Вопрос56
Сходство электронного строения ионов щелочных металлов и физико-химических свойств их соединений определяет и близость их действия на биологические процессы. Различия же в электронной структуре обусловливает их разную биологическую роль. На этой основе можно прогнозировать поведение щелочных металлов живых организмах.
По содержанию в организме человека натрий (0,08%) и калий (0,23%) относятся к макроэлементам, остальные – литий (10 -4%), рубидий (10-5 %) и цезий (10-4%) – микроэлементам. Щелочные металлы в виде различных соединений входят в состав тканей животных и человека. Натрий и калий – жизненно необходимые элементы, постоянно содержатся в организме, участвуют в обмене веществ. Литий, рубидий, цезий – также постоянно содержатся в организме, однако физиологическая и биохимическая роль их мало выяснена. Их можно отнести к примесным микроэлементам. В организме человека щелочные металлы находятся в виде катиона Э+. Натрий и литий накапливаются во внеклеточной жидкости; калий рубидий и цезий – во внутриклеточной. Близость натрия и лития обусловливает их взаимозамещаемость в организме. В связи с этим при избыточном введении ионов натрия и лития в организм, они способны эквивалентно замещать друг друга. Рубидий, цезий близки к калию, поэтому в живых организмах ведут себя сходным образом. При отравлении солями рубидия в организм вводят соли калия. Натрий и калий – антагонисты. Антагонизм (хим.) – явление уменьшения или снижения активности какого-либо вещества в присутствии другого. При увеличении количества натрия в организме усиливается выведение калия почками, т.е. наступает гипокалиемия.
Натрий – основной внеклеточный ион. Натрий распределен по всему организму: в сыворотке крови, спинномозговой жидкости, пищеварительных соках, желчи, почках, коже, костной ткани, легких, мозге
Калий. Является основным внутриклеточным катионом. Из общего количества калия, содержащегося в организме, 98% находится внутри клеток и лишь около 2% - во внеклеточной жидкости. Калий распространен по всему организму. Его топография: печень, почки, сердце, костная ткань, мышцы, кровь, мозг и т.д.
Рубидий и цезий. Являясь полным аналогом калия, рубидий также накапливается во внутриклеточной жидкости и может в различных процессах замещать эквивалентное количество калия.
Франций. Имеются данные, что франций способен избирательно накапливаться в опухолях на самых ранних стадиях их развития. Эти наблюдения могут оказаться полезными при диагностике онкологических заболеваний.
Вопрос57
Ко II группе главной подгруппе периодической системы элементов относятся бериллий, щелочноземельные металлы: магний, кальций, стронций, барий и радий. Своим названием щелочноземельные металлы обязаны тому, что их оксиды при растворении в воде образуют щелочные растворы.
На внешнем электронном уровне элементов главной подгруппы находятся два электрона (s2), которые они отдают, образуя соединения со степенью окисления +2.
Для всех элементов II группы характерны сравнительно низкая температура плавления и высокая летучесть. У щелочноземельных элементов растворимость гидроксидов увеличивается от магния к барию: гидроксид магния почти не растворяется в воде, гидроксид кальция растворяется слабо, а гидроксид бария — хорошо. Растворимость же многих солей уменьшается от магния к радию. Так, сульфат магния хорошо растворяется в воде, сульфат кальция — плохо, а сульфаты стронция, бария и радия практически нерастворимы. Низкая растворимость сульфата радия используется для выделения радия из его концентратов.
Бериллий был открыт Л. Н. Вокленом в 1798 г. Содержание его в земной коре составляет 3,8·10-4 %. Металлический бериллий применяется для изготовления окон к рентгеновским установкам, так как поглощает рентгеновские лучи в 17 раз слабее алюминия. Добавка бериллия к сплавам увеличивает их твердость и электропроводность. Соединения бериллия могут вызывать очень тяжелое заболевание легких.
Барий был открыт К. В. Шееле в 1774 г. и Г. Деви в 1808 г. Содержание его в земной коре составляет 0,065 %. Из соединений бария наиболее широко применяются его гидроксид, пероксид и некоторые соли. Гидроксид и хлорид бария используются в лабораторной практике, пероксид бария — для получения пероксида водорода, нитрат и хлорат — в пиротехнике, сульфат бария — в рентгеноскопии органов пищеварения. Соединения бария ядовиты.
Магний открыт Г. Дэви в 1808 г.Нахождение в природе. Содержание магния в земной коре составляет 1,87 %. Соединения его встречаются в различных минералах. Он горит в атмосфере углекислого газа:Мg + СО2 = МgО+ СО.Магний применяется для получения многих легких сплавов, в частности дюралюминия.
Кальций.Соли кальция известны человеку очень давно, но в свободном состоянии этот металл был получен английским химиком Г. Дэви только в 1808 г.Содержание кальция в земной коре составляет 3,3 %. Наиболее распространенными его соединениями являются минерал кальцит СаСО3 (главная составная часть известняка, мела и мрамора) и прозрачная разновидность кальцита — исландский шпат. Кальций — активный металл. Так, при обычных условиях он легко взаимодействует с кислородом воздуха и галогенами:2 Са + О2 = 2 СаО (оксид кальция).Кальций применяют в металлургии для очистки чугуна и стали от оксидов, а также в производстве многих редких металлов (Тl, Zг, Нf, Nb, Та и др.) как восстановитель этих металлов из их оксидов и хлоридов.
Жёсткость воды — совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния(так называемых «солей жёсткости»). Вода с большим содержанием таких солей называется жёсткой. Различают временную (карбонатную) жёсткость, обусловленную гидрокарбонатами кальция и магния (Са(НСО3)2; Mg(НСО3)2), и постоянную (некарбонатную) жёсткость, вызванную присутствием других солей, не выделяющихся при кипячении воды: в основном, сульфатов и хлоридов Са и Mg (CaSO4, CaCl2, MgSO4, MgCl2).Жёсткость природных вод может варьироваться в довольно широких пределах и в течение года непостоянна. Увеличивается жёсткость из-за испарения воды, уменьшается в сезон дождей, а также в период таяния снега и льда.