — Н - , имеющий устойчивую электронную конфигурацию благородного газа гелия. В виде иона Н - водород находится в соединениях с активными металлами — гидридах. При взаимодействии водорода с такими металлами проявляется его окислительная способность.

Биологическая роль важнейших соединений водорода и их применение в медицине. Вода — одно из самых важных и распространенных на Земле соединений водорода. Водное пространство занимает почти 75% поверхности земного шара. В организме взрослого человека в среднем содержится 65—67% воды, у эмбрионов (4-месячных) — 94, у новорожденных — 74%.

Все химические реакции в организме протекают только в водной среде. Жизнь без воды невозможна. Дистиллированная вода — фармакопейный препарат.

Тяжелую воду D₂О широко применяют для изучения движения воды в растениях и скорости всасывания воды в человеческом организме. Например, использование D₂О позволило установить, что в тканях некоторых растений вода двигается со скоростью 14 м в час, а вода, выпитая человеком, за 2 ч полностью распределяется по органам и тканям организма, и лишь через две недели полностью выводится из него.

В медицинской практике находит применение еще одно соединение водорода — пероксид водорода Н₂О₂. Это соединение является важным побочным продуктом метаболизма.

Пероксид водорода — бесцветная, прозрачная жидкость. При попадании на кожу и слизистые вызывает жжение. Строение молекулы Н₂О₂ показано на рис. 6.1. Молекула Н₂О₂ полярна, дипольный момент р =7,1 D. Наличие неподеленных пар электронов у атомов кислорода делает возможным образование донорно-акцепторных связей пероксида водорода с лигандами — акцепторами электронов.

Степень окисления кислорода в Н₂О₂ равна -1, т.е. имеет промежуточное значение между степенью окисления кислорода в воде (—2) и в элементном кислороде О₂ (0). Из этого следует, что пероксид водорода может проявлять как свойства окислителя, так и свойства восстановителя (окислительно- восстановительная двойственность). Однако, для пероксида водорода более характерны окислительные свойства. Большинство встречающихся на практике веществ имеет более низкие окислительно-восстановительные потенциалы и Н₂О₂ может их окислять. Восстанавливать пероксид водорода может лишь относительно небольшую группу веществ.

В качестве примера реакции, в которой Н₂О₂ выступает окислителем, можно привести реакцию окисления сульфида никеля (II) в кислой среде до элементной серы:

При взаимодействии с очень сильными окислителями, например с РbО₂ в кислой среде, Н₂О₂ выступает в качестве восстановителя:

Чистый пероксид водорода термодинамически нестабилен и при стоянии разлагается со взрывом на воду и кислород с выделением большого количества теплоты:

Такое разложение Н₂О₂ является реакцией диспропорционирования (самоокисления — самовосстановления).

Водные растворы пероксида водорода более устойчивы, в прохладном месте они могут сохраняться длительное время. В продажу пероксид водорода обычно поступает в виде 30%-ного водного раствора — пергидроля.

Обычно в митохондриях атомы водорода, отщепленные от субстратов дегидрогеназами, передают свои электроны через цепь переносчиков кислороду О₂, который восстанавливается при этом до воды:

Для клетки очень важно, чтобы, присоединив 4 электрона, молекула кислорода восстанавливалась до двух молекул воды. При неполном восстановлении кислорода, например в случае присоединения 2 электронов, образуется пероксид водорода:

а при присоединении 1 электрона — надпероксидный (супероксидный) радикал О₂ - :

Процесс разложения пероксида водорода значительно ускоряется в присутствии солей тяжелых металлов. Катализируемое ионом металла разложение пероксида водорода может приводить к образованию радикалов, наиболее важными из которых являются гидроксидный НО• и гидропероксидный НО₂•. Например, под действием Fе 2+ происходит разрыв связи НО—ОН:

Важные промежуточные продукты восстановления элементного кислорода до воды — пероксид водорода и супероксидный радикал очень токсичны для клетки. Токсичность связана с тем, что Н₂О₂ и О₂ взаимодействуют с липидным слоем клеточных мембран и повреждают их.

