Химия биогенных элементов s-блока.

Химические элемен­ты, в атомах которых заполняются электронами, s-подуровень внешнего уровня, называют s-элементами. атомы s-элементов – типичные активные металлы. Катионы IIА группы имеют меньший радиус и больший заряд и обладают, следовательно, более высоким поляризую­щим действием, образуют более ковалентные и менее растворимые соединения. Атомы стремятся принять конфигурацию предшествующего инертного газа. При этом элементы IA и IIA групп образуют соответственно ионы М⁺ и М²⁺. Химия таких элементов является в основном ионной химией, за исключением лития и бериллия, которые обладают более сильным  поляризующим действием. Данные элементы находятся в главных подгруппах первой и второй групп. S-элементы первой группы включают водород и щелочные металлы, а второй группы – бериллий, магний и щелочноземельные ме­таллы. К s-элементам также относится инертный газ гелий.

Электронные структуры атомов и катионов.

Литий Li [He] 2s1 Бериллий Be [He] 2s2

Натрий Na [Ne]3s1 Магний Mg [Ne]3s2

Калий K [Ar] 4s1 Кальций Ca [Ar] 4s2

Рубидий Rb [Kr] 5s1 Стронций Sr [Kr] 5s2

Цезий Cs [Xe] 6s1 Барий Ba [Xe] 6s2

Франций Fr [Rn] 7s1 Радий Ra [Rn] 7s2

У катионов конфигурация инертных газов

Общая характеристика элементов 2А группы

s -Элементы второй группы включают: бериллий (Ве), магний (Мg) и щелочноземельные ме­таллы – кальций (Са), стронций (Sr), барий (Ва) и радий (Rа). Бе­риллий и магний существенно отличаются от остальных элементов данной группы. Бе­риллий является амфотерным металлом. Магний образует слабое основание, а щелочноземельные металлы – сильные основания. Данные металлы имеют на внешнем уровне по два электрона и сравнительно легко их отдают, превращаясь в двухзарядные катионы. Они имеют большую, чем щелочные металлы, твёрдость и довольно высокие темпера­туры плавления.

Данные металлы обладают высокой химической активностью. Их активность можно определить по положению в электрохимическом ряду. Следует обратить внимание на то, что литий по положению в электрохимическом ряду самый активный металл (φ⁰ = –3,045 В), хотя по положению в периодической таблице он, в сравнении с остальными щелочными металлами, является самым слабым восстановителем.

Биологическая роль кальция, магния.

Биологическая роль кальция:

1) Функционирует как составная часть опорных тканей или мембран. Обеспечивает целостность мембран (влияет на проницаемость), т. к. способствует плотной упаковке мембранных белков. Ионы кальция уплотняют клеточные оболочки, уменьшают их проницаемость - в противоположность ионам натрия и калия, увеличивающих проницаемость.

2) участвует в проведении нервного импульса

3) участвует в инициации мышечного сокращения: Образование комплекса актин+миозин (сокращение) возможно только в присутствии ионов кальция внутри миоцита. В мышечных клетках на мембране саркоплазматического ретикулума (СПР) находится "кальциевый насос (канал)", через который регулируется вход и выход кальция в СПР и тем самым концентрация его внутри клетки. Работа "кальциевого насоса" регулируется концентрацией двух внутриклеточных нуклеотидов, действующих антогонистически:

4) Является одним из факторов гемокоагуляции.

5) Кальций ограничено участвует в поддержании осмотического равновесия.

6) Вместе с инсулином активирует проникновение глюкозы в клетки.

7)Ионы кальция участвуют в процессах кроветворения.

8) Кальций препятствует накоплению в организме стронция-90 и свинца, так как является их антагонистом. Названных элементов достаточно в окружающей среде, чтобы при отсутствии кальция занять его место в кристаллической решетке той же костной или зубной ткани. В таблице Менделеева эти металлы стоят рядом, следовательно, имеют схожие с кальцием параметры. Но в живом организме они не могут выполнять его биологические обязанности.

9) Кальций ощелачивает внутреннюю среду организма.

10) Ca – основной минеральный компонент костной ткани Ca₅(PO₄)₃OH (гидроксиапатит) и Ca₅(PO₄)₃F

(фторапатит)

Биологическая роль магния:

1) является кофактором многих ферментов, в т.ч. кокарбоксилазы и коэнзима А (принимают участие в высвобождении энергии из пищи) играет значительную роль при передаче нервных импульсов и необходим для ритмичной работы сердца

2) активно участвует в обмене белка и нуклеиновых кислот

3) регулирует митохондриальную выработку и перенос энергии

4) регулирует передачу сигнала в нервной и мышечной ткани

5) способствует расслаблению гладкомышечных волокон

6) снижает артериальное давление

7) угнетает агрегацию тромбоцитов

8) ускоряет пассаж содержимого кишечника