Как отличить натрий от калия кратко

Обновлено: 08.07.2024

Все витамины и минералы важны для работы организма и обменных процессов в клетках. Однако два этих микроэлемента – калий и натрий - имеют особо важное значение, поскольку они обеспечивают саму жизнь клеток. Они работают вместе, слаженно, и образуют калиево-натриевый насос. Как работает этот насос и в каких продуктах содержатся калий и натрий? – Ответы вы найдете в этой статье!

Предназначение натриево-калиевого насоса

Значение этого насоса очень важно для поддержания жизни клетки. Его работа сводится к следующим функциям:

Почему важно поддерживать баланс?

Нарушение баланса между этими элементами приводит к нарушению белкового, жирового и углеводного обменов, а также усвоения минералов и витаминов.

Калий: зачем и сколько его нужно

Калий необходим для поддержания нормальной работы органов и систем, ведь он выводит продукты метаболизма из каждой клеточки. Если этого элемента недостаточно, то страдает работа нервной и мышечной системы, сердца и сосудов.

Если уровень калия в крови снижается, то могут проявляться следующие симптомы:

снижение работоспособности;
судороги в нижних конечностях;
атония — снижение мышечной силы;
нарушения со стороны дыхания, сердечного ритма;
диспепсические расстройства;
отеки лица, нижних конечностей.

В сутки взрослому человеку необходимо порядка 2-3 грамма калия (при условии, что рацион сбалансирован), а женщинам при беременности необходимы большие дозы. Суточная потребность в калии зависит от содержания натрия в организме, ведь эти элементы должны находиться в балансе.

Зачем и сколько нужно натрия

Снижение уровня натрия встречается крайне редко и чаще регистрируется именно в жаркое время года, когда жидкость выходит потом. Еще один возможный путь потери натрия – многократная рвота, диарея или полный отказ от употребления соли.

Именно поэтому говорят о таком понятии, как потеря электролитов и обезвоживание – состояние, которое угрожает не только здоровью, но даже жизни людей.

В каких продуктах содержатся калий и натрий?

Лучший способ поддержать уровень калия и нормализовать работу калиево-натриевого насоса – включать в рацион растительную пищу. Калий присутствует в свежих фруктах и ягодах. Особенно много его в абрикосах и бананах. Но если нагрузки интенсивны, причем не только физические, но и эмоциональные, то потребность в калии увеличивается, а вот в натрии уменьшается.

Питание – практически единственный способ держать соотношение этих микроэлементов в равновесии.

Поваренная соль – основной источник натрия. Современный тип питания предлагает человеку избыток натрия, поскольку он содержится в огромном количестве популярных продуктов: в полуфабрикатах, готовых соусах, консервах, колбасных изделиях, соленых снеках, чипсах, фастфуде. Изобилие таких продуктов в рационе – прямой путь к избытку натрия со всеми вытекающими тяжелыми последствиями.

Повышенное потребление натрия в виде поваренной соли плохо сказывается на здоровье, а именно способствует гипертонии, об этом знают все. Однако отнюдь не все считают натрий таким уж врагом человечества. Не исключено, что во всем виноват не именно натрий, а древний механизм регулирования в организме, придуманный для контроля его родного брата — калия.

Древний калий

Дальние предки людей были именно травоядными — питались фруктами, побегами и листьями растений тропического леса. Тогда-то в целом и сформировались органы пищеварения и механизмы регулирования химического состава тела. Есть мнение, что и гораздо позже калий в пище людей продолжал превосходить натрий; исследователи древней диеты утверждают человек каменного века в день съедал 15 граммов калия! При этом современный человек потребляет не более 2 граммов калия в день при рекомендации 3,5 грамма, натрия же он съедает в два раза больше: 4–5 граммов. Так соотношение этих двух щелочных металлов с близкими свойствами в современной диете оказалось обратным тому, к которому изначально был приспособлен человеческий организм.