Аэробные клетки могут защитить себя от вредного действия водородпероксида и супероксид-радикала с помощью ферментов каталазы и, супероксиддисмутазы. Под действием медьсодержащего фермента супероксиддисмутазы (СОД) супероксидный радикал превращается в водородпероксид и элементный кислород, а под действием каталазы пероксид водорода превращается в воду и элементный кислород:

Освободившийся кислород принимает участие в дальнейших процессах биологического окисления.

В медицинской практике пероксид водорода применяют в основном как наружное бактерицидное средство. Действие Н₂О₂ основано на окислительной способности пероксида водорода и безвредности продукта его восстановления — воды. При обработке ран выделяющийся кислород играет двойную роль:

1) оказывает противомикробное, дезодорирующее и депигментирующее действие, убивая микробные тела;

2) образует пену, способствуя переходу частиц тканевого распада во взвешенное состояние и очищению ран.

В качестве фармакопейного препарата используется 3%-ный водный раствор пероксида водорода, 6%-ный раствор пероксида водорода применяют для обесцвечивания волос. В виде 30%-ного раствора пероксида водорода применяют при лечении бородавчатой формы красного плоского лишая и для удаления юношеских бородавок.

Наряду с окислительно-восстановительн ыми свойствами Н₂О₂ проявляет и кислотно-основные. В молекуле пероксида водорода связи между атомами водорода и кислорода полярны, поэтому в водном растворе пероксида водорода ведет себя как очень слабая двухосновная кислота, т.е. отщепляет протоны. Н₂О₂ в незначительной степени ионизирует по первой ступени:

К s-элементам относятся две группы Периодической системы: IА и IIА.

В группу IА входят 8 элементов: литий, калий, натрий, рубидий, цезий, франций, водород, гелий. В группу IIА входят 6 элементов: бериллий, магний, кальций, стронций, барий, радий.

Электронная формула внешней оболочки:

СРАВНЕНИЕ СВОЙСТВ ЭЛЕМЕНТОВ I А И II А (КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ ОСАДКОВ) НА ПРИМЕРЕ Na , K И Mg , Ca

Общая характеристика элементов I А и II А

Элементные вещества — типичные металлы, обладающие блеском, высокой электрической проводимостью и теплоповодимостью, химически весьма активны.

Как следует из электронных формул, элементы I А группы (Na , K ) имеют на внешнем энергетическом уровне по одному s электрону. Элементы II А группы (Mg , Ca ) по 2 s электрона.

Химические свойства s элементов I А иII А групп сходны.

s-элементы I А иII А имеют относительно большие радиусы атомов и ионов.

s-элементы I А иII А групп легко отдают валентные электроны. Являются сильными восстановителями. С ростом радиуса атома в группах I А иII А ослабевает связь валентных электронов с ядром, следовательно s-элементы этих групп имеют низкие значения Еи и Еср. к ẽ. Все щелочные и щелочноземельные металлы имеют отрицательные стандартные окислительно-восстановительные потенциалы, большие по абсолютной величине. Что также характеризует их, как сильных восстановителей. Восстановительные свойства возрастают закономерно с увеличением радиуса атома. Восстановительная способность увеличивается по группе сверху вниз.

Для элементов II А группы характерна большая, чем для элементов I А группы способность к комплексообразованию.

s-элементы I А иII А образуют соединения с ионным типом связи.

Сравнение свойств элементов I А и II А (комплексообразование, образование осадков) на примере Na , K и Mg , Ca

В результате ионизации образуются катионы Э+, имеющие устойчивую конфигурацию благородных газов.

Большинство солей щелочных металлов хорошо растворимы в воде (исключение составляют некоторые соли лития).

Атомы элементов II А группы имеют по два валентных электрона на s подуровне внешнего энергетического уровня.

