Химические свойства ia группы.

1. Взаимодействие с водородом:

2Ме + Н₂ = 2Ме⁺Н^- – гидрид металла.

2. Взаимодействие с галогенами:

2Ме + Hal₂ = 2МеHal – галогенид металла.

3. Взаимодействие с кислотами:

Ме + Кислота (кроме HNO₃) = Соль + H₂

Ме + HNO_{3 (конц.)} = МеNO₃ + N₂O + H₂O

Ме + HNO_{3 (разб.)} = МеNO₃ + NH₄NO₃ + H₂O

4. Взаимодействие с водой:

Ме + H₂O = Щёлочь + H₂

5. Взаимодействие с кислородом:

4Li + O₂ = 2Li₂O – оксид лития.

2Na + O₂ = Na₂O₂ – пероксид натрия (соль).

K + O₂ = KO₂ – надпероксид калия (соль).

6. Получение оксидов:

Na₂O₂ + 2Na = 2Na₂O – оксид натрия.

KO₂ + 3K = 2K₂O – оксид калия.

Все соли щелочных металлов хорошо растворимы и подвергаются гидролизу за исключением солей лития. У лития есть один электрон на внешнем уровне и не одного p – электрона поэтому гелевый экран обуславливает его специфические свойства: способен образовывать комплексные соединения.

1. Гидролиз солей:

Na₂O₂ + 2H₂O = 2NaOH + H₂O₂

2KO₂ + 2H₂O = 2KOH + H₂O₂ + O₂

Соль + H₂O = Щёлочь + Кислота

Химические свойства iia группы.

1. Взаимодействие с кислотами:

Ме + Кислота (кроме HNO₃) = Соль + H₂

Ме + HNO_{3 (конц.)} = МеNO₃ + N₂O + H₂O

Ме + HNO_{3 (разб.)} = МеNO₃ + NH₄NO₃ + H₂O

2. Взаимодействие с кислородом:

2Ме + O₂ = 2МеO – оксид металла.

Ве + 2NaOH = Na₂BeO₂ + H₂

ВеО + 2NaOH = Na₂BeO₂ (берилат натрия) + H₂O

ВеО + 2NaOH + H₂O = Na₂[Be(OH)₄] – тетрагидроксоберилат (II) натрия

BeF₂ + 2KF = K₂[BeF₄] – тетрафтороберилат (II) калия

Соединения бериллия имеют сладкий вкус, но очень ядовиты.

СаО (негашёная известь) + Н₂О = Са(ОН)₂ (гашёная известь, известковое молоко)

Са(ОН)₂ + СО₂ = СаСО₃ + Н₂О

ВаCl₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2HCl – качественная реакция на SO₄^2-

2BaO₂ (пероксид бария) = 2BaO + O₂ так получают кислород на подводных лодках.

Биологическая роль s – элементов, применение в медицине.

Ионы натрия и калия распределены по всему организму, причём ионы натрия входят в состав межклеточной жидкости, а ионы калия – внутриклеточной. С точки зрения термодинамического равновесия оба этих иона должны бы одинаково располагаться в этих жидкостях, но они переносятся NaK-насосом, который требует энергии, выделяющейся за счёт гидролиза АТФ. В результате гидролиза 1 молекулы АТФ 3 иона натрия выходят из клетки, а 2 иона калия заходят в клетку. Происходит дисбаланс электронных зарядов, который является причиной возникновения разности потенциалов на мембране клетки. Внутри клетки появляется «–» заряд, в то время как снаружи «+» заряд. Ионы Na и K ответственны за поддержание осмотического давления и за сокращение мышц. Na⁺ необходим для сокращения мышцы, а K⁺ за расслабление мышцы. Ионы натрия и калия – антагонисты – вещества, обладающие противоположным действием.

NaСl 0,9% раствор (физиологический, изотонический) применяют для внутривенного введения при интоксикациях, обезвоживаниях, наружно – для промывания глаз. 5% раствор (гипертонический) применяют для промывания гнойных ран (способствует оттоку гноя).

KCl – внутривенно при нарушениях сердечных ритмов (расслабляет сердечную мышцу), отёках.

Na₂SO₄∙10H₂O – (английская соль) как слабительное средство

NaHCO₃ – для нейтрализации ацидоза.

Mg⁺² – входит в состав хлорофилла, внутрикомплексных соединений. Находится в абрикосах и персиках.

Са⁺² – находится в костной ткани.

Кальций и магний антагонисты. Магний снижает возбудимость нервной системы, находится в основном в клетке, а кальций вне клетки.

MgO – (жжёная магнезия) для нейтрализации ацидоза (антацид).

MgSO₄∙7H₂O – (магнезия) как спазмолитическое, желчегонное, успокаивающее, противосудорожное средство.

CaCl₂∙6H₂O – как кровоостанавливающее, противоаллергическое, противоядие при отравлении солями магния.

СаО – для нейтрализации ацидоза (антацид).

Уровень Са в крови регулируется 2 гормонами: кальцитонином и паратиреоидным. Кальцитонин препятствует освобождению кальция из костей, а паратиреоидный способствует вымыванию кальция из костей.

