30. Водород. Общая характеристика. Особенности положения в периодической системе. Вода, экологическое и биологическое значение воды. Способы очистки воды.

Водород- первый элемент периодической системы элементов. Широко распространён в природе. Три изотопа водорода имеют собственные названия: протий, дейтерий, тритий. Простое вещество водород — лёгкий бесцветный газ. В смеси с воздухом или кислородом горюч и взрывоопасен. Нетоксичен. Растворим в этаноле и ряде металлов: железе, никеле, палладии, платине. Массовая доля водорода в земной коре составляет 1 % — это десятый по распространённости элемент. Однако его роль в природе определяется не массой, а числом атомов, доля которых среди остальных элементов составляет 17 %. Поэтому значение водорода в химических процессах, происходящих на Земле, почти так же велико, как и кислорода. В отличие от кислорода, существующего на Земле и в связанном, и в свободном состояниях, практически весь водород на Земле находится в виде соединений.

Вода- (оксид водорода) прозрачная жидкость, не имеющая цвета, запаха и вкуса. В твёрдом состоянии называется льдом или снегом, а в газообразном — водяным паром. Около 71 % поверхности Земли покрыто водой. Является хорошим сильнополярным растворителем. В природных условиях всегда содержит растворённые вещества (соли, газы). Вода имеет ключевое значение в создании и поддержании жизни на Земле, в химическом строении живых организмов, в формировании климата и погоды. В отсутствие посторонних веществ в воде одинакова концентрация гидроксид- ионов и ионов водорода. Вода играет уникальную роль как вещество, определяющее возможность существования и саму жизнь всех существ на Земле. Она выполняет роль универсального растворителя, в котором происходят основные биохимические процессы живых организмов. Уникальность воды состоит в том, что она достаточно хорошо растворяет как органические, так и неорганические вещества, обеспечивая высокую скорость протекания химических реакций и в то же время — достаточную сложность образующихся комплексных соединений. Благодаря водородной связи, вода остаётся жидкой в широком диапазоне температур, причём именно в том, который широко представлен на планете Земля в настоящее время.

31. Калий, натрий, их оксиды, гидроксиды, важнейшие соли. Биологическая роль этих элементов.

Калий- элемент главной подгруппы первой группы, четвёртого периода периодической системы. Мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета. Очень лёгок и легкоплавок. Относительно хорошо растворяется в ртути, образуя амальгамы. Будучи внесённым в пламя горелки калий окрашивает пламя в характерный розово-фиолетовый цвет. Оксид калия K2O — светло-жёлтое, редко встречающееся, химически активное вещество. Содержится в некоторых видах удобрений и цемента. Оксид калия производят взаимодействием кислорода и калия, в результате реакции образуется пероксид калия, K2O2. Обогащением пероксида калием получают оксид. Гидроксид Калия- KOH. Бесцветные, очень гигроскопичные кристаллы. Водные растворы КОН имеют сильнощелочную реакцию. Получают электролизом растворов KCl, применяют в производстве жидких мыл, для получения различных соединений калия. Взаимодействует с кислотами с образованием соли и воды, с кислотными оксидами с образованием соли и воды, с переходными металлами в растворе с образованием комплексной соли и водорода. Соли- Хлорид калия используется как удобрение. Калий — важнейший биогенный элемент, особенно в растительном мире. При недостатке калия в почве растения развиваются очень плохо, уменьшается урожай, поэтому около 90 % добываемых солей калия используют в качестве удобрений.

Натрий- элемент главной подгруппы первой группы, третьего периода периодической системы. Мягкий щелочной металл серебристо-белого цвета. Величины электропроводности и теплопроводности натрия достаточно высоки. Щелочной металл, на воздухе легко окисляется. Для защиты от кислорода металлический натрий хранят под слоем керосина. В организме натрий находится большей частью снаружи клеток (примерно в 15 раз больше чем в цитоплазме). Эту разницу поддерживает натрий-калиевый насос, который откачивает попавший внутрь клетки натрий. Оксиид натрия — бинарное неорганическое вещество, имеющее формулу Na2O и относящееся к классу основных оксидов. Хранить оксид натрия Na2O лучше всего в безводном бензоле. Гидроксид натрия- самая распространённая щёлочь, химическая формула NaOH. Гидроксид натрия вступает в реакции: нейтрализации, обмена с солями в растворе, с неметаллами, с металлами. Хлориид натрия — химическое соединение NaCl, натриевая соль соляной кислоты, хлористый натрий. Хлорид натрия известен в быту под названием поваренной соли, основным компонентом которой он является. Хлорид натрия в значительном количестве содержится в морской воде, создавая её солёный вкус. Встречается в природе в виде минерала галита. Чистый хлорид натрия имеет вид бесцветных кристаллов. Но с различными примесями его цвет может принимать: голубой, фиолетовый, розовый, жёлтый или серый оттенок.

32. Кальций, магний их кислородные соединения, соли. Жесткость воды, способы ее устранения. Хлорная известь, гипохлорит кальция- дезинфицирующие вещества. Роль кальция и магния в образовании маталлоорганических комплексов. Биогенная роль.

Кальций- элемент главной подгруппы второй группы, четвёртого периода периодической системы. Мягкий, химически активный щёлочноземельный металл серебристо-белого цвета. Оксид кальция- белое кристаллическое вещество, соединение CaO. Оксид кальция относится к основным оксидам. Растворяется в воде с выделением энергии, образуя гидроксид кальция. Такие соли кальция, как хлорид CaCl2, бромид CaBr2, иодид CaI2 и нитрат Ca(NO3)2, хорошо растворимы в воде. Нерастворимы в воде фторид CaF2, карбонат CaCO3, сульфат CaSO4.

Кальций — распространенный макроэлемент в организме растений, животных и человека. В организме человека и других позвоночных большая его часть содержится в скелете и зубах в виде фосфатов. Из различных форм карбоната кальция (извести) состоят скелеты большинства групп беспозвоночных. Ионы кальция участвуют в процессах свертывания крови, а также в обеспечении постоянного осмотического давления крови.

Магний- элемент главной подгруппы второй группы, третьего периода периодической системы. Лёгкий, ковкий металл серебристо-белого цвета. При обычных условиях поверхность магния покрыта прочной защитной плёнкой оксида магния MgO, которая разрушается при нагреве на воздухе до примерно 600 °C, после чего металл сгорает с ослепительно белым пламенем с образованием оксида и нитрида магния. Соли магния применяется в медицине: сульфат магния MgSO4 используется в качестве раствора для внутривенного введения и в виде порошка для приготовления суспензии для приема внутрь.

Магний — один из важных биогенных элементов, в значительных количествах содержится в тканях животных и растений. Магний является кофактором многих ферментативных реакций. Магний необходим для превращения креатина фосфата в АТФ — нуклеотид, являющийся универсальным поставщиком энергии в живых клетках организма. Поэтому магний является тем элементом, который контролирует энергетику организма.

Жёсткость воды — совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния. Вода с большим содержанием таких солей называется жёсткой, с малым содержанием — мягкой. Жёсткая вода при умывании сушит кожу, в ней плохо образуется пена при использовании мыла. Использование жёсткой воды вызывает появление осадка (накипи) на стенках котлов, в трубах и т. п. Методы устранения: обратный осмос, электродиализ, термический способ, катионирование. Лучшим реагентом для устранения общей жесткости воды является ортофосфат натрия Na3PO4.

Хлорная известь- смесь гипохлорита, хлорида и гидроксида кальция. Получают взаимодействием хлора с гашеной известью. Широко используется для отбеливания и дезинфекции.