Степени окисления больше +2 элементы II А группы не проявляют.

Это связанно с тем, что в атоме кальция, в отличие от атома магния, имеются свободные d-орбитали, близкие по энергии к ns орбиталям.

Магний и кальций существенно различаются размерами атомов и ионов:

· металлический радиус атома Mg = 160 пм;

· металлический радиус атома Ca = 197 пм.

· кристаллический радиус иона Mg2+ = 74 пм;

· кристаллический радиус иона Ca2+ = 104 пм..

Больший размер иона кальция обусловливает и более высокое координационное число этого иона – КЧ (Ca2+ ) 6, 8, тогда как КЧ (Mg2+ ) – 6. Прочность комплексных соединений уменьшается по мере увеличения радиуса атома, следовательно, комплексные соединения магния будут более прочными, чем комплексные соединения кальция. Ион Mg2+ образует шестикоординационные соединения регулярной структуры. Ca2+ образует несимметричные комплексы. Кальций предпочтительно координируется с атомами кислорода, магний – с атомами азота.

Многие соли щелочноземельных металлов малорастворимы в воде (малорастворимы CaF2, MgF2; практически не растворимы фосфаты кальция и магния). Причем с ростом порядкового номера растворимость солей снижается.

В живых организмах из ионов кальция и фосфат-ионов образовался кристаллический минерал ГИДРОКСИЛАПАТИТ – Ca10 (PO4 )6 (OH)2 – основное вещество костной и зубной ткани. Магний является макроэлементом, но лучшая растворимость магния фосфата Mg3 (PO4 )2 и основного карбоната Mg(OH)2 )*4MgCO3 *H2 O объясняет тот факт, что его соединения не сыграли значительной роли в построении скелета.

Биологическая роль натрия, калия, кальция и магния

Содержание натрия в организме человека массой 70 кг – около 60 г: 44% — во внеклеточной жидкости, 9% — во внутриклеточной. Остальное количество натрия находится в костной ткани – место депонирования иона Na+ в организме.

В организме человека натрий находится в виде его растворимых солей: хлорида, фосфата, гидрокарбоната.

Распределен по всему организму:

в сыворотке крови,

в спинномозговой жидкости,

в глазной жидкости,

в пищеварительных соках,

в костной ткани,

Натрий является основным внеклеточным ионом. Концентрация ионов Na+ внутри клетки примерно в 15 раз меньше, чем во внеклеточной жидкости.

Ионы натрия играют важную роль в обеспечении постоянства внутренней среды человеческого организма, участвуют в поддержании постоянного осмотического давления биожидкости (осмотического гомеостаза).

В виде противоионов в соединениях с фосфорной кислотой (Na2 HPO4 + NaH2 PO4 ) органическими кислотами натрий обеспечивает кислотно-основное равновесие организма.

Ионы натрия участвуют в регуляции водного обмена и влияют на работу ферментов.

Вместе с ионами калия, магния, кальция, хлора ионы натрия участвуют в передаче нервных импульсов. При изменении содержания натрия в организме происходят нарушения функций нервной, сердечно-сосудистой систем, гладких и скелетных мышц.

Натрия хлорид NaCl – основной источник соляной кислоты для желудочного сока.

Ионы натрия принимают участие в формировании разности потенциалов на мембране.

Препараты натрия, применяемые в медицине

Изотонический раствор – NaCl (0,9%) – для инъекций вводят подкожно, внутривенно и в клизмах при обезвоживании организма и при интоксикацях. Также применяют для промывания ран, глаз, слизистой оболочки глаза, также для растворения различных ЛП.

Гипертонические растворы — NaCl (3-5-10%) – применяют наружно в виде компрессов и примочек при лечении гнойных ран. По закону осмоса применение таких компрессов способствует отделению гноя из ран и плазмолизу бактерий (антимикробное действие).

2-5% р-р NaCl назначают внутрь для промывания желудка при отравлении AgNO3 .