При недостатке магния наблюдается утомляемость, снижение выносливости, депрессия, поэтому на каждые 100 мг ионов кальция в рационе питания должно быть 15 мг ионов магния. Кальций входит в состав зубов, костей, необходим для работы почек, свёртывающей системы крови. Избыток ионов кальция ведёт к ишемии миокарда. Для снятия блокирующего действия больным дают препараты магния (аспаркам, коринфар). При нарушении обмена ионов кальция повышается литогенность желчи (патологическое свойство желчи, ведущее к камнеобразованию), вероятность возникновения катаракты и артритов.

№ 62. Общая характеристика d-элементов. Изменение химической активности d-элементов в подгруппах в направлении сверху вниз. Закономерности изменения кислотно-основных и окислительно-востановительных свойств d-элементов в зависимости от степени окисления. Характерные степени окисления для d-элементов, встречающихся в организме.

d-элементы находятся в 4 – 7 периодах, побочных подгруппах. Валентные электроны расположены на s и d подуровнях.

1. У элементов побочных подгрупп валентные электроны заполняют предвнешний d-подуровень, что ведёт к уменьшению атомного радиуса за счёт d- и f-сжатия, что в свою очередь вызывает увеличение энергии ионизации и снижение химической активности сверху вниз. Золото менее активно, чем медь.

2. Все атомы d-элементов за исключением IIB подгруппы имеют незавершённый d электронный слой. Этим объясняется обширный набор различных степеней окисления (возможно распаривание как s так и d электронов в зависимости от условий реакционной среды).

Mn 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁵, валентными являются 2s и 5d электроны, поэтому марганец может проявлять следующие степени окисления: -2, 0, +2, +3, +4, +5, +6,+7.

3. Соединения с высшей степенью окисления, соответствующей номеру группы, проявляют неметаллические свойства, имеют кислотный характер, являются окислителями. В низших степенях окисления проявляют металлические свойства, имеют основной характер, являются восстановителями. В промежуточной степени окисления соединения проявляют амфотерные свойства, могут быть как окислителями, так и восстановителями.

Cr⁺² Cr⁺³ Cr⁺⁶

Cr₂O Cr₂O₃ CrO₃

Cr(OH)₂ Cr(OH)₃ и H₃CrO₃ H₂CrO₄

основные амфотерные кислотные

4. В организме человека d-элементы находятся в меньшей положительной степени окисления: Cr⁺³, Mn⁺², Fe⁺², Zn⁺². В высших степенях окисления эти же элементы очень токсичны для организма: Cr⁺⁶, Mn⁺⁷, Fe⁺⁶ (используют в современных средствах для похудения).

5. В побочных подгруппах с увеличением заряда ядра увеличивается устойчивость соединений содержащих d элемент в высшей степени окисления.

Золото существует в трёх степенях окисления: Au⁺¹, Au⁺², Au⁺³, наиболее устойчивая +3, для неё характерны устойчивые комплексы. Пример: H₃[AuCl₆].

6. d-элементы в организме в основном находятся в виде комплексных ионов ([Cr(H₂O)₆]³⁺, [Mn(OH)₄]^2-), образующих в организме внутрикомплексные соединения с белками – биокластеры. Внутри биокластеров есть полость, в которой располагается металл комплексообразователь, окружённый лигандами (органические вещества). Известны примеры – металлоферменты, карбоангидраза, ксантиноксидаза, цитохромы.

№ 63. Общая характеристика элементов VIБ группы. Электронные формулы для хрома, молибдена, вольфрама и наиболее устойчивые их степени окисления. Характер соединений хрома в степени окисления +2, +3, +6. Биологическая роль Cr⁺³, Mo⁺⁶. Ксантиноксидаза и альдегидоксидаза – ферменты, содержащие Mo⁺⁶.

Общая характеристика VIB группы.

Включает в себя: хром, молибден и вольфрам. Валентные электроны: ns¹(n-1)d⁵. наиболее распространенные степени окисления: +2, +3 – соединения амфотерны, +6.

Cr(OH)₃ + 3HCl = CrCl₃ + 3H₂O

Cr(OH)₃ + 3NaOH = Na₃[Cr(OH)₆]

H₂CrO₄ – хромовая кислота

H₂Cr₂O₇ – двухромовая кислота

Биологическая роль VIB группы.

Хром – это биогенный микроэлемент, в организме находится в степени окисления +3. Его концентрация высока в клетках ЦНС и крови, входит в состав фермента пепсина. При недостатке хрома снижается чувствительность тканей к действию инсулина, из-за чего возможно развитие сахарного диабета. Соединения хрома +6 очень токсичны для человека.

Молибден - это биогенный микроэлемент, в организме находится в степени окисления +6, входит в состав 7 ферментов, которые регулируют окислительно-восстановительные реакции: альдегидоксидазы, ксантиноксидазы и др.

Ксантин + Ксантиноксидаза-Мо⁺⁶ → Мочевая кислота + Н₂О₂, при накоплении мочевой кислоты развивается подагра.

СН₃СОН + Альдегидоксидаза-Мо⁺⁶ → 2СО₂ + 2Н₂О

Ион молибдена +6 входит в ферменты бобовых растений, способствующих фиксации азота воздуха и переводу его в органический азот.

№ 64. Общая характеристика элементов VIIБ группы. Электронные формулы для марганца, технеция и рения. Наиболее устойчивые степени окисления для них. Изменение химической активности в ряду указанных элементов. Соединения марганца в степени окисления +2, +4, +6, +7. Окислительная активность перманганат-иона в зависимости от среды. Биологическая роль Mn⁺².