Калий и ВОЗ

Исследователи, стремящиеся понять хитросплетения калий-натриевой игры, ведут наблюдения за потреблением людьми обоих элементов и пытаются связать полученные данные с информацией о здоровье. Иногда это удается сделать, иногда не очень. Сегодня можно считать доказанным, а ВОЗ именно так и считает, что у гипертоников увеличение потребления калия с гарантией снижает давление и чем выше при этом потребление натрия, тем сильнее действует калий. Почему только у гипертоников? А потому, что основные исследования проведены именно с участием таких пациентов. Например, когда в 2012 году ВОЗ готовила рекомендации по потреблению калия, ее эксперты отобрали 22 исследования, из которых только три было выполнены с участием людей без гипертонии.

Удивительно, но в этих работах не удалось выявить прямую связь потребления калия с риском развития сердечно-сосудистых заболеваний. Однако, как указывают эксперты ВОЗ, раз связь гипертонии с ними доказана, значит, увеличение потребления калия должно благотворно сказаться и на их статистике. А вот благотворное влияние повышенного потребления калия на статистику инсультов доказано строго.

Сколь велико снижение давления от потребления калия? В среднем, при рекомендуемом ВОЗ уровне, выходит 3 мм рт. ст., однако если потребление калия выше, тогда верхнее давление снижается на 5,8, а нижнее — на 3,5 мм рт. ст. Перевод этих чисел в социальные последствия таков. В США снижение артериального давления на 2 мм уменьшает на 17% риск развития гипертонии, на 6% число инфарктов и на 15% число инсультов. В Великобритании снижение давления на 5 мм уменьшает вероятность гипертонии в два раза.

Как показывает статистика, детям увеличение потребления калия в разумных пределах тоже полезно. Помимо того что калий способствует общему укреплению костей и мышц, он также слегка снижает давление, а ведь известно, что, если у ребенка в детстве есть склонность к гипертонии, она обязательно проявит себя в будущем. Правда, ВОЗ уточняет, что рекомендации действительны для возраста более 24 месяцев, а дозу калия надо соизмерять с весом ребенка; 3,5 грамма в день — это для людей старше 16 лет.

Калий увеличивает отток жидкостей из организма, поэтому у врачей были опасения, что из-за уменьшения объема крови в ней может подняться концентрация холестерина. Это опасение не подтвердилось. Также не было выявлено негативное влияние повышенного потребления калия на почки здорового человека. Причем повредить не могут даже огромные дозы калия, сравнимые с палеодиетой; по крайней мере исследования продолжительностью в несколько недель не выявили вреда. В целом, как считает ВОЗ, если источником калия служит пища, а не пищевые добавки, переборщить с этим элементом нельзя, в отличие от натрия. Однако именно калий может оказаться очень действенным средством против натрия. Более того, не исключено, что благотворное влияние калия на сердце и сосуды связано именно с противодействием разрушительному действию натрия на них.

Калий и человек

В среднем организме человека содержится 140 мг калия.

Внутри клеток находится в тридцать раз больше калия, чем в межклеточных жидкостях. Это создает трансмембранный электрический градиент, который поддерживается за счет регулирования соотношения натрия и калия в крови. Это градиент обеспечивает тонус клеток, передачу нервных сигналов, сокращение мышц и работу почек.

Независимо от потребления почки выводят с мочой 195 мг калия в день. Учитывая другие обязательные потери этого элемента, получается, что человек для поддержания калиевого баланса должен съедать не менее 400–800 мг калия в день. Понос, рвота, нарушения работы почек и прием некоторых препаратов могут нарушать калиевый баланс и приводить как к недостатку, так и к избытку калия в организме.

Недостаток калия можно восполнять не только орехами, сырыми овощами и прочими продуктами, богатыми калием, но и пищевыми добавками, витаминами и минеральными препаратами. В США запрещены таблетки, которые содержат более 99 мг калия. Причина в том, что при большем содержании этого элемента могут возникать поражения тонкого кишечника.

В разных заменителях соли доза калия может сильно меняться: от 440 до 2800 мг в чайной ложке.

Человек, съедающий в день 4 г калия, имеет на треть меньший риск получить камни в почках, нежели человек, съедающий 2,4 г.