Ag+(р) + Cl¯(р) → AgCl(т)

Натрия гидрокарбонат NaHCO 3 используют при заболеваниях, сопровождающихся ацидозом.

NaHCO3 + RCOOH → H2 O + CO2 + RCOONa

RCOONa натриевые соли органических кислот в значительной мере выводятся с мочой, CO2 – покидает организм с выдыхаемым воздухом.

NaHCO3 также используют при повышенной кислотности желудочного сока, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки.

NaHCO3 + HCl → H2 O + NaCl + CO2

Имеет ряд побочных эффектов.

NaHCO3 применяют в виде полосканий, промывания при воспалительных заболеваниях глаз, слизистых оболочек верхних дыхательных путей. В результате гидролиза NaHCO3 водный раствор имеет слабощелочные свойства. При воздействии щелочи на микробные клетки происходит их гибель.

NaHCO3 + H2 O → NaOH + CO2 + H2 O

Натрия сульфат Na 2 SO 4 *10 H 2 O – применяют в качестве слабительного средства. Соль медленно всасывается из кишечника, что приводит к поддержанию повышенного осмотического давления в полости кишечника. В результате осмоса происходит накопление воды в кишечнике, содержимое его разжижается, сокращения кишечника усиливаются и каловые массы быстрее выводятся.

Натрия тетраборат Na 2 B 4 O 7 *10 H 2 O – применяется наружно как антисептическое средство для полосканий, спринцеваний, смазываний. Антисептическое действие аналогично NaHCO3, связано со щелочной реакцией среды в результате гидролиза.

Na2 B4 O7 + 7H2 O → 2NaOH + 4H3 BO3

Радиоактивный изотоп 24 Na в качестве метки применяют для определения скорости кровотока, используют для лечения некоторых форм лейкемии.

Содержание калия в организме человека массой 70 кг – около 160 г.: 2% — во внеклеточной жидкости, 98% — во внутриклеточной.

В организме человека калий находится:

в костной ткани,

Калий является основным внутриклеточным ионом. Концентрация ионов К+ внутри клетки примерно в 35 раз больше, чем во внеклеточной жидкости.Ионы калия играют важную роль в физиологических процессах – сокращении мышц, нормальном функционировании сердца, проведении нервных импульсов, обменных реакциях. Являются важными активаторами внутриклеточных ферментов.

Действие Na +, К+-АТФазы и возникновение разности потенциалов на клеточных мембранах

Многие важные биологические процессы осуществляются только при условии различного ионного и молекулярного состава внутри клеток и во внеклеточной жидкости. Концентрация ионов К+ внутри клетки примерно в 35 раз больше, чем во внеклеточной жидкости, концентрация ионов Na+ внутри клетки примерно в 15 раз меньше, чем во внеклеточной жидкости. Чтобы поддерживать такое распределение ионы калия должны перемещаться из внешней среды внутрь клетки, а ионы натрия – наоборот, поступать из клетки во внеклеточное пространство. Т.е. должен осуществляться перенос ионов из области с более низкой концентрацией в область с более высокой концентрацией. Самопроизвольно такой процесс протекать не может. Нормальное распределение ионов натрия и калия обеспечивается работой натрий-калиевых насосов. Работа этих насосов по переносу ионов против градиента концентрации и по поддержанию этого градиента требует большой затраты энергии, следовательно, сопровождается макроэргической реакцией гидролиза АТФ.

За счет энергии гидролиза одной молекулы АТФ три иона Na+ выводятся из клетки, а два иона К+ — поступают в клетку. В итоге на мембране клетки возникает разность потенциалов: наружная поверхность мембраны заряжается положительно, а внутренняя – отрицательно.

Рисунок на доске

Формально относится к макроэлементам. Общее содержание в организме 0,027% (около 20 г). В наибольшей степени магний концентрируется в дентине и эмали зубов, костной ткани. Накапливается в

печени и сердце.

Является внутриклеточным катионом. Концентрация ионов Mg2+ внутри клеток примерно в 2,5-3 раза выше, чем во внеклеточной жидкости.

Во внутриклеточной жидкости АТФ и АДФ присутствуют, в основном, в виде комплексов MgАТФ2- и MgАДФ2- .

Рисунок на доске

Во многих ферментативных реакциях активной формой АТФ является комплекс MgАТФ2- .

Препараты магния, применяемые в медицине

MgO магния оксид – применяют в качестве антацидного средства при повышенной кислотности желудочного сока.

MgO + HCl → H2 O + MgCl2

MgCl2 – обладает легким послябляющим эффектом.

MgSO 4 *7 H 2 O магния сульфат (горькая соль) – в зависимости от дозы может обладать седативным, снотворным или наркотическим эффектом. Применяют и как слабительное.

В качестве адсорбирующего и обволакивающего средства применяют тальк силикатное производное Mg2+ — 2 MgSiO3 * Mg(HSiO3 )2 .

Относится к макроэлементам. Общее содержание в организме – 1,4%.

Содержится в каждой клетке человеческого организма. Основная масса – в костной и зубной тканях. В костях и зубах взрослого человека около 1 г кальция находится в виде нерастворимого кристаллического минерала ГИДРОКСИЛАПАТИТА – Ca 10 ( PO 4 )6 ( OH )2 . Ионы кальция принимают активное участие в передаче нервных импульсов, сокращении мышц, регулировании работы сердечной мышцы, механизмах свертывания крови.

Препараты кальция, применяемые в медицине

Кальция хлорид CaCl 2 – при отравлении солями магния, также оксалат- и фторид- ионами. Применение препарата в первом случае основано на взаимозамещаемости ионов кальция и магния в организме, во втором – на образовании нетоксичных малорастворимых соединений.

Кальция карбонат CaCO 3 – обладает антацидным и адсорбирующим действием, назначают внутрь при повышенной кислотности желудочного сока.

Кальция сульфат CaSO 4 *1/2 H 2 O – жженый гипс. Применяют для приготовления гипсовых повязок при переломах.

Химическое сходство и биологический антагонизм натрия, калия, кальция и магния

Сходство электронного строения ионов щелочных (натрий и калий) и щелочноземельных (магний и кальций) металлов и различия физико-химических характеристик определяет их действия на биологические процессы.

Натрий и калий являются антагонистами. В ряде случаев близость многих физико-химических свойств обусловливает их взаимозамещение в живых организмах. Например, при увеличении количества натрия в организме усиливается выведение калия почками, наступает гипокалиемия.

Магний и кальций являются антагонистами. Ионы кальция подавляют активность многих ферментов, активизируемых ионами магния. Антагонизм ионов кальция и магния проявляется еще и в том, что ион кальция является внеклеточным ионом. При длительном поступлении в организм избыточных количеств солей магния наблюдается усиленное выделение кальция из костной ткани.

В этом уроке изучается положение s-, р-элементов в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева, особенности строения атомов и их свойства.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Химия s-, р-элементов"

Элементы в периодической системе Менделеева делятся на эс, пэ, дэ и эф-элементы. Это разделение осуществляется на основе того, сколько энэргетических уровней имеет электронная оболочка атома и каким уровнем заканчивается заполнение электронной оболочки электронами.

К s-элементам относятся элементы первой А группы – щелочные металлы. Электронная формула щелочных металлов эн-эс-один.

Поэтому для них характерна степень окисления плюс один. Элементы первой А группы обладают сходными свойствами из-за сходного строения электронной оболочки.

Но при увеличении радиуса в группе от лития к францию связь валентного электрона с ядром ослабевает и уменьшается энэргия ионизации. Атомы щелочных металлов легко отдают свой валентный электрон, поэтому они являются сильными восстановителями.

Из-за высокой химической активности щелочные металлы в природе встречаются только в виде соединений. Простые вещества, образованные элементами первой А группы, представляют собой серебристо-белые металлы, которые легко режутся ножом. Все щелочные металлы относятся к лёгким и легкоплавким металлам.

К эс-элементам относятся также элементы второй A группы, из них кальций, стронций, барий называют щелочноземельными металлами. На внешнем энэргетическом уровне у них по два электрона. Из-за своей высокой химической активности они встречаются в природе только в виде соединений. Металлы второй A группы имеют металлический блеск с различными оттенками: от серого до серебристого, температура плавления их выше, чем у щелочных металлов, плотность их меньше пяти грамм на сантиметр кубический, поэтому их относят к легкоплавким металлам.

К p-элементам относятся 30 элементов от третьей А до восьмой А группы периодической системы; пэ-элементы расположены во втором и третьем малых периодах, а также в четвертом, пятом и шестом больших периодах.

Элементы третьей А-группы имеют один электрон на пэ-орбитали. Начиная с четвёртой А и заканчивая восьмой А группой наблюдается заполнение пэ-подуровня до шести электронов. Общая электронная формула пэ-элементов эн-эс-два-эн-пэ-шесть.

В периодах при увеличении заряда ядра атомные радиусы и ионные радиусы пэ-элементов уменьшаются, энэргия ионизации и сродства к электрону возрастают, электроотрицательность увеличивается, неметаллические свойства элементов усиливаются.

Изменение свойств по периодам

В группах сверху вниз радиусы атомов увеличиваются, энэргия ионизации и сродства к электрону уменьшается, электроотрицательность уменьшается, усиливаются металлические свойства, а неметаллические свойства ослабевают.

Изменение свойств по группам

Кроме этого, по периоду с увеличением порядкового номера возрастает высшая степень окисления, а также возможность степеней окисления. Например, у кремния возможны такие степени окисления, как минус четыре, плюс два, плюс четыре; а у хлора – минус один, плюс один, плюс три, плюс пять, плюс семь.

Изменение СО по периоду

Если рассмотреть от первой до третьей А группы, то можно увидеть, что в группе сверху вниз увеличиваются металлические свойства, а также возрастает активность металлов. Например, во второй A группе металлические свойства и активность бария выражены гораздо сильнее, чем у магния.

Рассмотрим для примера седьмую A группу – семейство галогенов. В этой группе сверху вниз радиус атома увеличивается, энергия ионизации уменьшается и электроотрицательность также уменьшается.

Возрастание активности металла

Если рассмотреть группы от четвёртой А до седьмой А, то можно проследить, что в этих группах сверху вниз уменьшается активность неметаллов, уменьшается стабильность соединений в высшей степени окисления, возрастает стабильность соединений в более низкой степени окисления. Например, в пятой A группе висмут проявляет металлические свойства и для него, в отличие от фосфора, наиболее характерна степень окисления плюс три.

Изменение свойств в VIIA группе

Благородные газы – элементы восьмой A группы. У них завершён внешний энэргетический уровень, причём у гелия два электрона на внешнем уровне, он относится к эс-элементам, а все остальные благородные газы относятся к пэ-элементам.

Радиус атомов у благородных газов увеличиваются сверху вниз, энергия ионизации уменьшается, плотность сверху вниз увеличивается, также как температура кипения.

Таким образом, к эс-элементам относятся элементы первой A и второй A группы, к пэ-элементам относятся элементы от третьей до восьмой А группы. Отличительной особенность этих элементов является то, что их валентные электроны расположены на эс- или пэ-подуровне.

По периоду слева направо у них наблюдается уменьшение радиуса атомов, увеличивается энергия ионизации и энергия сродства к электрону, электроотрицательность увеличивается, металлические свойства ослабевают, а усиливаются неметаллические.

В группах сверху вниз наблюдается иная закономерность: радиусы атомов увеличиваются, уменьшается энергия ионизации и энергия сродства к электрону, электроотрицательность уменьшается, металлические свойства усиливаются, а неметаллические ослабевают.

Читайте также: