
- •Щелочные металлы
- •1. Общие сведения о щелочных металлах
- •2. Атомные характеристики щелочных металлов
- •3. Основные физико-химические свойства щелочных металлов
- •Реакции с простыми веществами
- •Реакции с важнейшими реагентами
- •4. Бинарные соединения
- •5. Гидроксиды и их производные
- •6. Применение и биологическая роль
5. Гидроксиды и их производные
В ряду LiOH - CsOH наибольшее сходство наблюдается у гидроксидов Na, К, Rb и Cs. Гидроксиды ЭОН - кристаллические белые вещества, сравнительно легкоплавкие, термически очень устойчивые. При нагревании они испаряются без потери воды, только LiOH теряет воду, образуя Li2O. ЭОН очень хорошо растворяются в воде, за исключением LiOH, хорошо - в спиртах, например в метаноле СН3ОН, этаноле С2Н5ОН. В ряду LiOH - CsOH растворимость увеличивается.
Способы получения. LiOH, RbOH, CsOH - обменная реакция между растворами сульфатов щелочных металлов и гидроксидом бария:
Э2SO4 + Ba(OH)2 BaSO4 + 2 ЭOH.
NaOH, КОН - 1) электролиз водных растворов хлоридов:
NaCl Na+ + Cl
(-)K: 2H2O + 2e H2 + 2OH
(+)A: 2Cl -2e Cl2
2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 + Cl2
2) реакция каустификации:
Na2СO3 + Са (ОН)2 СаСО3 + 2NaОН
Химические свойства. Гидроксиды щелочных металлов - сильные электролиты, в воде полностью диссоциированы на ионы. Они энергично поглощают из воздуха влагу (кроме LiOH) и СО2:
2ЭОН + СО2 Э2СО3+Н2О.
При плавлении ЭОН разрушают стекло и фарфор:
2ЭОН + SiO2 Э2SiO3 + Н2О,
при доступе кислорода - платину. Твердые гидроксиды и их концентрированные растворы разрушают живые ткани.
Для многоосновных кислот известны средние и кислые соли щелочных металлов. Образование кислых солей - характерная особенность этих металлов. Склонность к образованию кислых солей и их термическая устойчивость увеличиваются от Li к Cs.
Почти все соли щелочных металлов хорошо растворимы в воде, являются сильными электролитами, малорастворимые - LiF, Li2CO3, Li3PO4, КС1О4, Na[Sb(OH)6] RbClO4, Rb2[PtCl6], CsClO4 и другие.
6. Применение и биологическая роль
Натрий участвует в образовании желудочного сока, регулирует выделение почками многих продуктов обмена веществ, активирует ряд ферментов слюнных желез и поджелудочной железы, а также более чем на 30% обеспечивает щелочные резервы плазмы крови. Кроме того, ионы натрия способствуют набуханию коллоидов тканей, это задерживает воду в организме.
Содержание природного натрия в пищевых продуктах относительно невелико – 15-80 мг%; его потребляют не более 0,8 г в день. Но обычно взрослый человек «съедает» натрия больше – 4-6 г в день, в том числе около 2,4 г натрия с хлебом и 1-3 г при подсаливании пищи. Основное количество натрия – около 80% – организм получает при поглощении продуктов с добавлением поваренной соли. В древности человек не добавлял соль в пищу. Поваренную соль в питании начали использовать примерно в последние две тысячи лет, сначала как вкусовую приправу, а затем и как консервирующее средство. Однако до сих пор многие народности Африки, Азии и Севера прекрасно обходятся без пищевой соли.
Потребность в натрии существует, но она невелика – около 1 г в день и в основном удовлетворяется обычной диетой без добавления пищевой соли (0,8 г в день). Однако потребность в этом макроэлементе существенно возрастает при сильном потоотделении в жарком климате или при больших физических нагрузках. Вместе с тем установлена прямая зависимость между избыточным потреблением натрия и гипертонией. С наличием натрия в организме связывают также способность тканей удерживать воду. В связи с этим избыточное потребление поваренной соли перегружает почки; при этом страдает и сердце. Вот почему при заболеваниях почек и сердца рекомендуется резко ограничить потребление соли. Для большинства людей совершенно безвредно 4 г натрия в день. Другими словами, помимо 0,8 г естественного натрия можно потреблять еще 3,2 г натрия, т. е. 8 г поваренной соли.
Калий – внутриклеточный элемент, регулирующий кислотно-щелочное равновесие крови; участвует в передаче нервных импульсов и активирует работу ряда ферментов. Считается, что калий обладает защитным действием против нежелательного действия избытка натрия и нормализует давление крови. По этой причине в некоторых странах предложено выпускать поваренную соль с добавлением хлорида калия.
В большинстве продуктов содержание калия колеблется в пределах 150-170 мг%. Заметно больше его лишь в бобовых, например в горохе – 870, фасоли – 1100 мг%. Много калия содержится в картофеле – 570, яблоках и винограде – около 250 мг%. Ежедневная потребность взрослого человека в калии составляет 2500–5000 мг и удовлетворяется обычным рационом за счет картофеля, которого в нашей стране потребляется относительно много.
Биологическая роль Rb, Cs, Fr отсутствует. Цезий и его соединения нетоксичны. Токсичность рубидия сравнительно мала. Франций токсичен из-за радиоактивности.