Немного физиологии

В отличие от натрия, ионы которого в основном находятся в жидкостях организма, ионы калия главным образом сосредоточены во внутриклеточных жидкостях. В клетках находится 90% калия организма, причем основное его хранилище — клетки мышц. Остальной калий циркулирует в плазме крови, и его концентрация там должна быть строго постоянна. Однако поступление калия в организм человека в течение дня меняется очень сильно: от нуля в период покоя до граммов в час во время еды. Организм с такими всплесками вынужден бороться, для этого у него есть несколько механизмов.

Калий всасывается в кишечнике непосредственно, за счет диффузии, то есть не используя какие-то клеточные каналы. Значит, его всасывание организм регулировать не может. Поэтому он регулирует выведение, и, в сущности, весь съеденный калий должен вскоре выйти: 90% с мочой и 10% с калом. Похоже, что организм считает калий крайне нежелательным элементом и стремится избавиться от него как можно скорее. Так, каким-то непостижимым пока для физиологов образом, как только калий начинает поступать в кишечник, почки сразу же принимаются усиленно отгонять его из плазмы крови в мочу, будто зная, что нужно готовить свободное место для новых поступлений.

Прочь из почек!

Этот белок известен давно, и сведения о его роли помогают создавать, например, мочегонные препараты. Однако почти полвека биохимики не догадывались, что с этим белком активно работает калий. В 2009 году Волкер Валлон и его коллеги из Калифорнийского университета в Сан-Диего (American Journal Physiology. Renal Physiology, 297, 3) установили, что включением / отключением NCC заведует отнюдь не натрий, а калий: малое содержание калия в плазме крови его активирует, а большое — дезактивирует. Выходит, что, когда калия мало, организм, вопреки логике, перестает выводить в мочу прежде всего натрий! Сделано так потому, что калий попадает в мочу из соответствующих клеток почек в обмен на всасывание ионов своего брата. Чтобы заблокировать действие этого механизма, и нужно снизить содержание натрия в моче: не станет там натрия, и калий туда не попадет. Это разумно — зачем выводить калий, когда его и так мало?

Однако соучастие в этой операции натрия портит все дело: получается, что натрий возвращается в кровь независимо от своей концентрации, но в зависимости от содержания калия. Значит, при недостатке калия концентрация натрия в крови будет неизбежно повышаться, сколько бы натрия не было в еде. А у организма не так уж много способов бороться с таким ростом, и главный из них — добавлять воду в кровь: тогда концентрация натрия снизится, ведь подавляющая его часть находится именно в крови. Увеличение объема жидкости в замкнутой системе неизбежно ведет к росту давления. Если же калия много, белок NCC дезактивируется, натрий идет в мочу, увлекая за собой как калий, так и излишнюю воду. Объем жидкости в организме уменьшается, и давление падает. Причина этих сложных взаимоотношений двух элементов, видимо, в том, что организму надо поддерживать постоянный уровень калия в крови, но он не может это делать за счет манипуляции с объемом жидкости, как получается с натрием. Ведь в крови находится ничтожная доля всего калия организма.

Подготовлено с использованием обзоров:
1. Naohiro Nomura E. A. Clinical importance of potassium intake and molecular mechanism of potassium regulation // Clinical and Experimental Nephrology, 2019, 23.
2. Alicia A. McDonough E. A. Potassium Homeostasis: The Knowns, the Unknowns, and the Health Benefits // Physiology (Bethesda), 2017, 32, 2.

Разница между натрием и калием - Разница Между

Содержание:

Основное отличие - натрий от калия

Натрий и калий являются высокоактивными химическими элементами, которые можно найти в группе 1 периодической таблицы. Они являются блочными элементами, потому что у них есть валентный электрон на самой внешней орбитали. И натрий, и калий являются очень полезными химическими элементами, потому что они образуют самые разные химические соединения. Тем не менее, существуют различия между натрием и калием, поскольку они являются двумя различными химическими элементами. Основное различие между натрием и калием заключается в том, что атомы натрия меньше, чем атомы калия.

Ключевые области покрыты

1. Что такое натрий
- определение, химические свойства, соединения
2. Что такое калий
- определение, химические свойства, изотопы
3. Каковы сходства между натрием и калием
- Краткое описание общих черт
4. В чем разница между натрием и калием
- Сравнение основных различий

Ключевые слова: атомный номер, атомный размер, температура кипения, температура плавления, металл, фотосинтез, калий, натрий.

Что такое натрий

Рисунок 1: Куски натрия во флаконе

Натрий обладает высокой реактивностью. Он легко реагирует с кислородом и водой. Следовательно, металлическая форма натрия имеет меньше применений. Его нельзя использовать в качестве строительного материала, потому что он слишком мягкий и очень реактивный. При сгорании натрий дает желто-оранжевое пламя. Когда крошечный кусочек натрия добавляется в воду, это показывает очень взрывную реакцию.

Натрий образует ряд соединений, которые очень полезны в лабораториях, а также в промышленности. Соли натрия являются щелочными. Некоторые важные примеры включают столовую соль (NaCl), кальцинированную соду (Na₂Колорадо₃), каустическая сода (NaOH) и бура (Na₂В₄О₇· 10H₂О).

Что такое калий

Калий является элементом, который абсолютно необходим как для растений, так и для животных. Сэр Хэмфри Дэви выделил калиевый элемент электролизом расплавленного гидроксида калия (KOH). Калий металлический имеет мягкий и серебристо-белый цвет. У него очень низкая температура плавления. Так как это металл, это хороший электрический проводник. Калий является седьмым наиболее распространенным элементом на земле.Большинство коммерчески доступных соединений получают электролизом некоторых соединений, таких как карналлит, поскольку элементарный калий присутствует в нерастворимых в воде отложениях и породах, что затрудняет его извлечение.

Рисунок 2: Калий Металл

Калий образует одновалентный ион К +1 удаляя электрон, расположенный в его внешней оболочке. Следовательно, более вероятно иметь ионные связи с неметаллами или анионными соединениями через электростатические притяжения. Калий можно найти в морской воде или других источниках соленой воды в виде солюбилизированного калия. +1 ион.

Все растения и животные нуждаются в калии как K +1 , Растения в основном нуждаются в этом для фотосинтеза; это также первичный неорганический катион в живой клетке. Однако чрезмерное количество калия может быть токсичным.

Калий естественно существует в виде трех изотопов. Наиболее распространенным изотопом является калий-39, который имеет одинаковое количество протонов и нейтронов в своем атоме. Двумя другими изотопами являются калий-41 и калий-40, которые являются радиоактивными.

Сходство между натрием и калием

Натрий и калий являются элементами группы 1.
Оба являются щелочными металлами.
Оба являются блочными элементами.
Оба могут образовывать одновалентный катион.
Оба очень реактивны.
Оба могут образовывать гидроксиды при взаимодействии с водой.

Разница между натрием и калием

Определение

период

Натрий: Натрий находится в периоде 3 периодической таблицы.

Калий: Калий находится в периоде 4 периодической таблицы.

Точка плавления и точка кипения

Натрий: Температура плавления составляет 97,79 ° С, а температура кипения составляет 882,8 ° С.

Калий: Температура плавления калия составляет 63,5 ° С, а температура кипения составляет 759 ° С.

Электронная конфигурация

Натрий: Электронная конфигурация натрия составляет [Ne] 3s 1 .

Калий: Электронная конфигурация калия [Ar] 4s 1 .

Валентный электрон

Натрий: Валентный электрон натрия находится на 3-й орбите.

Калий: Валентный электрон калия находится на орбите 4s.

Атомный размер

Натрий: Атом натрия меньше, чем атом калия.

Калий: Атом калия больше, чем атом натрия.

Заключение

Натрий и калий являются блочными элементами и относятся к группе щелочных металлов. Они имеют много общего, потому что они находятся в одной группе периодической таблицы. Основное различие между натрием и калием состоит в том, что атомы натрия меньше атомов калия.

Ссылка:

1. «Натрий - Элемент информация, свойства и использование | Периодическая таблица. ”Королевское химическое общество,

14.1. Общая характеристика элементов IA и IIA групп

В IA группу входят литий, натрий, калий, рубидий и цезий. Эти элементы называют щелочными элементами. В эту же группу входит искусственно полученный малоизученный радиоактивный (неустойчивый) элемент франций. Иногда в IA группу включают и водород (см.главу 10). Таким образом, в эту группу входят элементы каждого из 7 периодов.
Во IIA группу входят бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий. Последние четыре элемента имеют групповое название – щелочноземельные элементы.
Говоря о том, сколь часто встречаются природе атомы того, или иного элемента, обычно указывают его распространенность в земной коре. Под земной корой понимают атмосферу, гидросферу и литосферу нашей планеты. Так, в земной коре наиболее распространены четыре из этих тринадцати элементов: Na (w =2,63 %), K (w = 2,41 %), Mg (w = 1,95 %) и Ca (w = 3,38 %). Остальные встречаются значительно реже, а франций вообще не встречается.
Орбитальные радиусы атомов этих элементов (кроме водорода) изменяются от 1,04 А (у бериллия) до 2,52 А (у цезия), то есть у всех атомов превышают 1 ангстрем. Это приводит к тому, что все эти элементы представляют собой элементы, образующие истинные металлы, а бериллий – элемент, образующий амфотерный металл.
Общая валентная электронная формула элементов IA группы – ns 1 , а элементов IIА группы – ns 2 .
Большие размеры атомов и незначительное число валентных электронов приводят к тому, что атомы этих элементов (кроме бериллия) склонны отдавать свои валентные электроны. Наиболее легко отдают свои валентные электроны атомы элементов IA группы (см. приложение 6), при этом из атомов щелочных элементов образуются однозарядные катионы, а из атомов щелочноземельных элементов и магния – двухзарядные катионы. Степени окисления в соединениях у щелочных элементов равна +I, а у элементов IIA группы – +II.
Простые вещества, образуемые атомами этих элементов, – металлы. Литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций называют щелочными металлами, так как их гидроксиды представляют собой щелочи. Кальций, стронций и барий называют щелочноземельными металлами. Химическая активность этих веществ увеличивается по мере увеличения атомного радиуса.
Из химических свойств этих металлов наиболее важны их восстановительные свойства. Щелочные металлы – сильнейшие восстановители. Металлы элементов IIA группы также довольно сильные восстановители.
Все они (кроме бериллия) реагируют с водой (магний при кипячении):
2M + 2H₂O = 2M _aq + 2OH _aq + H₂ ,
M + 2H₂O = M 2 + 2OH + H₂ .

В случае магния, кальция и стронция из-за малой растворимости образующихся гидроксидов реакция сопровождается образованием осадка:

Щелочные металлы реагируют с большинством неметаллов:
2M + H₂ = 2MH (при нагревании),
4M + O₂ = 2M₂O (M – Li),
2M + Cl₂ = 2MCl (при обычных условиях),
2M + S = M₂S (при нагревании).

Из щелочных металлов, сгорая в кислороде, обычный оксид образует только литий. Остальные щелочные металлы образуют пероксиды (M₂O₂) или надпероксиды (MO₂ – соединения, содержащие надпероксид-ион с формальным зарядом –1 е).
Как и щелочные металлы, металлы элементов IIA группы реагируют со многими неметаллами, но при более жестких условиях:
M + H₂ = MH₂ (при нагревании; кроме бериллия),
2M + O₂ = 2MO (при обычных условиях; Be и Mg – при нагревании),
M + Cl₂ = MCl₂ (при обычных условиях),
M + S = MS (при нагревании).
В отличие от щелочных металлов с кислородом они образуют обычные оксиды.
С кислотами спокойно реагирует только магний и бериллий, остальные простые вещества очень бурно, часто со взрывом.
Бериллий реагирует с концентрированными растворами щелочей:
Be + 2OH + 2H₂O = [Be(OH)₄] 2 + H₂

В соответствии с положением в ряду напряжений с растворами солей реагируют только бериллий и магний, остальные металлы в этом случае реагируют с водой.
Являясь сильными восстановителями, щелочные и щелочноземельные металлы восстанавливают многие менее активные металлы из их соединений, например, при нагревании протекают реакции:
4Na + MnO₂ = 2Na₂O + Mn;
2Ca + SnO₂ = 2CaO + Sn.
Общий для всех щелочных металлов и металлов IIA группы промышленный способ получения – электролиз расплавов солей.
Кроме бериллия оксиды всех рассматриваемых элементов – основные оксиды, а гидроксиды – сильные основания (у бериллия эти соединения амфотерные, гидроксид магния – слабое основание).
Усиление основных свойств гидроксидов с увеличением порядкового номера элемента в группе легко прослеживается в ряду гидроксидов элементов IIA группы. Be(OH)₂ – амфотерный гидроксид, Mg(OH)₂ – слабое основание, Ca(OH)₂, Sr(OH)₂ и Ba(OH)₂ сильные основания, но с увеличением порядкового номера растет их растворимость, и Ba(OH)₂ уже можно отнести к щелочам.

НАДПЕРОКСИДЫ
1.Составьте сокращенные электронные формулы и энергетические диаграммы атомов элементов IA и IIA групп. Укажите внешние и валентные электроны.
2.По каким причинам водород помещают в IA группу, а по каким – в VIIA группу?
3.Составьте уравнения реакций следующих веществ с избытком кислорода: Li, Na, K, LiH, NaH, Li₃N, Na₂C₂.
4.Кристаллы некоторого вещества состоят из однозарядных ионов. В состав каждого иона входит по 18 электронов. Составьте а) простейшую формулу вещества; б) сокращенные электронные формулы ионов; в) уравнение одной из реакций получения этого вещества; г) два уравнения реакций с участием этого вещества.

Натрий и калий – важнейшие щелочные элементы.
Простые вещества, образуемые этими элементами, – мягкие легкоплавкие серебристые металлы, легко режутся ножом, быстро окисляются на воздухе. Хранят их под слоем керосина. Температура плавления натрия 98 °С, а калия 64 °С.
Оксиды этих элементов типичные основные оксиды. Они очень гигроскопичны: поглощая воду, превращаются в гидроксиды.
Гидроксиды натрия и калия – щелочи. Это твердые бесцветные кристаллические вещества, плавящиеся без разложения. Как и оксиды, они очень гигроскопичны: поглощая воду, превращаются в концентрированные растворы. Как твердые гидроксиды, так и их концентрированные растворы – очень опасные вещества: при попадании на кожу вызывают труднозаживающие язвы, вдыхание их пыли приводит к поражению дыхательных путей. Гидроксид натрия (тривиальные названия – едкий натр, каустическая сода) относится к важнейшим продуктам химической промышленности – с его помощью создается щелочная среда во многих химических производствах. Гидроксид калия (тривиальное название – "едкое кали") используют для производства других соединений калия.
Большинство средних солей натрия и калия термически устойчивые вещества и разлагаются только при очень высоких температурах. При умеренном нагревании разлагаются только соли галогенсодержащих оксокислот, нитраты и некоторые другие соединения:

Кислые соли менее устойчивы, при нагревании все они разлагаются:

Основных солей эти элементы не образуют.

Из солей наибольшее значение имеет хлорид натрия – поваренная соль. Это не только необходимая составная часть пищи, но и сырье для химической промышленности. Из него получают гидроксид натрия, питьевую соду (NaHCO₃), соду (Na₂CO₃) и многие другие соединения натрия. Соли калия – необходимые минеральные удобрения.
Почти все соли натрия и калия растворимы, поэтому доступных качественных реакций на ионы этих элементов не. (Качественными реакциями называют химические реакции, позволяющие обнаружить в соединении атомы или ионы какого-либо химического элемента, доказав при этом, что обнаружен именно эти атомы или ионы, а не какие-нибудь другие, похожие на них по химическим свойствам. Также называют реакции, позволяющие обнаружить какое-либо вещество в смеси) Определить наличие в соединении ионов натрия или калия можно по окрашиванию бесцветного пламени при внесении в него исследуемого образца: в случае натрия пламя окрашивается в желтый цвет, а в случае калия – в фиолетовый.

КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ
Составьте уравнения реакций, характеризующих химические свойства а) натрия, б) гидроксида калия, в) карбоната натрия, г) гидросульфида натрия.
Окрашивание пламени солями натрия и калия

Простые вещества магний и кальций – металлы. Кальций быстро окисляется на воздухе, а магний в этих условиях значительно устойчивее – он окисляется лишь с поверхности. Кальций хранят под слоем керосина. Температуры плавления магния и кальция – 650 и 851 °С соответственно. Магний и кальций значительно более твердые вещества, чем щелочные металлы. Невысокая плотность магния (1,74 г/см 3 ) при значительной прочности дает возможность использовать его сплавы в авиационной промышленности.
И магний, и кальций – сильные восстановители (особенно при нагревании). Их часто используют для восстановления других, менее активных, металлов из их оксидов (магний – в лаборатории, а кальций – в промышленности).
Магний и кальций – одни из немногих металлов реагирующих с азотом. При нагревании они образует с ним нитриды Mg₃N₂ и Ca₃N₂. Поэтому, сгорая на воздухе, магний и кальций превращаются в смесь оксидов с нитридами.
Кальций легко реагирует с водой, а магний – только при кипячении. В обоих случаях выделяется водород и образуются малорастворимые гидроксиды.
Оксиды магния и кальция – ионные вещества; по химическому поведению они – основные оксиды. Оксид магния с водой не реагирует, а оксид кальция (тривиальное название – "негашеная известь") реагирует бурно с выделением теплоты. Образующийся гидроксид кальция в промышленности называют "гашеной известью".
Гидроксид магния нерастворим в воде, тем не менее он является основанием. Гидроксид кальция заметно растворим в воде; его насыщенный раствор называют "известковой водой", это щелочной раствор (изменяет окраску индикаторов). Гидроксид кальция в сухом, а особенно во влажном состоянии поглощает углекислый газ из окружающего воздуха и превращается в карбонат кальция. Это свойство гашеной извести много веков использовалось в строительстве: гашеная известь как основной компонент входила в состав строительных известковых растворов, в настоящее время почти полностью замененных цементными. Оба гидроксида при умеренном нагревании, не плавясь, разлагаются.
Соли магния и особенно кальция входят в состав многих породообразующих минералов. Из этих горных пород наиболее известны мел, мрамор и известняк, основным веществом которых является карбонат кальция. Карбонаты кальция и магния при нагревании разлагаются на соответствующие оксиды и углекислый газ. С водой, содержащей растворенный диоксид углерода, эти карбонаты реагируют, образуя растворы гидрокарбонатов, например:

При нагревании, и даже при попытке выделить гидрокарбонаты из раствора, удаляя воду при комнатной температуре, они разлагаются по обратной реакции:

Гидратированный сульфат кальция CaSO₄·2H₂O представляет собой бесцветное кристаллическое вещество малорастворимое в воде. При нагревании оно частично обезвоживается, переходя в кристаллогидрат состава 2CaSO₄·H₂O. Тривиальное название двуводного гидрата – гипс, а полуводного – алебастр. При смешивании алебастра с водой он гидратируется, при этом образуется плотная твердая масса гипса. Это свойство алебастра используется в медицине (гипсовые повязки) и строительстве (армированные гипсовые перегородки, заделка дефектов). Скульпторы используют алебастр для изготовления гипсовых моделей и форм.
Карбид (ацетиленид) кальция CaC₂. Структурная формула (Ca 2 )( CC ). Получают спеканием негашеной извести с углем:

CaO + 3C = CaC₂ + CO

Это ионное вещество не является солью и полностью гидролизуется водой с образованием ацетилена, который долгое время и получали таким способом:

Гидратированный ион магния [Mg(H₂O)₆] 2 – катионная кислота (см. приложение 13), поэтому растворимые соли магния подвергаются гидролизу. По этой же причине магний может образовывать основные соли, например, Mg(OH)Cl. Гидратированный ион кальция не является катионной кислотой.
Кальций в соединении может быть обнаружен по окрашиванию пламени. Цвет пламени – оранжево-красный. Качественная реакция на ионы Ca 2 , Sr 2 и Ba 2 , не позволяющая однако различить эти ионы между собой – осаждение соответствующих сульфатов разбавленным раствором серной кислоты (или любым раствором сульфата в кислотной среде):

1.Почему магний и кальций не образуют однозарядных ионов?
2.Составьте уравнения всех реакций, приведенных параграфе описательно.
3.Составьте уравнения реакций, характеризующих химические свойства а) кальция, б) оксида кальция, в) гидроксида магния, г) карбоната кальция, д) хлорида магния.
Исследование свойств соединений магния и кальция

Природная вода в той, или иной степени содержит ионы растворимых солей. Если в пресной воде суммарная концентрация ионов Mg 2 и Ca 2 превышает 2 ммоль/л, то такую воду называют жесткой (если не превышает, то – мягкой). В качестве анионов в жесткой воде могут содержаться HCO₃ , SO₄ 2 , Cl и другие ионы.
При нагревании жесткой воды из нее выделяются карбонаты магния и кальция, а при кипячении – еще и сульфаты. Образующийся плотный осадок часто называют "накипью". Именно он появляется на внутренних поверхностях чайников. В промышленности этот осадок образуется на стенках котлов, снижая их теплопроводность, и трубопроводов, уменьшая их внутренний диаметр.
При стирке в жесткой воде с использованием мыла его расход сильно возрастает, а качество стирки снижается, так как из раствора мыла (натриевых солей некоторых органических кислот) выделяются нерастворимые кальциевые и магниевые соли. При использовании синтетических стиральных порошков этот эффект не наблюдается.
Различают временную (карбонатную) жесткость, устраняемую кипячением, и постоянную (некарбонатную), сохраняющуюся после кипячения воды.
Устранение жесткости заключается в удалении из нее ионов Mg 2 и Ca 2 .
Временная жесткость устраняется кипячением.
Для устранения общей жесткости в воду добавляют различные реагенты:
1. Гашеную известь Ca(OH)₂.
Ca 2 + HCO₂ +OH = CaCO₃ + H₂O
Mg 2 + 2HCO₃ + Ca 2 + 2OH = MgCO₃ + CaCO₃ + 2H₂O
Mg 2 + 2OH = Mg(OH)₂

Фосфаты кальция и магния менее растворимы, чем карбонаты. Поэтому применение фосфата натрия приводит к более полному устранению жесткости.
Современный способ устранения жесткости основан на применении ионообменных смол (ионитов). Иониты представляют собой полимерные кислоты RH_n (катиониты) и полимерные основания R(OH)_n (аниониты).
При пропускании растворов солей через трубки (ионообменники), заполненные зернами ионитов, протекают реакции, называемые реакциями ионного обмена: катиониты как бы обменивают свои атомы водорода на катионы (отсюда и их название), а аниониты – гидроксильные группы на анионы:

RH_n + (n/2)M 2 + nH₂O = RM_n/2 + nH₃O ,
R(OH)_n + nA = RA_n + nOH .

Последовательно пропуская жесткую воду через ионообменник, заполненный катионитом, и ионообменник, заполненный анионитом, жесткость можно устранить полностью.
Таким способом можно очистить не только жесткую, но и морскую воду, что иногда и делается для ее опреснения. В промышленности иониты используют для получения чистой (деионизированной) воды вместо дистиллированной.

ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ,ЖЕСТКАЯ ВОДА,МЯГКАЯ ВОДА, ВРЕМЕННАЯ ЖЕСТКОСТЬ, ПОСТОЯННАЯ ЖЕСТКОСТЬ, ИОНООБМЕННЫЕ СМОЛЫ (ИОНИТЫ), КАТИОНИТ, АНИОНИТ, ИОНООБМЕННИК, РЕАКЦИЯ ИОННОГО ОБМЕНА.
Составьте молекулярные уравнения реакций, ионные уравнения которых приведены в тексте параграфа.

Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору

Читайте также: